Анализ масла при техническом обслуживании городских водоочистных сооружений

Анализ масла помогает водоочистной станции сократить ежегодные расходы на техническое обслуживание на 25 000 долларов

Городское управление коммунального хозяйства (MUD) города Чандлер (шт. Аризона) применяет коагуляцию, осаждение, активное регулирование потока и фильтрацию для производства 60 миллионов галлонов в день (млн. галл/сут) воды на своей станции очистки поверхностных вод. Кроме того, в систему входят 27 скважин и 21 дожимная станция, управляемая SCADA. Распределение воды обеспечивается по водопроводу протяженностью более 1 200 миль к более чем 7 500 пожарных гидрантов и 25 500 водопроводных кранов. В городе также имеется несколько сооружений, которые обрабатывают сточные воды, а в некоторых случаях возвращают очищенную воду в водоносный горизонт через нагнетательные скважины. Современная городская установка обратного осмоса обрабатывает 1,25 млн. галлонов в сутки сточных вод, производимых местными предприятиями.

Рис. 1. Для анализа нужна всего одна капля масла.

Подразделение по производству воды использует насосы для глубоких скважин, вертикальные бустерные насосы турбин, флокуляторы, коллекторы флокулянта и другие насосы и смесители. Город в значительной степени полагается на это оборудование, чтобы обеспечить жителей и предприятия Чандлера достаточным и непрерывным снабжением питьевой водой.

В городе Чандлер ранее меняли масло во всех двигателях, редукторах и насосах на водоочистных сооружениях два раза в год при примерных ежегодных затратах в 50 000 долларов.

"Чтобы предотвратить повреждение критически важного оборудования, масло меняли каждые шесть месяцев в соответствии с инструкциями по техническому обслуживанию оборудования", - сказал Джон Арданс, руководитель службы технического обслуживания систем водоснабжения города Чандлер MUD.

Персонал по техническому обслуживанию признал, что стоимость высока, но не смог определить, какие замены масла можно отсрочить, не повредив критически важное оборудование.

"Мы осознали, что большая часть трудозатрат и использованных материалов были потрачены впустую, но на тот момент у нас не было возможности узнать, когда действительно нужно заменять масло", — сказал Арданс. — Так что у нас не было выбора, кроме как изменить это".

Оценка альтернатив

Рис. 2. Бустерный насос

В надежде сократить ненужные расходы городские власти изначально приобрели многопараметрический анализатор масла, который измеряет проводимость, удельное сопротивление и диэлектрические потери, и начали использовать его, чтобы более точно определять необходимость замены масла.

"К сожалению, наш первый анализатор масла дал противоречивые результаты", - сказал Арданс. - Когда мы проверили его, дважды проанализировав одну и ту же пробу, результаты были разбросаны по всей карте. Поэтому мы не были уверены, что можем полагаться на эти измерения для защиты нашего критически важного оборудования. Еще один недостаток этого анализатора заключался в том, что нам нужно было брать новую пробу масла для каждого измерения, что было неудобно".

Руководство также рассматривало возможность привлечения сторонней лаборатории для анализа масла в оборудовании водоочистной станции. Годовая стоимость проведения ежеквартального анализа оценивалась в 15 488 долларов США; ежегодная стоимость анализа, проводимого два раза в год, оценивалась в 7 744 доллара. Сторонний анализ дает возможность добиться значительной экономии по сравнению с заменой масла строго по графику. Однако внешнее тестирование имеет ограничение, которое состоит в том, что для получения результатов анализа обычно требуется около двух недель, поэтому вероятность выявления проблемы и ее немедленного устранения снижается.

Поиск решений

Арданс решил поискать другой анализатор. Он нашел портативный монитор состояния жидкости FluidScan Q1000 производства компании Spectro Scientific и был впечатлен его характеристиками с применением прямой инфракрасной спектроскопии (DIR), которая обеспечивает более точную альтернативу традиционному анализу общего кислотного числа (TAN) / общего щелочного числа (TBN). Прибор DIR работает без использования влажного химического титрования и не требует растворителей, для проведения анализа ему необходима лишь одна капля масла. Этот подход обеспечивает прямое количественное измерение состояния смазочного материала. Анализатор немедленно обнаруживает загрязнение, деградацию и перекрестное загрязнение в минеральных и синтетических смазочных материалах двигателей, включая трансмиссионные, гидравлические, турбинные и трансмиссионные масла, а также в смесях биодизельного и дизельного топлива. Он анализирует TAN, TBN, окисление, нитрование, сульфатирование, истощение присадок и неправильную (или смешанную) смазку в пределах содержания воды, сажи и глицерина, а также метиловых эфиров жирных кислот в биодизелях.

Обоснование покупки

Арданс предложил водоочистной станции приобрести анализатор FluidScan Q1000. Чтобы убедить руководство, он подсчитал, что ежегодные затраты на внутренние испытания оборудования системы водоснабжения составят около 5 109,28 долларов в квартал на оплату труда и расходных материалов. Предполагая, что новый анализатор сократит частоту замены масла до одного раза в год или реже, можно сэкономить 25 000 долларов в год, обеспечивая возврат инвестиций в течение года. Арданс также подсчитал, что анализаторы сэкономят 10 378,72 доллара по сравнению с ежеквартальным испытанием с привлечением сторонней испытательной лаборатории. Кроме того, анализатор обеспечивает немедленные результаты по сравнению с двухнедельным ожиданием результатов от сторонней лаборатории.

Руководство одобрило покупку анализатора FluidScan Q1000, и персонал MUD из города Чендлер начал использовать его для ежеквартальных проверок состояния более 200 единиц критически важного оборудования.

"Мы обнаружили, что точность и повторяемость прибора превосходны", - сказал Арданс. - На данный момент, похоже, мы сможем увеличить среднее время между заменами масла до одного года или более на всем нашем оборудовании. В то же время, мы будем проверять масло ежеквартально, поэтому у нас теперь гораздо больше шансов предотвратить преждевременный отказ, чем раньше. Простая экономия одной единицы оборудования мгновенно окупит анализатор».

Город также приобрел программное обеспечение SpectroTrack, которое взаимодействует с приборами Spectro Scientific и отслеживает информацию об объектах, касающуюся интервалов обслуживания, действий по техническому обслуживанию, местоположения, состояния и т. д. Пользователи могут видеть исчерпывающий хронологический обзор состояния жидкости по каждой единице оборудования, отделу или всей воодоочистной станции. Данное программное приложение обеспечивает единый сквозной обзор жизненного цикла пробы от ее отправки и получения до ввода результатов. Кроме того, программное приложение предоставляет все данные о тенденциях, изображения, числовые и текстовые данные об объектах в одном безопасном месте.

Экономия на издержках

После успешного внедрения анализа масла в подразделении водоснабжения город планирует начать анализ проб масла еще на 200 единицах оборудования в подразделении очистки сточных вод. Ожидается, что экономия в этой области будет примерно равна экономии, достигнутой в сфере водоснабжения. Город Чандлер также планирует нанять специалиста по профилактическому обслуживанию, в обязанности которого будет входить сбор проб масла для отделов водоснабжения и очистки сточных вод. В его обязанности также входит выполнение анализа вибрации, акустического анализа и термографии для выявления других проблем, которые могут подвергнуть оборудование опасности.

"Профилактическое обслуживание на основе состояния быстро становится стандартом для перспективных предприятий, которые хотят поддерживать максимальную эксплуатационную готовность своего оборудования, сводя к минимуму ненужное обслуживание", - сказал Арданс. - Это проверенный инструмент для снижения эксплуатационных расходов при бережном отношении к окружающей среде. Прибор FluidScan предоставляет нам результаты почти в реальном времени за небольшую часть стоимости услуг сторонней лаборатории. Переход на модель обслуживания, основанную на состоянии оборудования, позволит нам оптимизировать интервалы замены масла и сэкономить достаточное количество средств, чтобы оплатить этот инструмент примерно через год".