Penyelesaian O-Ring FFKM dan FKM untuk Suhu Ekstrem dalam Turbin Gas & Uap

Usaha tanpa henti untuk meningkatkan kecekapan dalam penjanaan kuasa moden telah menyebabkan penerimaan meluas turbin gas kitaran bergabung (CCGT) dan turbin wap kelas lanjutan. Mesin-mesin ini beroperasi pada kecekapan haba yang luar biasa, tetapi hal ini datang dengan kos mencipta beberapa persekitaran paling mendesak bagi komponen pengedap. Suhu dalam sistem minyak pelincir turbin gas boleh secara rutin mencapai 150–180 °°C akibat penyerapan haba dari bekas turbin, manakala batang injap turbin wap dan sistem pengedap kelenjar mungkin terdedah kepada wap lewat panas pada suhu melebihi 300 °C. Dalam arena-arena ini, elastomer piawai gagal dengan cepat, menyebabkan kebocoran minyak, kebocoran wap, pencemaran, dan pemadaman paksa yang membawa denda kewangan yang sangat besar.

Elastomer fluoro-karbon (FKM) merupakan barisan pertahanan utama untuk penyegelan suhu tinggi dalam turbin. Keseimbangan sifat tahan haba yang sangat baik (sehingga 230 °Ketahanan kimia terhadap minyak turbin berbasis ester sintetik (contohnya, ISO VG 32, 46) serta ketahanan terhadap suhu sementara (C berselang-seling) menjadikan bahan ini pilihan piawai bagi kebanyakan segel statik dan dinamik dalam sistem minyak pelincir dan minyak kawalan. Aplikasi biasa termasuk segel aci pada pam bantu, cincin-O dalam rumah penapis dan penggerak injap, serta getah pemadat pada kaca penglihatan. Piawaian AS109 kerap menetapkan sebatian FKM biasa untuk aplikasi turbin dalam bidang penerbangan dan industri, memastikan tahap prestasi minimum. Untuk kekuatan mekanikal tambahan pada segel dinamik yang terdedah kepada minyak panas ini, Nitril Terhidrogenasi (HNBR) kadangkala digunakan sebagai alternatif, menawarkan rintangan haus yang lebih unggul dan keserasian minyak yang baik sehingga suhu sekitar 150 °C.

Namun, bagi zon haba ekstrem, hanya Perfluoroelastomer (FFKM) seperti Kalrez® atau Chemraz® yang memadai. Komponen FFKM bukan sekadar versi FKM yang diperbaiki; sebaliknya, bahan ini merupakan kelas bahan yang berbeza dengan struktur polimer yang sepenuhnya difluorinasi. Ini memberikan dua sifat luar biasa:

1. Suhu Pengoperasian Berterusan di atas 300 °°C, membolehkan mereka berfungsi dalam jarak dekat secara langsung dengan saluran stim dan laluan gas panas.

2. Ketahanan Maya terhadap Bahan Kimia, termasuk minyak turbin yang agresif, cecair pemindah haba, dan gas proses yang boleh merosakkan FKM secara beransur-ansur.

Aplikasi mereka sangat spesifik disebabkan oleh kosnya (kerap kali 50–100 kali ganda lebih tinggi daripada FKM). Lokasi utama termasuk:

· Segel Batang Injap Utama dan Injap Kawalan Turbin Stim: Terdedah secara langsung kepada stim tekanan tinggi dan suhu tinggi. Kebocoran di sini menyebabkan kehilangan langsung dalam kecekapan kitaran serta menjadi risiko keselamatan.

· Segel Injap Gas Bahan Api Turbin Gas: Terdedah kepada gas bahan api panas dan kemungkinan kondensasi sebatian agresif.

· Segel pada Saluran Pengesan dan Instrumentasi yang menembusi badan turbin panas.

Pengilang Kelengkapan Asal (OEM) seperti GE, Siemens, dan Mitsubishi Power memberikan spesifikasi bahan secara eksplisit untuk lokasi-lokasi kritikal ini. Logik pemilihan didorong oleh Analisis Mod Kegagalan, Kesan, dan Kekritikal (FMECA). Jurutera menetapkan nombor keutamaan risiko (RPN) bagi setiap titik pengedap berdasarkan keseriusan kegagalan, kebarangkalian berlakunya, dan kemudahan pengesanan. Bagi titik-titik dengan RPN tinggi, prestasi unggul FFKM membenarkan kosnya.

Prinsip ini diaplikasikan secara global. Di Bahrain, di mana loji CCGT menyediakan kuasa beban asas dalam persekitaran gurun bersuhu ambien tinggi, penyejukan menjadi kurang berkesan, menyebabkan suhu minyak dan suhu permukaan meningkat. Menetapkan FFKM untuk batang injap kritikal merupakan pelaburan proaktif bagi memastikan kebolehpercayaan. Di Filipina, loji geoterma dan loji berbahan api arang batu yang menggunakan turbin stim lama berjaya memasang semula segel FFKM untuk menghentikan kebocoran stim kronik, seterusnya meningkatkan kecekapan loji dan keselamatan kakitangan. Di Amerika Syarikat, peraturan alam sekitar yang ketat mengenai pelepasan sebatian organik mudah meruap (VOC) akibat kebocoran (program LDAR) menjadikan prestasi tanpa kebocoran FFKM dalam aplikasi pelepasan tidak disengajakan menarik dari segi ekonomi. Pengiraan jumlah kos memiliki (total cost of ownership) mesti memasukkan bukan sahaja harga segel, tetapi juga kos yang dielakkan akibat kehilangan janaan, buruh pembaikan, dan pematuhan terhadap peraturan alam sekitar.