Lämmönsiirto-järjestelmät öljyn kunnossapito on avain käyttövarmuuteen ja säästöihin

Kuumaöljyjärjestelmällä tarkoitetaan öljyä väliaineena käyttäviä lämmönsiirtojärjestelmiä. Niissä käytetään erikoislaatuista, mahdollisimman hyvin lämpöä kestävää öljyä. Kuumaöljyjärjestelmät ovat vaativia suunnitella ja rakentaa, muun muassa korkeiden laatu- ja rakennusstandardien vuoksi. Erityisesti järjestelmien kunnossapito on haastavaa öljyn vanhentumisen aiheuttamien ongelmien vuoksi.

Kuumaöljyjärjestelmiä on käytössä laajasti eri teollisuuden aloilla, joissa tarvitsee siirtää lämpöä. Esimerkkeinä käyttökohteista voidaan mainita prosessiteollisuus, elintarviketeollisuus, tekstiiliteollisuus, kemianteollisuus sekä luonnollisesti metalliteollisuus.

Kuumaöljyjärjestelmän kunnossapito edellyttää sekä järjestelmän teknisten ja mekaanisten ominaisuuksien että öljyn kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien yhteispeliä. Hyvin usein huomio on keskittynyt pelkästään teknisiin ominaisuuksiin öljyn unohtuessa vain vaihdettavaksi komponentiksi.

Tässä artikkelissa käymme lävitse kuumaöljyjärjestelmän ja kuumaöljyn seurantaan sekä kunnossapitoon liittyvää kokonaisuutta.

 

promaint_7_2013_s34-36-2

Liittimeen kerääntynyt lika kahden päivän käytön aikana sivukiertopuhdistimen putkessa.

Kuumaöljyjärjestelmän ongelmatilanteet

Kuumaöljyjärjestelmissä törmättäviin ongelmatilanteisiin kuuluvat mm. kattilaräjähdykset, pumppurikot ja erityyppiset vuodot. Näitä aiheuttavat mm. öljyn vanhentuminen eli kunnossapidon laiminlyönti, epäpuhtauksien tai veden kertyminen järjestelmään ja järjestelmän paineen vaihtelut. Myös mahdolliset heikomman laatuiset tai jopa väärät komponentit ja materiaalit sekä kattilaan liittyvät konstruktiovirheet voivat olla ongelmien syynä.

Ongelmatilanteisiin puuttuminen lähtee liikkeelle hyvästä suunnittelusta ja rakentamisesta sekä huolellisesta käytöstä ja kunnossapidosta. Jatkossa keskitymme myös olemassa olevan kuumaöljyjärjestelmän käyttöön ja kunnossapitoon sekä oikeaan reagointiin mahdollisissa ongelmatilanteissa.

Kuumaöljyjärjestelmän käyttö ja seuranta

Kuumaöljyjärjestelmän huolto perustuu seurantaan. Tavanomaista käytönaikaista seurantaa toteuttavat laitoksen käyttö- ja huoltohenkilöstö lähinnä käyttöhäiriöiden ratkaisujen kautta. Häiriöt aiheuttavat erityyppisiä tuotannollisia ongelmia ja mahdollisia ympäristö- tai muista riskejä. Yleensä syynä ovat vuodot tai laitevauriot. Kuumaöljyjärjestelmän huoltoa on mahdollista ja suositeltavaa kehittää ennakoivaan suuntaan rakentamalla öljylle oma seuranta- ja kunnossapito- ohjelma.

Kuumaöljyn kunnonseurantaohjelma voi sisältää laajan skaalan eri toimenpiteitä. Kunnossapito-ohjelmassa voi esimerkiksi olla järjestelmän sisältämien epäpuhtauksien määrän kontrollointi, öljyn kemiallisen koostumuksen seuranta ja ylläpito sekä muut määräaikaiset tarkastukset ja huollot.

Kuumaöljyjärjestelmän suurimmat ongelmat syntyvät öljyn vanhentumisesta eli hapettumisesta sekä krakkaantumisesta eli palamisesta ja kaasuista. Nämä ilmiöt aiheuttavat öljyn kemiallisen rakenteen hidasta hajoamista ja tuottavat järjestelmään vanhentumistuotteita eli sakkaa. Vanhentumistuotteet ovat polaarisesti varautuneita hiukkasia, joten ne kiinnittyvät helposti metallipintoihin.

Sakka aiheuttaa ongelmia pumpuissa sekä putkistoissa. Lisäksi sakkaliete tukkii lauhduttimet ja muut lämmönsiirtimet. Kertynyt lika saattaa myös lähteä liikkeelle suurempina kappaleina ja aiheuttaa odottamattomia ongelmia. Kaasut johtavat paineiskuihin (dieselilmiö), komponenttien kulumiseen (kavitaatio) ja öljyn käyttöiän lyhenemiseen.

Krakkaantumisprosessissa syntyy myös palokaasuja, joiden vaikutuksesta mm. leimahduspiste laskee aiheuttaen räjähdysvaaran. Suomessa leimahduspisteen alaraja on tyypillisesti 150 °C ja Euroopassa on yleisesti käytössä alaraja 100 °C. Käytössä olevissa järjestelmissä on tavattu myös huomattavasti matalampia leimahduspisteitä. Uusissa öljyissä leimahduspisteet ovat korkeampia. Öljyn vanhentuminen on itseään kiihdyttävä prosessi, jonka hallintaan tulee panostaa, sillä pelkkä öljyn vaihto ei ratkaise ongelmaa. Vanhentumisprosessissa syntyvät vapaat radikaalituotteet kiinnittyvät helposti järjestelmänpintoihin aiheuttaen myös uuden öljyn entistä nopeamman vanhentumisen. Vanhentumistuotteiden poistoon on panostettava siihen soveltuvalla öljypuhdistuslaitteistolla.

Ohjeistus on avainasemassa kuumaöljyjärjestelmän käytön ja kunnossapidon ongelmatilanteissa. Sen tulee olla kattavaa, mutta riittävän lyhyttä ja ytimekästä, jotta poikkeamiin osataan reagoida oikein. Ongelmatilanteet syntyvät usein nopeasti, jolloin aikaa ei ole tutustua pitkiin ohjeistuksiin, vaan joudutaan toimimaan pahimmassa tapauksessa ilman tarkkaa tietoa.

Ohjeistuksessa tulee myös ottaa huomioon mahdolliset tulkintaongelmat. Ohjeet on käytävä lävitse ennen ongelmatilanteita ja selvitettävä kunkin työntekijän kanssa, mitä tehdään ja missä vaiheessa. Esimerkiksi rutiinit, kuten näytteenotto, aiheuttavat usein palovammavaaran, vaikka järjestelmien suunnittelussa ne on pyritty ottamaan huomioon.

Kuumaöljyn kunnossapito

Kuumaöljyn kunnossapitoon liittyy kaksi ulottuvuutta: kuumaöljyn puhtaus sekä kuumaöljyn kemiallinen koostumus ja vakaus. Kuumaöljyyn muodostuu aina epäpuhtauksia krakkaantumalla eli palamalla ja vanhentumalla eli hapettumalla. Palamistuotteita syntyy korkeammassa lämpötilassa nopeammin, mutta hapettumisprosessi on jatkuva ja tapahtuu myös matalissa lämpötiloissa. Krakkaantuessaan kuumaöljy hajoaa kemiallisesti, mikä heikentää öljyn ominaisuuksia. Lämpökrakkaantumisen välttämiseksi öljyn lämmityksessä suositellaan käytettävän alle 1 W/cm² tehoa huolimatta siitä, että jotkut öljyt lupaavat lämmönkeston olevan jopa 2,8 W/cm².

Krakkaantuminen aiheuttaa myös öljyn värin tummumista. Öljyn väriin voidaan vaikuttaa puhdistuksen yhteydessä kalkkikäsittelyllä. Värin korjaaminen vaaleammaksi on tarpeellista, mikäli järjestelmässä on visuaalisia virtausmittareita tai öljyn puhtauden seurantaan tarkoitettuja lasermittareista eli partikkelilaskureita.

Kuumaöljyn epäpuhtaustuotteet ovat kooltaan erittäin pieniä, pääosin alle kaksi mikronia. Niiden seuranta edellyttää menetelmää, jossa öljyn tumma väri ei haittaa mittausta. Parhaiten puhtauden seurantaan sopii membrane + mikroskooppi -menetelmä, jolloin epäpuhtaudet voidaan tarvittaessa tunnistaa ja niiden määrä voidaan määrittää riittävän tarkasti. Epäpuhtauksien seurannan suositellaan olevan jatkuvaa ja säännöllistä.

Kuumaöljyn epäpuhtauksien poistomenetelmät ovat haastavia epäpuhtauksien ja sakan pienen koon johdosta. Parhaat tulokset saadaan sähköstaattisella puhdistusmenetelmällä, jossa epäpuhtaudet voidaan poistaa käytännössä ilman alarajaa. Jokaiselle järjestelmälle on tutkimalla todennettava soveltuva menetelmä, ja menetelmän tehokkuutta on seurattava säännöllisesti. Menetelmää tulee pyrkiä parantamaan luotettavan tuloksen saavuttamiseksi.

Kuumaöljyn käyttöikää voidaan pidentää huomattavasti yhdistämällä kuumaöljyn kunnonseurantamenetelmä ja soveltuva öljyn kunnossapitomenetelmä. Ilman kunnossapitoa ja seurantaa kuumaöljyn käyttöikä on ainoastaan 5–7 vuotta, mutta oikeilla toimenpiteillä käyttöikä voidaan vähintään tuplata.

Öljynvaihto kuumaöljyjärjestelmään

Mikäli kuumaöljy tulee teknisen ja taloudellisen käyttöikänsä loppuun, öljynvaihto edellyttää järjestelmän puhdistusta. Vaihdettaessa järjestelmästä tulee poistaa kaikki vanhentumistuotteet sekä epäpuhtaudet ja sakka, sillä öljyn vanhentumistuotteet nopeuttavat hapettumisprosessia ja lyhentävät käyttöikää.

Lisäksi uusi puhdas öljy liuottaa liikkeelle seinämiin pinttynyttä sakkaa ja epäpuhtauksia. Liikkeelle lähtiessään nämä kiinteät tuotteet voivat aiheuttaa tukkeumia lämmönsiirtimissä ja pumpuissa sekä kasautua putkistojen mutkiin aiheuttaen painevaihteluita ja virtaushäiriöitä.

Öljynvaihdon jälkeen on aina tutkittava, että järjestelmään jäänyt öljy on laatuvaatimusten mukaista sekä kemiallisesti että puhtaudeltaan. Seurannan tulee perustua hyviin lähtötietoihin ja sillä on pyrittävä ennakoimaan öljyssä syntyviä ongelmia.

Mikko Oksanen

Asiantuntijapalvelut ja kokonaisratkaisut, KiL-Yhtiöt Oy

mikko.oksanen(at)kilyhtiot.fi

Kimmo Leola

Johtava asiantuntija, Ki-Yhtiöt Oy

kimmo.leona@kilyhtiot.fi

Uusimmat artikkelit

24.9.2020 | Tutkimus ja koulutus

VTT:n uusi prosessikemian pilotointialusta vauhdittaa bio- ja kiertotaloutta

Uusi prosessikemian pilotointialusta VTT Bioruukki -pilotointikeskuksessa on suunniteltu nopeuttamaan yritysten ja tutkimusorganisaatioiden bio- ja kiertotaloushankkeita. Pilotointialustan avajaisia vietettiin 23.9.

Puuhuoltoketjun työhyvinvoinnissa on haasteita

Luonnonvarakeskus (Luke) selvitti koko puuhuoltoketjun työhyvinvointia tähän saakka laajimman ja ketjun eri ammattiryhmät kattavan kyselyn avulla. Puuhuoltoketjussa tehdään pitkää työpäivää, mutta työolosuhteisiin ollaan tyytyväisiä. Liki puolet vastaajista arvioi työn kuitenkin henkisesti rasittavaksi.

20.9.2020 | Kumppaniartikkeli

Somotec: Lisää kulumiskestävyyttä tuotantoprosessiin

Teollisuuden kasvavat kilpailukyky- ja tehokkuusvaatimukset sekä usein raskaat käyttöolosuhteet edellyttävät laitteiden kulutuksen- ja korroosionkestävyyden jatkuvaa parantamista.

Fingrid valitsi Empowerin sähköasemien ja voimajohtojen kunnossapitopartneriksi

Päästöttömien energiaratkaisujen toteuttaja Enersense International Oyj:n omistama Empower on valittu Fingridin julkisen hankinnan kilpailutuksessa ”yhdeksi merkittäväksi kunnossapitopartneriksi". Hankinnan kohteena ovat Fingridin sähköasemien ja voimajohtojen peruskunnossapitopalvelut vuosille 2021–2023.

14.9.2020 | Alan Uutiset

Neste aloittaa yt-neuvottelut, suunnittelee lakkauttavansa Naantalin jalostamon toiminnot

Neste suunnittelee Naantalin jalostamotoimintojen lakkauttamista ja toiminnan keskittämistä terminaali- ja satamatoimintoihin sekä Porvoon jalostamon kehittämistä kohti uusiutuvien ja kierrätys- raaka-aineiden prosessointia.

OL3 EPR:n sähköntuotanto alkaa helmikuussa 2022

Teollisuuden Voima Oyj (TVO) on saanut laitostoimittaja Areva-Siemens -konsortiolta päivitetyn aikataulun OL3 EPR -laitosyksikön käyttöönotosta. Sen mukaan polttoaine ladataan reaktoriin maaliskuussa 2021, laitosyksikkö liitetään valtakunnan sähköverkkoon saman vuoden lokakuussa ja säännöllinen sähköntuotanto alkaa helmikuussa 2022.

Liikuteltavat lasertyökalut tuovat joustavuutta kentälle

Uudet laserteknologiat mahdollistavat uuden joustavuuden tehdashalleissa ja kentällä tapahtuvassa työssä. Koherentti valo kohdistaa energian pienelle alueelle, jolloin alusta tai ympäristö ei vahingoitu, mutta työ käy nopeasti, siististi ja tarkasti.