Implementation of in-service oil condition monitoring in a paper mill

Abstract

This thesis examines the financial justification and implementation of in-service oil condition monitoring in a paper mill environment. The study was carried out at Kirkniemi Mill and focused on how oil condition monitoring can be applied to different types of machinery in a technically suitable and economically justified way.

The work began with a literature review on the main oil related factors affecting machine reliability, with emphasis on water contamination, viscosity, particle contamination and varnish formation. In addition, the available sensor technologies for monitoring these factors were examined. The practical part of the thesis consisted of two case studies: the circulating lubrication system of steam turbine T3 and the hydraulic oil system of press unit 3 in paper machine line PK3. The study also reviewed the current maintenance practices related to oil condition, leading to reasoning of financial benefits of applying monitoring in selected cases.

The results showed that there is no single monitoring solution financially and technically suitable for all machinery. Instead, the need for monitoring and the selection of monitoring equipment should be based on machine criticality, probability of failure, consequences of failure, and the most likely oil related failure modes. The greatest financial benefits of in-service oil condition monitoring were found in production critical non-duplicated machinery, which failures lead to production down time and emergency maintenance costs. The thesis concludes that in-service oil condition monitoring should be introduced through a pilot program in one maintenance area. After this, operating model can be developed further and scaled to wider mill use. Based the case studies, stronger justification for pilot implementation was found in the hydraulic oil system of press unit 3.

Tämä diplomityö käsittelee öljyn käynninaikaisen kunnonvalvonnan taloudellista perustelua ja käyttöönottoa paperitehdas ympäristössä. Tutkimus toteutettiin Kirkniemen tehtaalla, ja sen tavoitteena oli selvittää, miten öljyn kunnonvalvontaa voidaan soveltaa erilaisiin koneisiin teknisesti ja taloudellisesti parhaimmalla tavalla.

Työ alkoi kirjallisuuskatsauksella öljyn kuntoon liittyvistä päätekijöistä, jotka vaikuttava koneiden luotettavuuteen. Tarkastelu keskittyi viskositeettiin, ja epäpuhtauksiin veden, kuluma-aineiden sekä lakkaantumisen muodossa. Lisäksi tarkasteltiin näiden tekijöiden valvontaan saatavilla olevaa anturiteknologiaa. Työn käytännöllinen osuus koostui kahdesta case tutkimuksesta: höyryturbiini T3:n kiertovoitelujärjestelmästä ja paperikonelinjan PK3 puristinosa 3:n hydraulijärjestelmästä. Työssä tarkasteltiin myös nykyisiä öljyn kuntoon liittyviä kunnossapitokäytäntöjä, joiden pohjalta arvioitiin kunnonvalvonnan taloudellisia hyötyjä case kohteissa.

Tulokset osoittivat, ettei ole yhtä taloudellisesti ja teknisesti sopivaa kunnonvalvontaratkaisua kaikille koneille. Valvonnan tarve ja sopivan laitteiston valinta tulee perustaa koneen kriittisyyteen, vikaantumisen todennäköisyyteen ja seurauksiin, sekä todennäköisimpiin vikaantumismuotoihin. Suurimmat taloudelliset hyödyt kunnonvalvonnasta havaittiin tuotannon kannalta kriittisissä, kahdentamattomissa koneissa. Työn johtopäätöksenä käynninaikainen kunnonvalvonta tulisi ottaa käyttöön pilottiohjelmalla, johon case tutkimusten perusteella puristinosa 3 olisi parhaiten sopiva.