Témata
Zdroj: Orlen Oil

Jak si nezničit turbínu

Turbíny, bez ohledu na to, co je pohání a jak intenzivně pracují a ať už se jedná o velké soustavy turbín v elektrárnách a teplárnách, nebo o jednotlivá zařízení v průmyslových podnicích, jsou bezpochyby zařízení, která během stavby a uvádění do provozu vyžadují vysoké investiční náklady. Může si rozumný investor, který se rozhodne pořídit a provozovat turbínu, dovolit chyby v otázce maziva používaného v tomto zařízení? Odpověď je každému zřejmá.

Reklama

Úkolem turbíny je změnit příchozí kinetickou energii na mechanickou. Tento proces probíhá na speciálně tvarovaných lopatkách, které jsou připevněné k hřídeli s ložisky. Hřídel a vhodně tvarované lopatky tvoří rotor turbíny, který předává přijatou energii do poháněného zařízení, nejčastěji generátoru. Často se mezi hřídelí a generátorem nachází převodovka upravující otáčky hřídele turbíny podle předem daného nastavení.

Turbíny mají díky své vysoké výkonnosti a relativně jednoduché konstrukci široké využití v mnoha oblastech. Turbíny různého druhu se používají v energetice (tepelné, větrné a vodní turbíny), letectví, námořnictví a průmyslu.

Podmínky a okolní prostředí, v němž pracují, se mohou mezi sebou zásadně lišit. Jedněm z nejtěžších podmínek – vysokým teplotám, vysokým tlakům a agresivním plynům napomáhajícím korozi – jsou vystaveny tepelné turbíny (parní, plynové i kombinované). Bezporuchový provoz v těchto podmínkách vyžaduje nejen použití vysoce kvalitních konstrukčních materiálů, ale také nejkvalitnější mazací olej, který splňuje všechny požadavky výrobce. Teploty na ložiscích vysoce výkonných plynových turbín často dosahují 110–120 °C (horké body na kluzné vrstvě dokonce až 140 °C). Podobné a často vyšší teploty, nad 150 °C, může dosahovat olej, který promazává labyrintová mechanická těsnění na styku těsnění s kluznými kroužky. Navíc přítomnost vodní páry a spalinových plynů klade na mazivo další požadavky.

Úkolem turbíny je změnit příchozí kinetickou energii na mechanickou. Tento proces probíhá na speciálně tvarovaných lopatkách, které jsou připevněné k hřídeli s ložisky. (Zdroj: Orlen Oil)

Zlepšování termo-oxidační stability

Neustálý vývoj zařízení za účelem zvyšování jejich výkonnosti má vliv na zvětšování požadavků na maziva používaná v turbínách. Už více než 10 let lze na trhu turbínových olejů pozorovat trend zlepšování termo-oxidační stability. V posledních letech se zvláštní a odůvodněná pozornost věnuje stálým produktům oxidace, usazeninám vznikajícím při práci maziva v ústrojí turbíny. Uvedené usazeniny, saze nebo kaly jsou jednou z hlavních příčin mechanických znečištění (kromě jiných větších nečistot), které mohou mít destrukční vliv na součásti turbíny, a tudíž způsobovat odstávky v provozu a vést k nákladným opravám. Čím vyšší provozní teploty zařízení, tím vyšší teploty maziva, jehož základním úkolem je, kromě promazávání třecích ploch, odvod tepla a chlazení neuralgických částí turbíny.

V současné době pozorujeme trend, že se k výrobě turbínových olejů používají základní minerální oleje skupiny II. a III. podle API. Tyto oleje, ve srovnání se základními oleji I. skupiny, jsou odolnější vůči oxidaci, což je žádoucí při práci ve vysokých teplotách. Na druhou stranu lepší termo-oxidační vlastnosti jsou vykoupené nižší schopností rozpouštět velké částice vznikající při oxidaci. Usazeniny, stálé produkty degradace oleje, vznikají v důsledku aglomerace a polymerizace rozpustných produktů oxidace. Turbínový olej má schopnost rozpouštět produkty oxidace, ale ta do značné míry závisí na základním oleji použitém k jeho výrobě. Tato schopnost je omezená. Ve chvíli, kdy je roztok usazenin v oleji nasycený, olej už nedokáže rozpustit větší množství nečistot, které se začínají ukládat na povrchu klíčových součástí.

Reklama
Reklama

Usazeniny a saze se ukládají v ložiscích turbíny a zhoršují její schopnost přenášet zátěž, a navíc omezují světlou výšku, což má vliv na nárůst tlaku a teploty, a ještě víc zrychluje proces stárnutí. Viskózní nečistoty, které se usazují na ventilech, mohou způsobovat problémy při provozu a v konečném důsledku jejich poškození. Navíc usazeniny v chladiči zhoršují výměnu tepla a usazeniny na filtrech způsobují jejich rychlejší blokaci, což vede k častějším výměnám. Důležitými prvky, které jsou vystaveny znečištění stálými produkty stárnutí oleje, jsou těsnění. Saze tvořící se na těchto místech mohou znamenat úniky oleje a nárůst tření. Poruchy spojené se vznikem usazenin mohou skončit neplánovanými odstávkami a opravami, jejichž celkové náklady mohou dosahovat až několika milionů polských zlotých.

Co na to normy?

Vzhledem k ohrožení, jaké s sebou přináší používání oleje náchylného na vytváření usazenin, stojí za to podívat se na vnitrostátní a mezinárodní normy a specifikace výrobců turbín z hlediska požadavků na kvalitu a zkoušek, které prověřují tyto sklony. Když se podíváme na běžné normy týkající se olejů používaných v turbínách (mj. ISO 8086, DIN 51515) a standardy OEM, všimneme si, že turbínové oleje musejí splňovat řadu kvalitativních požadavků. Kromě obvyklých rozborů, podstatných pro tento druh použití, jako je uvolňování vzduchu z oleje, deemulgovatelnost, číslo kyselosti nebo odolnost vůči pěnění, většinou najdeme také zkoušky, které zjišťují odolnost olejů vůči oxidaci. Roky se běžně provádějí rozbory jako RPVOT (Rotating Pressure Vessel Oxidation Test) a TOST (Turbine Oil Oxidation Stability Test).

V posledních letech se zvláštní a odůvodněná pozornost věnuje stálým produktům oxidace, usazeninám vznikajícím při práci maziva v ústrojí turbíny. (Zdroj: Orlen Oil)

Jak ukazují rozbory, které dělá Orlen Oil, uvedené zkušební metody často neodrážejí chování oleje v systému a nejsou dostatečné pro zhodnocení oleje z hlediska tendence uvolňování usazenin. Výsledkem zkoušky RPVOT je doba změřená v minutách do chvíle příslušného poklesu tlaku kyslíku v tlakové komoře, v níž se nachází vzorek zkoumaného oleje. Zkušenost ukazuje, že oleje, které mají velmi vysoké výsledky zkoušky RPVOT, přesto mívají sklony tvořit velké množství usazenin. Zkouška TOST vychází především z pravidelného měření čísla kyselosti oleje, který se nachází v lázni o teplotě 95 °C za přítomnosti vody a katalyzátoru Cu-Fe. Navíc se vzorek nachází v kyslíkové atmosféře. Zkouška je časově náročná, v případě olejů odolných vůči oxidaci může trvat dokonce i více než 10 000 hodin. Jak ukazují shromážděné zkušenosti, zkouška nedostatečně reflektuje chování oleje při vyšších teplotách – kolem 150 °C.

Pečlivý výběr oleje je základ

Za povšimnutí stojí, že v současné době se pouze některé specifikace vztahují přímo k problému tvorby usazenin. Zkoušky určené k prověření těchto tendencí nalezneme v mezinárodní normě kvality ISO 8086 (Požadavky na mazací oleje do turbín) a ve specifikacích výrobců strojů MAN Turbo TED 10000494596 a Mitsubishi MS04-CL005. Uvedení výrobci věnují velkou pozornost mazivům používaným v jejich zařízeních a doporučují pouze ty oleje, jejichž odolnost vůči uvolňování usazenin úspěšně projde náročnými laboratorními testy. Splnění těchto požadavků je obvykle dosažitelné díky použití základních olejů II. a III. skupiny a pečlivě vybraných funkčních přísad – antioxidantů, inhibitorů koroze, EP přídavků (pokud má olej promazávat také převodovku).

Uživatelé turbín musí pečlivě vybírat mazací olej. Na pomoc jim přicházejí výrobci zařízení, kteří zpracovávají specifikace a standardy kvality pro maziva a vyžadují od výrobce oleje, aby jeho výrobek absolvoval veškeré zkoušky, než bude doporučený k užívání v těchto zařízení. Úspěšné absolvování řady zkoušek a rozborů nakonec vede k získání povolení konkrétního výrobce turbín, které potvrzuje splnění požadavků uvedených ve specifikaci OEM a zaručuje spolehlivý provoz turbíny a příslušenství.

Související články
Odborník ve svém oboru

Společnost Orlen Oil je předním výrobcem a distributorem olejů a maziv s 20letou tradicí. Společnost je součástí skupiny PKN Orlen Capital Group, největší společnosti na světě, jednička ve střední a východní Evropě.

Seminář průmyslového čištění

Odborné semináře průmyslového čištění poskytují odborníkům, provozním specialistům, technikům i řídicím pracovníkům českých a slovenských strojírenských firem prostor k seznámení s aktuálními světovými trendy.

Mycí stůl pro biologické čištění součástí

Pro ekologické čištění strojních dílů jsou nabízeny mycí stoly, které čistí na biologické bázi. V jakých případech jsou tyto stoly na mytí součástek vhodné? Co dokážou? A co nedokážou?

Související články
Výzvy při lisování hliníku

Vzhledem k neustále se zvyšujícím požadavkům na snižování spotřeby paliv automobilovém průmyslu, musí výrobci hledat cesty ke snižování hmotnosti automobilů všech produktových řad. Vedle používání ocelí AHSS a UHSS jsou hliníkové slitiny velmi atraktivní a životaschopnou možností pro výrobce. Novější typy oceli mohou být zpracovány podobným způsobem původně používaným po generace. Hliníkové materiály mají mnoho výhod i nevýhod oproti oceli, které musí být pečlivě zváženy.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vlastnosti moderních plastických maziv

Průmyslová odvětví neustále vyhledávají plastická maziva, jež nabízejí nejkvalitnější technické parametry mazání – lepší mechanickou stabilitu, zvýšenou odolnost vůči smyku a vodě, účinnější ochranu proti korozi a stálý výkon jak při vysokých, tak nízkých teplotách.

Nanoaditivace lubrikantů

Využití nanomaziv v moderních technologiích zaznamenává výrazný pokrok. Nanomazivo je nový prostředek skládající se z částic o velikosti nanometrů rozptýlených v základním mazivu. Použití nanoaditiv ve formě nanočástic má vysokou účinnost z důvodu jejich vysoké chemické a biologické aktivity. Aditivace maziv nanočásticemi je jednou z možných cest k řešení problémů s likvidací bakterií a tím zlepšení biologické, chemické a technologické stability procesních kapalin. V článku je sledován vliv aditivace lubrikantů nanočásticemi oxidu křemičitého (SiO2) na součinitel tření a opotřebení.

Maziva pro potravinářský průmysl

Společnost Fuchs vyrábí oleje a maziva už více než 85 let – pro téměř všechny aplikace a odvětví. S více než sto tisíci zákazníky a padesáti společnostmi po celém světě je Fuchs předním světovým nezávislým výrobcem olejů a maziv.

Čistící síla pro hydraulické systémy

Majitelé podniků a provozovatelé strojů neustále hledají nové způsoby, jak zefektivnit produktivitu výroby a zvýšit svou konkurenceschopnost. Údržba hydraulických zařízení se však stále více potýká se znečištěním hydraulického systému kaly a usazeninami. Tyto usazeniny snižují efektivitu práce strojů, způsobují zbytečné prostoje a snižují celkovou produktivitu práce a navyšují celkové náklady.

Vynález bezolejového technologického maziva

Před 35 lety v klidné ulici v Evanstonu (USA) vyvinul Art Dampts vůbec první vysoce výkonné bezolejové mazivo pro lisování kovů. Pan Dampts strávil většinu své kariéry ve výzkumném centru IRMCO, které nyní nese jeho jméno.

MKU_Maziva pro obrábění ozubených kol

Ještě před několika lety se musela k dosažení optimálního obrobení ozubených kol použít velká paleta různých obráběcích kapalin, situaci navíc komplikovaly různorodé povrchy a tepelné zatížení. Dnes je situace přehlednější. Vhodným výběrem pokročilých obráběcích kapalin lze výrobu ozubených kol významně zefektivnit.

Elektroizolační oleje

Elektroizolační oleje nebo též transformátorové oleje se používají do výkonných transformátorů, kde plní chladicí a izolační funkci. Můžeme se tedy setkat s transformátory, které jsou chlazeny vzduchem (malé transformátory), s velkými transformátory chlazenými olejem nebo s transformátory bez olejové náplně (vinutí je zalito v izolační pryskyřici).

Kompaktní trubkový výměník tepla s lamelami

Trubkový výměník s lamelami na straně oleje je optimální pro chlazení oleje v mazacích nebo hydraulických agregátech. Je velmi kompaktní, vysoce účinný, spolehlivý a s výborným poměrem výkonu a ceny.

Servisní zásah zabránil odstávce kulového mlýnu

I při poruše klíčového zařízení pro zpracování suroviny lze díky použití opravného mazání zabránit přerušení výroby a s tím spojeným ztrátám.

Plastické mazivo pro vysoce zatížená ložiska

Plastická maziva typu Total Ceran využívají moderní typ zpevňovadla na bázi modifikovaného kalciumsulfonátového komplexu.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit