Ferrybridge発電所、FTIR導入で潤滑油水分試験を高速・高精度化

高価値発電所では潤滑油の完全性が効率的かつコスト効率の良い運用に不可欠です。油中の過剰水分は必須抗酸化剤を除去し、酸化を加速、性能を劣化させます。歴史的にKarl Fischer（KF）滴定が水分測定のベンチマークでしたが、この方法は時間がかかり、試薬を大量消費し、特定条件下では信頼性に劣ります。3年前、FerrybridgeはKFをフーリエ変換赤外分光法（FTIR）に置き換え、より高速、クリーン、同等精度の水分評価を実現しました。

Ferrybridgeでの潤滑監視
Ferrybridge C発電所は、イングランド・ウェストヨークシャーにある2,000MW石炭・バイオマス混焼プラント。4基の巨大蒸気タービンと主給水ポンプが200万戸（英国日次電力供給の約4%）に電力供給。各タービンシャフトは170フィート（約52m）超、重量数千トン、12個のベアリングが鉱物油で支持。この油はタービン調速弁と蒸気弁の制御流体も兼ね、その状態がクリティカル。水分レベルは環境と負荷で変動するため、オペレーターは即座に信頼できるデータを必要とします。

FTIR分析による潤滑油中水分測定
FerrybridgeではA2 TechnologiesのiPAL FTIRアナライザーとTumblIR透過セルを使用（図1）。オペレーターが使用済みオイル1滴を下部TumblIR窓に滴下、ジンバルマウント窓が精密な100μmギャップを形成して分析。事前キャリブレート済みメソッドが自動でデータ収集、処理、報告。iPALシステムはサンプル前処理なしで200ppmまで検出可能、A2の界面活性剤プロトコルで65ppmまで拡張。

図1. Ferrybridgeで稼働するA2 Technologies iPAL FTIRアナライザー。

iPALとKFの比較試験で強い相関を確認、FTIRの方が高速リピート測定が可能でトレンド監視に不可欠。KF結果はサンプル量と油水非混和性でバイアスかかるため両方繰り返すが、FTIRの迅速さでルーチンサンプリングが実用的。時間とともにKFをほぼFTIRに置き換え。

水分が仕様超過時は是正措置：(1) 低負荷時のタービン腺蒸気圧調整、(2) メインオイルタンクから水分除去のメカニカルセパレーター展開。iPALシステムでこれら介入の効果も追跡。

潤滑監視におけるFTIRの利点

• 速度
  • 測定時間：サンプルから結果まで3〜5分。
  • 水分レベルが分析時間に影響せず。KFでは高水分サンプルで5〜30分かかる。
• 試薬不要
  • オイル1滴のみ必要。
  • KFで使用される高価・有毒試薬（ヨウ素、二酸化硫黄、メタノール、ピリジンまたはイミダゾール）を排除。
• 使いやすさ
  • 全自動プロトコルで低スキルスタッフでも正確な結果取得可能。
  • KFは熟練技術者と大規模メンテナンス必要。
• 迅速なトレーニング
  • 標準iPALメソッドで技術者を数分で訓練。
  • KFは試薬取扱いと機器メンテナンスで半日訓練必要。
• 分析精度
  • FTIRはKFと同等以上、特に高水分レベルで優位。
  • 200ppm（界面活性剤で65ppm）まで検出。前処理不要。
• マルチアナライト機能
  • 水分に加え、添加剤消耗、酸化状態、排水用油中水分も評価可能。
• リアルタイム・オンサイト結果
  • 即座のデータで即時是正措置可能、オフサイトラボ待ちの遅延排除。
• ラボ結果検証
  • オンサイトFTIRデータがオフサイトラボ結果を裏付け、または異議申し立て、監視への信頼確保。

結論
Ferrybridgeのプロアクティブなオンサイト潤滑プログラムは今やiPAL FTIRアナライザーを中心に展開。迅速、試薬フリー、高精度な水分測定とマルチアナライト機能の組み合わせで、オペレーターがリアルタイムで油質維持可能、信頼性向上と設備寿命延長を実現。Ferrybridgeでの成功がポートフォリオ全体へのFTIR採用拡大を推進しています。

図2. Ferrybridge C発電所