ソーラーガスタービン発電機におけるワニス除去技術の革新的応用

3.1 ベアリングブッシュの温度上昇原因

3.1.1 本機で使用している潤滑油は鉱物油である CASTROL PERFECTO X32 です。温度が高いと潤滑油は酸化しやすくなり、その酸化生成物がシュブッシュの表面に集まりワニスが形成されます。ユニットの流油指数を検出すると、ワニス傾向指数が高く、汚れ度も高いことが分かります（表５参照）。ワニスの傾向指数が高く、軸受ブッシュ上に付着・堆積が発生し、油膜の隙間が減少し、摩擦が増加し、軸受ブッシュの放熱不良、軸方向の上昇を引き起こす可能性があります。温度とオイルの酸化の促進。同時に、オイルの汚染度が高いため、ワニスが他の汚染粒子に付着し、研削効果が形成され、機器の摩耗が悪化します。（図 3 ユニット潤滑のフローチャートを参照）

表5 ワニスオイルフィルター装着前の潤滑油試験・分析結果

ワニスインデックス
日付	2018.04	2018.06	2018.07	2018.12
メインエンジンA	29.5	31.5	32	32.5
メインエンジンB	36.3	40.5	42	43
メインエンジンC	40.5	46.8	42.6	45
メインエンジンD	31.1	35	35.5	36

図2 ユニットスライドワニスの精製前のワニス指数の推移図

図3 ユニット潤滑のフローチャート

軸受ブッシュの温度上昇の原因を分析すると、ユニットの潤滑油中にワニスが生成され、最終的に軸受ブッシュにワニスが集中し、軸受ブッシュの温度が変動して上昇したものと考えられます。

3.1.2ワニスの原因

※鉱物性潤滑油は炭化水素を主成分とし、常温および低温において比較的安定です。しかし、高温の場合、一部の炭化水素分子（数が非常に少ない場合でも）が酸化反応を起こすと、他の炭化水素分子も酸化反応を起こします。これが炭化水素連鎖反応の特徴です。

※潤滑油は高温高圧領域では可溶性ワニスを形成します。油が高温領域から低温領域に流れる過程で、温度の低下により溶解度が低下し、潤滑油からワニス粒子が析出し、堆積し始めます。

※ワニスの析出が発生します。ワニス粒子の形成後、堆積物が凝縮し始め、堆積物が溶銑の表面に優先的に堆積し、ブッシュの温度が急速に上昇し、油の温度もゆっくりと上昇します。

※その他の環境要因やユニットの故障などにより温度変動が発生する場合があります。

3.2 軸受ブッシュの温度上昇問題への対策

3.2.1 潤滑油圧を0.23MPaから0.245MPaに高め、潤滑熱伝達効率を向上させ、軸受ブッシュ温度の緩やかな上昇傾向を緩和します。

3.2.2 経年劣化による伝熱効率の低いスライド式オイルクーラーを国産のダイレクトドライブ式クーラーに交換することで、スライド式オイル供給温度が60℃から約50℃まで長期安定します。

3.2.3 静電吸着技術の動作原理 —— 沈殿したワニスの除去 (図 4 を参照)

静電浄化は、円形の高電圧静電場の使用であり、油汚染粒子にそれぞれプラスとマイナスの電気を示し、マイナスとプラスの電極方向の作用の下でプラスとマイナスの電気粒子が流れ、荷電粒子によって押しつぶされた中性粒子が流れ、最終的にすべての粒子が流れます。コレクタに吸着し、油中の汚染物質を完全に除去します。静電気による油粒子の流れにより、タンク、パイプ壁、泥成分のすべての不純物を除去し、酸化物侵食を吸着除去し、システム表面の付着泥や付着汚れをアクティブに除去します。 、クリーニングシステムの役割を果たします。

図4. 静電吸着技術の概念図

3.2.4 イオンレジン吸着技術の動作原理 —— 溶解したワニスを除去

イオン交換樹脂 DICR ™ は、タービン油中の可溶性汚染物質を除去し、MPC 指標を確実に減少させることができます。これは、ほとんどのタービンが運転中に可溶性であり、飽和したこれらの生成物のみが沈殿を形成するためであり、静電装置ではこれらの副生成物を除去することができません。溶解した状態。

静電吸着と樹脂技術の組み合わせにより、浮遊ワニスを効果的に除去するだけでなく、溶解したワニス生成物も除去できます。

図5 イオンレジン吸着技術の概念図

3.3 ワニス除去の効果

2019年12月14日 WVDモデルワニスオイルフィルターを取り付け稼働させました。2020年8月20日のガスタービンオイルクーラー交換の総合対策により、タービン軸受（ブッシュ）の温度が108℃から約90℃まで低下しました（図6 後部浄化軸受（ブッシュ）の温度推移参照）。オイルの色は大幅に改善されました (図 7 精製前後のオイルの比較)。分析と外部試験データを通じて、オイルワニスの傾向指数は 42.4 から 4.5 に低下し、汚染レベルは NAS 9 から 6 に低下し、酸価指数は 0.17 から 0.07 に低下しました。(表 6 の試験と結果を参照)フィルターフィルター後のオイル分析結果）

図6 精製リアベアリング（ベアリングブッシュ）の温度傾向

表6 フィルターフィルター後のオイルの試験分析結果

ワニスインデックス
日付	20/1	4月20日	7月20日	10/20	1月21日	4月21日	8月21日
メインエンジンA	19.5	11.5	9.6	10	7.8	8	7.6
メインエンジンB	16.3	13.5	11.2	12.7	8.5	8.7	8.5
メインエンジンC	20.5	16.8	12.6	10.8	11.5	10.3	8.3
メインエンジンD	21.1	18.3	15.5	9.5	10.4	6.7	7.8

図7 精製前後の油の色の比較