Anti-formation de vernis

Vaincre la formation de vernis

2016-03-14

Expertise en applications industrielles

Vaincre la formation de vernis

Jim Hannon, Conseiller technique en lubrifiants industriels, ExxonMobil Research and Engineering

L’un des problèmes courants fréquemment rencontrés par les opérateurs dans le secteur de l’énergie est la formation de vernis. Historiquement, vernis a été utilisé comme terme fourre-tout pour les dépôts d’huile, mais il fait spécifiquement référence aux résidus organiques solides insolubles dans l’huile qui sont difficiles à retirer sur les composants mécaniques par un simple essuyage. 

Le vernis et les boues, des résidus organiques souples et flexibles pouvant être facilement retirés sur les composants, se forment de différentes façons. De nombreux facteurs contribuent à leur formation. Voici les trois principaux mécanismes de la formation de vernis :

  • la dégradation thermique de l’huile qui peut avoir lieu à des températures supérieures à 300 °C ;
  • l’oxydation, une réaction qui entraîne la décomposition de l’huile ;
  • la contamination de l’huile, via des sources internes ou externes.
Servo valve filterServo valve filter new

Comparaison entre un filtre de servovalve avec vernis/boues et un filtre neuf.

Selon le sondage réalisé par ExxonMobil Fuels & Lubricants auprès de 192 centrales électriques avec turbines à gaz, exploitant une combinaison de 626 turbines à gaz, environ 40 % des opérateurs de turbines signalent des problèmes actuels ou historiques avec la formation de vernis dans l’huile, au cours des six premières années d’utilisation. 

Les turbines ayant des réservoirs communs d’huile hydraulique et d’huile des roulements sont bien plus sensibles aux débrayages ou aux problèmes de démarrage liés à la formation de vernis, que les turbines avec des réservoirs séparés. De surcroît, une quantité modérée de vernis peut s’accumuler sur les roulements lisses et de butée, avec un impact faible à néant sur les températures des roulements ou les rotations de l’arbre. C’est pour cette raison qu’il est vraiment important de détecter et prévenir au plus tôt la formation de vernis dans l’huile pour les réservoirs communs d’huile hydraulique et d’huile pour turbines, par rapport aux turbines ayant des réservoirs d’huile hydraulique et d’huile pour turbines séparés.

Une quantité modérée de vernis peut s’accumuler sur les roulements lisses et de butée, avec un impact faible à néant sur les températures des roulements ou les rotations de l’arbre. Les débrayages et les problèmes de démarrage dus à la formation de vernis dans les roulements des turbines sont rarement signalés, voire jamais. C’est pour cette raison que je souhaite insister sur le fait que les pratiques encourageant la détection et la prévention de la formation de vernis doivent être axées sur les turbines ayant des réservoirs communs d’huile hydraulique et d’huile pour turbines.

Théorie sur la formation de vernis

Bien que traiter les symptômes de la formation de vernis à l’aide de technologies d’atténuation puisse allonger la durée de vie, pour garantir un fonctionnement fiable, il est important de commencer avec un système propre et d’utiliser une huile pour turbines conçue pour empêcher la formation de vernis. Une formulation bien équilibrée, utilisant des huiles de base aux performances élevées et des additifs à technologie avancée, sera votre première ligne de défense contre la formation de boues et de vernis. En général, les huiles de base de qualité supérieure mélangée avec des additifs à technologie avancée offrent la meilleure protection contre la formation de vernis.

Il y a des détails supplémentaires que vous devez prendre en considération lorsque vous choisissez un lubrifiant pour turbines à gaz bien équilibré.

La première chose à prendre en considération est la capacité de l’huile pour turbines à contrôler la formation de dépôts. Certaines huiles génèrent plus de dépôts que d’autres. Mais choisir une huile pour turbines avancée, formulée de sorte de limiter la génération de boues et de vernis et de garder les dépôts en suspension, permettra de réduire considérablement le risque de formation de vernis.

Valve filter varnish examples

Les photos ci-dessus montrent la formation de vernis dans quatre huiles commercialisées.

La deuxième chose à prendre en considération est la résistance à l’oxydation d’une huile. Les températures des roulements de turbines approchant 120 °C, combinées à la métallurgie de l’équipement, aux contaminants et à l’air entraîné, contribuent au processus d’oxydation qui précède la formation de vernis. Pour lutter contre cette réaction, optez pour des lubrifiants qui possèdent des huiles de base pour turbines de qualité supérieure et des additifs et antioxydants sélectionnés avec soin. Ensuite, prenez en considération la désaération et le contrôle du moussage.

Dans une huile avec de faibles performances de désaération, l’air entraîné peut être comprimé dans les roulements de turbines ou dans les systèmes hydrauliques haute pression, ce qui entraîne une compression adiabatique (ou dégradation thermique). La compression adiabatique peut provoquer de hautes températures d’huile localisées, ce qui peut favoriser la formation de vernis.

Un moussage excessif au niveau de la surface peut également accélérer l’oxydation et générer des problèmes opérationnels, tels que l’incapacité à mesurer de façon appropriée les niveaux de lubrifiant ou le débordement du réservoir d’huile. Les huiles formulées de sorte de promouvoir une désaération rapide et une formation minimale de moussage fourniront une protection supérieure contre la formation de vernis.

La filtrabilité d’un fluide, ou sa capacité à passer à travers un filtre avec une chute de pression minimale, est un autre indicateur de performances qui contribuera à la formation de vernis sur le filtre à huile. Les huiles présentant une mauvaise filtrabilité chargeront les filtres plus rapidement que celles ayant une bonne filtrabilité, ce qui se traduit souvent par des changements plus fréquents des filtres.

Vous devez ensuite prendre en considération la protection contre la rouille et la corrosion, étant donné que la rouille et la corrosion peuvent également contribuer à l’oxydation et à la formation de vernis à base de contaminants. C’est pour cette raison que vous devez rechercher des huiles formulées de sorte de minimiser la formation de rouille et de corrosion.

Enfin, prenez en considération la capacité de l’huile à se protéger contre l’usure.

L’usure sur les composants hydrauliques haute pression, les engrenages des boîtes à engrenages en option, les engrenages réducteurs de générateurs ou les engrenages rotatifs peut avoir un impact direct sur les performances des turbines à gaz. Les matériaux d’usure générés par ces composants peuvent être une source indirecte de formation de vernis, car les métaux d’usure peuvent agir comme catalyseur d’oxydation.