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
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.

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?

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.

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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
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.

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.

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.

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.

AI + leadership = ekonomická transformace

Pozvání k otevíracímu rozhovoru zářijového vydání MM Průmyslového spektra, věnovaného největší přehlídce průmyslových inovací – MSV v Brně, přijal prof. Ing. Vladimír Mařík, DrSc., dr.h.c., FEng., zakladatel a vědecký ředitel CIIRC ČVUT v Praze a zakladatel a ředitel Institutu Equilibrium. Nedávno byl v Indii podle něj nazván Institut umělé inteligence na NIMS University v Jaipuru, což je pro Českou republiku mimořádná událost a velká čest.

Revoluce udržitelnosti: Digitalizací k úsporám

Průmyslová udržitelnost se v posledních letech stala nejen věcí image, ale také ekonomiky. Rostoucí ceny energií, tlak na snižování emisí i požadavky zákazníků nutí podniky hledat způsoby, jak vyrábět chytřeji. Jednou z hlavních cest je digitalizace. Ta dovoluje provoz detailně prozkoumat a z drobných optimalizací sestavit významné energetické úspory.

Revoluce udržitelnosti: Uzavřené smyčky v kovoprůmyslu

Navzdory sebevětšímu úsilí o maximální efektivitu zůstává produkce odpadu v průmyslu kovovýroby nedílným doprovodným faktorem. Recyklace třísek, emulzí a olejů je proto, zvláště pro malé a střední podniky, moudrým krokem do budoucna - šetří peníze i planetu, zefektivňuje ekonomickou stránku provozu a přispívá k dobrému jménu v očích potenciálních zákazníků.

MM Glosa: Sviť slunéčko a ty větře duj!

Drahé energie jsou pro naše podniky v provozních nákladech stále zátěží, která se propisuje do kalkulací jejich cenových nabídek a předem je diskvalifikuje z vypisovaných tendrů. Evropský trh s energiemi se dosud nedostal z šoku, za nímž primárně nestojí válečný konflikt na Ukrajině, jak bylo donekonečna papouškováno, ale řada fatálních rozhodnutí v energetické politice evropských států, zejména pak Německa.

Revoluce udržitelnosti: Ekonomické přínosy ekologického smýšlení

Udržitelnost není pouze módní trend, ale především strategický přístup, který může strojírenským výrobcům přinést významné ekonomické výhody. Firmy, které zavádějí ekologická opatření, mohou těžit mimo jiné z úspor v oblasti nákladů či materiálů, a to skrze pokročilé řízení energetické spotřeby či zodpovědný přístup k recyklaci a odpadu z výroby.

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