Maintenance de Turbine à vapeur: prévenir la formation de Varnish

INDUSTRIE
AUTOMOTIVE
Produits et prestations
Maintenance de Turbine à vapeur:
prévenir la formation de Varnish
Les huiles de turbine
remplissent un rôle
primordial dans la santé
globale de l’installation.
En étant soumises à des
conditions d’utilisation plus
sévères, avec notamment des
températures plus élevées et
des réservoirs d’huiles moins
grand qu’auparavant, les
huiles de lubrification
peuvent voir leur processus
d’oxydation augmenter.
Il est devenu indispensable
de surveiller l’état de l’huile
pour prévenir la formation de
Varnish.
L'origine du Varnish
Le terme « Varnish » désigne les
produits de vieillissement de l’huile qui
forme des dépôts plus ou moins
gluants. Ils résultent des produits
d’oxydation de l’huile, appelés
également « contaminants doux ».
Ces contaminants se déposent en
priorité sur des surfaces froides, telles
que le réservoir, le corps distributeur
ou les refroidisseurs.
Ils peuvent avoir la consistance d’un
gel, d’une résine voire même d’un
vernis dur dans les systèmes
hydrauliques.
Ce phénomène de vieillissement de
l’huile n’est pas nouveau, mais il s’est
amplifié depuis l’introduction d’huile
de base plus raffinée. Auparavant, les
huiles de turbine pouvaient atteindre
une durée de vie d’environ 15 à 20
ans, celle des nouvelles huiles est
largement inférieur à 10 ans.
Evolution des huiles de Turbine
Autrefois, les huiles étaient élaborées à
partir d’huile de base du groupe I,
c’est-à-dire issue des résidus du distillat
du pétrole brut.
Aujourd’hui, les huiles de turbines sont
fabriquées à partir d’huiles de base du
groupe II, voire III, et subissent des
processus de raffinage spécifiques tel
que l’Hydrocracking. Ce processus leur
confère une plus grande pureté
chimique, permettant aux huiles de
mieux répondre aux exigences accrues
des turbines en terme de rendement et
de mieux résister aux températures
élevées.
Généralement ces huiles comportent
une faible part d’hydrocarbures
polarisées non-saturés. Le Varnish
étant doté d’une structure polarisée, la
dissolution des produits à l’origine du
Varnish devient plus difficile.
En effet, les matières polarisées auront
tendance à mieux se dissoudre au
contact d’autre molécules polarisées.
En augmentant la pureté chimique des
huiles de base et leurs propriétés
anti-oxydantes, les méthodes de
raffinage répondent aux nouvelles
exigences des turbines. En revanche, le
pouvoir solvant s’en trouve réduit.
Varnish sur la transmission d'une turbine à vapeur
Problèmes liés au Varnish
Blocage des valves
En étant gluant, le Varnish adhère aux
surfaces métalliques des composants
des circuits et peut être source de
nombreux problèmes. Une quantité
infime de Varnish peut suffire à altérer
le bon fonctionnement d’une valve.
Cela peut engendrer des difficultés de
mise en marche de la turbine, voire à
une mise hors service imprévue.
Réduction de l'éfficacité des
échangeurs de chaleur
Le Varnish est une substance isolante.
Lorsqu’il se dépose sur les faisceaux
tubulaires, il réduit l’efficacité des
échangeurs de chaleur. Cela entraîne
une augmentation de la température
de l’huile.
Usure prématurée
Les premières difficultés
peuvent apparaître lorsque
l'huile est en service depuis
3 ou 4 ans.
Le Varnish, combiné aux particules
fines présentes dans l’huile, augmente
le frottement et l’usure des
composants.
Pertes d’huiles
Le Varnish réduit la durée de vie des
joints mécaniques, ce qui peut causer
des pertes et une surconsommation
d’huile.
Le Varnish a donc un impact direct et
significatif sur la maintenance d’une
turbine et sur les coûts
d’entretien associés.
Malheureusement son effet est
souvent sous-estimé car pour détecter
la présence de Varnish, un système
d’analyse spécifique est indispensable.
Analyse valeur MPC (source Oelcheck)
Varnish sur une cuvette de roulement
Mettre en place un système
d’analyses spécifiques
La très grande majorité des analyses
d’huiles effectuées lors des contrôles
de routine ne mesurent pas les valeurs
susceptibles de détecter la présence de
Varnish. Ainsi, il est impératif de mener
des tests spécifiques complémentaires.
Déterminer la valeur MPC
(Membrane Patch Colorimetry).
La méthode consiste à extraire des
contaminants insolubles de l’huile et à
mesurer le changement de couleur
d’une membrane filtrante de
laboratoire d’une finesse de 0.45 μm.
(Norme ASTM D-7843).
Lorsque la valeur MPC est supérieure à
30, la quantité de dépôts dans le
système devient critique et une
surveillance accrue est nécessaire.
Analyse particulaire
La norme ISO 4406 définit un code à
trois chiffres qui correspond au niveau
de pollution mesuré selon la taille des
particules. Par exemple un nombre
code 22/18/13 signifie qu’il y a entre
20'000 et 40'000 particules de taille
égale ou supérieure à 4μm , entre
1'300 et 2'500 particules de taille
égale ou supérieure à 6 μm et entre 40
et 80 particules de taille égale ou
supérieure à 14 μm.
La présence de Varnish pourra être
détectée si l’on constate une différence
importante du nombre de particules en
analysant deux échantillons d’huile
identiques, l’un à température
ambiante, l’autre chauffé à 80°C.
Part restante des antioxydants
Les antioxydants dans l’huile
contribuent à ralentir son vieillissement
et par conséquent, réduisent le risque
de formation de Varnish. La mesure de
ces additifs se fait généralement par
des procédures d’analyses du type
Ruler (concentration relative).
L’interprétation des résultats nécessite
une parfaite connaissance des
composants des huiles.
Comportement de l’huile en présence
d’air
La présence d’air dans une turbine
peut engendrer une oxydation de
l’huile. Par conséquent il est important
de surveiller le comportement du
lubrifiant en présence d’air.
On distingue, le pouvoir de désaération qui caractérise l’aptitude du fluide à
permettre aux bulles d’air de remonter
à la surface, et le pouvoir anti-mousse,
qui correspond à la capacité de l’huile
à s’opposer à la formation de mousse
en surface lors des remontées de bulles
d’air.
En conclusion, une surveillance accrue
de l'huile de turbine par le biais
d’analyses spécifiques vous permettra
d’éviter des problèmes de
fonctionnement importants et
d’augmenter la durée de vie de votre
huile.
Pour vous aider à suivre l’état
d’une huile en service dans une
turbine, Thommen-Furler AG a
mis en place un programme de
suivi analytique dédié avec le
soutien de son partenaire
ExxonMobil.
Des valeurs d’alerte ont été
définies, puis affinées grâce à
l’expérience acquise au fil des
années, en tenant compte des
spécifications constructeurs, des
normes et des contraintes de
fonctionnement spécifiques à
chaque installation.
Nos équipes techniques peuvent
vous apporter une aide précieuse
dans l’interprétation des résultats
d’analyses.
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