Mazání spalovacích turbín Jiří Trnka Počítačová Podpora Konstruování, Vysoké Učení Technické v Brně, Technická 2, 616 69 Brno, Česká Republika ABSTRACT (PŘEDMĚT) Pro citlivá zařízení jako jsou právě spalovací plynové ale i parní a vodní turbíny s přihlédnutím na jejich způsob provozu, což jsou extrémní provozní stavy, je důležité, přesně předpovídat chování použitého ložiska, které je výrazně závislé nejenom na požití materiálu a jiných aspektech ale snad nejvíce na druh použitého mazání. Olej je určen pro dlouhodobé využití až s celo-životní náplní. Usiluje se o snížení spotřeby oleje, snížení spotřeby náhradních dílů, počtu oprav zařízení. Tyto požadavky přinášejí vysoké nároky na olej, proto je stále důležitější monitorování funkce oleje, která je mazat, těsnit, chladit, chránit proti korozi, předávat regulační impulsy. Pro monitorování chování oleje jsou sledovány vlastnosti oleje jako je obsah pevných nečistot, odlučivost vody, vzduchu, odolnost proti oxidaci a tvorby kalů, tzv. zbývající životnost oleje [1]. 1. INTRODUCTION (ÚVOD) Turbínové oleje, takto jsou označovány oleje používané k mazání ložisek, převodů a odvodu tepla ze zmíněných ložisek (převodů) parních turbín, nosných, vodících a závěsných ložisek vodních turbín a pohyblivých částí plynových turbín, ovšem mimo turbín leteckých, které v tomto odvětví tvoří samostatnou kapitolu. Zde se zaměříme nejenom na mazání spalovacích plynových turbín ale samozřejmě se zmíníme i ostatních typech turbín, protože druhy použitého mazacího oleje jsou velmi podobné a v některých případech dokonce stejné. 2. FUNKCE MAZIVA V TURBOSOU- STROJÍCH Základní funkcí maziva je zajisti rovnoměrný a bezporuchový chod turbín. Aby byly splněny naše požadavky, musí být brán zřetel na jednotlivé vlastnosti použitého oleje. Příčinnou změn vlastností oleje v provozu je způsobena převážně oxidačními a termooxidačními reakcemi. Oxidaci podporuje přítomnost kyslíku v atmosféře,tedy styk oleje se vzduchem, vyšší teplota, voda, nečistoty kovové i prach. Mění stabilní molekuly, oxidují a tvoří kyselé produkty, které v další reakci poskytují komplexnější sloučeniny, vznikají kaly, které brání funkčnosti mazaných součástí i jejich chlazení. V teplotně zatížených místech může dojít ke krakování uhlovodíků. Stanovení stavu a postupu oxidace oleje v provozu je nejdůležitějším kritériem životnosti oleje. Důležité vlastnosti oleje, které je třeba dodržovat a kontrolovat: - Viskozita - Vzhled, barva - Obsah vody - Oxidační odolnost - Oddělitelnost - Korozní odolnost - Odolnost proti pěnění
Pro přiblížení jednotlivých požadavků si tyto pojmy projdeme detailněji. Viskozita Viskozita (neboli míra vnitřního tření) mazacího oleje není konstantní veličina, ale závisí na okolních podmínkách. Během činnosti turbíny dochází ke změnám teploty a tlaku a je žádoucí, aby se viskozita oleje za těchto podmínek měnila co nejméně [2]. Vzhled a barva Posouzení vzhledu a barvy průmyslového oleje je snadný prostředek k zaznamenání změn v oleji. Takto jde poznat smíchání s jiným olejem, znečištění vodou (obvykle se vytvoří zákal při obsahu vody 500 ppm a větším - podle typu oleje [2] ), oxidační změny - olej tmavne. Olej by měl být čistý a čirý bez viditelné přítomnosti vody a nečistot. Užitečné při posuzování barvy je porovnání s novým olejem téhož typu a pokud možno stejné šarže [3]. Obsah vody Voda přítomná v mazacím oleji negativně ovlivňuje jak stroj, tak olej. Možné vlivy na stroj : rezivění a koroze strojních částí, vodíkové křehnutí, oxidace ložiskových kovů, nadměrné opotřebení vlivem porušení mazacího filmu, tvrdé úsady solí z vody, vliv na zalepení olejových filtrů s důsledkem nedostatečného mazání. Možné vlivy na olej : urychlení oxidace oleje, negativní vliv na řadu přísad (např. úbytek antioxidantů, vypadávání některých typů přísad z oleje, rozklad přísad typu dialkyldithiosfát zinku při teplotách nad 80 C), konkuruje v adsorpci na kovové povrchy některým typům přísad (inhibitory koroze, EP přísady) [2]. Oxidační odolnost Pečlivé namíchání turbínového oleje, použitého u součástí které mají očišťováním redukovaný směr okysličování,má zajistit dlouhodobou stabilitu. Pro použití správných antioxidačních přísad je nutné brát ohled na požadavky vyplývající z nároků moderních návrhů a to takové, že toto zařízení je vystaveno vysokým teplotám a tlakům. Oddělitelnost Schopnost mazadla oddělit se rychle a úplně z vody, a to buď v odstředivce nebo usazovací nádrži,. Jinak voda obsažená v oleji reaguje s oxidačními produkty a tvoří s částicovými kontaminujícími látkami stabilní emulze. Tyto emulze zvyšují viskozitu, která může mít za následek selhání mazacího okruhu. Pečlivým a výběrovým očišťováním zabezpečíme dobrou oddělitelnost. Nepřiměřené uskladnění a zacházení s olejem, může vážně redukovat kvalitu zařízení, na kterém je použit tento typ mazadla. Korozní odolnost Ačkoli vybavení je navržené k tomu, aby drželo obsah vody v minimální úrovni, prakticky je nemožné odstranit to zcela. Problém rezavění je proto vyřešen použitím korozních tlumičů v mazací formuli. Odolnost proti pěnění Turbínové oleje musejí být odolné proti pěnění. Od olejové pěny redukující poměr tepelného přemístění z ložisek a podporující oxidaci prodlužující styčnou plochou mezi vzduchem a mazivem. Což je neuspokojivý jev pro hydraulické ovládací prvky. Pečlivým očišťováním je u primárních prostředků dosaženo dobré odolnosti proti pěnění. Použití odpěňovacích přísad se mohou zdát žádoucí ale k tomuto kroku by mělo toto být přistoupeno s opatrností. Jestliže je použité ve větším množství než doporučené optimum, může ve skutečnosti napomáhat ke zpomalení průchodu vzduchových bublin, což opět vede k pěnění. Každý turbínový olej by měl splňovat podmínky pro svoji bezchybnou funkci. Nyní uvedeme limitní hodnoty jakostních parametrů, které by měl splňovat kvalitní turbínový olej.
Viskozitní index Vyjadřuje závislost viskozity oleje na teplotě. Čím vyšší je hodnota VI, tím méně se mění viskozita při změnách teploty v turbíně. Minimum se udává 90. Neutralizační číslo Udává maximální možné množství hydroxidu draselného (udáváné v miligramech) na jeden gram oleje [1]. Maximální hodnota se udává 0,3. Oxidační stálost a) TOST Test (ASTM D 943): Doba do vzestupu neutralizačního čísla na 2mg KOH/g [h] min. Limitní hodnota je uváděna 2500 [3]. b) TOST Test po 1000 h: Neutralizační číslo [mgkoh/g] max. 1 Celkem kaly [mg] max. 100 Celkový obsah mědi [mg] max. 100 Celkový obsah železa [mg] max. 100 [3]. c) Oxidační zkouška podle IP 280 Celkový obsah oxidačních produktů [%] max. 1,0 [3]. Ochranná schopnost proti korozi a) Copper Strip Test (ASTM D 130) (3 h při 100 C) max. 1 b [3]. b) Rust Test (ASTM D 665), postup A,B Žádný rez [3]. Deemulgační schopnost (ASTM D 1401) Schopnost zabraňující vzniku emulze oleje s vodou. Doba k docílení 40-37-3 ml emulze olej/voda [min] max. 20 [3]. Schopnost uvolňovat vzduch (DIN 51381) Doba k snížení obsahu na 0,2 % vzduchu v oleji [min] max. 5 [3]. Poznámka: Při sledování kvality turbínových olejů v provozu je vhodné stanovit : viskozitu při 40 C, rezervu oxidační stability (obsah antioxidantu), celkové znečištění, obsah vody, odlučivost vody (deemulgační schopnost oleje), případně číslo kyselosti [1]. 3. ZPŮSOBY MAZÁNÍ Způsoby mazání mohou být odlišné ale většina výrobců dodržuje stanovená a dohodnutá pravidla, proto výrobci plynových turbín obvykle poskytuje k plynovým turbínám kombinované mazací zařízení. Hlavní mazací olejové čerpadlo je dostatečné objemové kapacity pro sdružené systémy pro něž je nezbytné, navíc k tomu hlavnímu mazacímu čerpadlu je připraven spolehlivý pomocník, záložní čerpadlo, které v případě selháním hlavního čerpadla na dobu nutnou k opravě, toto čerpadlo zastoupí. Je však nutné říci, že doba běhu záložního čerpadla je omezeno nanejvýše čtyřmi minutami, který je doporučen výrobci. s Co se týče filtrovacího procesu olejového oběhu je přípustné propouštět částice do 10mm - velikost částice by měla být adekvátní nejvíce pro plynové turbíny a pumpy. Mazací zařízení může být chlazeno různými prostředky, výběry typu chlazení závisí na místních podmínkách. Nejjednodušší a nejlevnější metoda, která se užívá jsou skořápkové a trubkové výměníky tepla, kde je jako chladicí látka použita voda.běžně využívaným zařízením je lopatkový ventilátorový chladič s přímým vzdušným nebo vodnímu chlazení.
4. STANOVENÍ VISKOZITY A VÝKONNOSTI OLEJE Pro kontrolu i způsob použití je nutno rozlišovat změny ve viskozitě a výkonnosti oleje pro tyto potřeby jsou zavedeny normy, které zajišťují tyto kontroly. Normy vztahující se na požadavky viskozity oleje je u nás norma ISO 12058 a například v Německu je to norma DIN 53015. Stanovení viskozity oleje Viskozita se měří (kontroluje za pomocí viskozimetrů). Většina těchto viskozimetrů funguje na principu Obr.1: Různé druhy viskozimetrů (www.merci.cz) Stanovení výkonnosti oleje Výkonnostní schopností turbínového oleje rozumíme odolnost oleje zachovávat své vlastnosti v náročných podmínkách provozu. Tyto vlastnosti, tedy výkonnost oleje jsou stanoveny výrobci při jejich míchání a následném testování v simulačních přístrojích. Na následujícím obrázku je příklad takového testovacího stroje. Minisimulator se skládat z panelu, na kterém se sledují jednotlivé měřené veličiny, osobního počítače, a zkušebního stanoviště [5]. Obr. 2: Miniaturizovaný simulátor systému mazání turbín. A testovací část, B elektrostatický srážeč, C odtoková nádržka, D čerpadlo, E odpadní nádržka, F vzorkovna, G vzorkovací armatura, H Filtr, I tlakové senzory [4] Zkušební stav je vytvořen párem který podporuje dva hlavní prvky soustavy a zahřátou mazací čerpací nádržkou a zkušební hlavou [4]. Tekutina je pumpována z nádržky do tetovací hlavy minisimulátoru kde je dvojice kontaktních ložisek s dírou nasazena na hřídel, která rotuje 10 000 otáčkami z minutu. Ložiska jsou zahřátá na svoji provozní teplotu (to je základní cíl testu). Dále je zjišťována teplota na površích uvnitř ložisek (Obr. 2) [4]. Tento způsob testování je originální operační procedura, která je široce využívána. Všechny části tohoto zařízení jsou odolné proti korozi i za vysokých provozních teplot, které by jinak mohly vést k selhání systému [4].
Obě dvě testovací ložiska mají M50 kuliček (valivých elementů) a jsou usazeny v postříbřené kleci (norma AMS-6415). Ložisko jsou stejné jako dvojice hlavních ložisek hřídele z malého,skutečné turbíny.ložiska jsou zatížena axiální silou 227N, která je vyvinuta pružinou tak aby zatížení každé kuličky ložiska bylo 100 k-si. Tento tlak představuje tlak Hertzův )v těchto ložiscích je kuliček 13) [4]. 5. DRUHY VHODNÝCH OLEJŮ Maziva obecně specifikovaný pro konvenční plynové turbíny trvale spadají pod stejné třídění jako je používané pro parní turbíny, tato skupina se často označuje jako turbínové oleje. V těchto případech leteckého typu plynové turbíny, byla přizpůsobena průmyslová mazadla, pro jejich správnou funkci. Vhodnost použití těchto turbinových olejů byla zjištěna při přísných a velice nákladných testech, a je velice důležité dbát na to, aby byla dodržena pravidla daná výrobcem. Při nedodržení těchto pravidel mohou vést k velmi tragickým nehodám. Použití levnějších, ale méně účinných maziv nemá žádný hospodářský přinos. 5.1 OLEJE PRO PLYNOVÉ TURBÍNY Obr. 3: pohled v řezu na testovací část simulátoru. A dvojice tepelných ložisek (2 ložiska), B ohřívač ložisek, C testovací hlava termální dvojice, D olejová tryska (pro obě ložiska), E tlakový těsnící uzávěr, F podpírací držák, G olejový odtok [4]. Olej je rozprašován na ložiska v množství 200ml/min čtyřmi olejovými tryskami (obr. 3). Okolo testovací hlavy jsou umístěna dvě pásová topná tělesa, která mají za úkol ohřívat ložiska, zatímco zvláštní zásobník, umístění v zadní mezeře zakončení, simuluje místo se zvýšenou teplotou. Důvod tohoto testu je, že v turbínách, při nestálém rozvodu oleje může dojít právě ke vzniku takových teplých míst [4]. Plynové turbíny v praxi vyžadují podobné oleje jako parní turbíny, vzhledem k podobným provozním podmínkám. Výhodou je, že olej zde nepřichází do styku s kondenzovanou vodou, zato však jsou výstupní teploty plynu rozdílné. Tato teplota se pohybuje v rozmezí 600 700 C, tedy vyšší než teploty vstupní páry a plynové turbíny mají větší otáčky. Olej obsahující VT přísadu vyhovuje i k mazání převodů, a jen v případech velkého namáhání převodovky se volí pro ni samostatný mazací obvod s olejem o větší viskozitě. V plynové turbíně musí olej mazat ložiska, spojky, převody a regulační soustavu, odvádět teplo přiváděné hřídelem z vnitřní části turbíny, zabezpečovat těsnění plynem (vodíkem) chlazených turbogenerátorů, chránit plochy před rzí, korozí a usazeninami. V těchto funkcích musí být naprosto spolehlivý. Mazací soustava je uzavřená a dlouhodobá. Životnost oleje má být nejméně 20 000 provozních hodin, olejové náplně s trvanlivostí 60 000 hodin nejsou však výjimkou a formuluje se požadavek, aby životnost oleje byla stejná jako životnost turbíny. S výjimkou náběhu a doběhu je mazání vzhledem k velkým rychlostem (menší turbíny mají i 30 000 ot. min -1 )hydrodynamické. Při spuštění a
zastavování je hřídel hydrostaticky pozdviže, aby nedošlo k meznému mazání. Dalším nepříznivým jevem může být pěnění. Pěna zhoršuje přestup tepla v olejovém chladiči, podporuje oxidaci zvětšením povrchu mezi olejem a vzduchem a narušuje funkci regulačního ústrojí. Proto se do oleje přidávají jako protipěnivostní přísady silikonového oleje, nesmějí se však předávkovat, poněvadž by znesnadnily unikání plynových bublinek z oleje a pěnění by naopak podpořily. Do okruhu oleje utěsňujícího vodíkem chlazené generátory se zařazuje odpěňovací nádržka. Tvorba pěny se potlačuje i jinými konstrukčními úpravami. Limitní hodnoty jakostních parametrů kvalitního turbínového oleje byly uvedeny výše. Olej, který maže ložiska i převody, má obsahovat vysokotlakové přísad. Jejich výběr je obtížný. Jsou to povětšinou povrchově aktivní látky, avšak nesmějí podporovat tvorbu emulzí ani pěn, nesmějí korodovat kovy a zhoršovat oxidační stálost oleje a musí být stálé. Uplatňují se některé estery kyselin obsahující fosfor a případně i síru a některé jejich zinečnaté soli. Vysoké teploty zvětšují nebezpečí požáru. Proto se volí relativně malé olejové náplně a v důsledku toho se zvětšuje oběhové číslo oleje. Rozvody oleje se kladou tak, aby se vyhnuli místům s vysokými teplotami. U ústrojí chlazených vodíkem se dbá na odplynění hlavní olejové nádrž. V normálních podmínkách olej rozpustí 6,5 % objemu vodíku a 10 %objemu vzduch. Odplyny představují výbušnou směs, kterou je třeba odvést. Převody redukují velké obrátky, při nichž má turbína nevyšší účinnost, na menší, požadované napojenými agregáty. Mažou se buď zvláštním nebo společným olejem. Mazání zde není hydrodynamické. Proto olej, je-li společný, musí být o něco viskóznější - volí se kompromis mezi požadavkem menší viskozity u ložisek a větších převodů a nedostatek viskozity se kompenzuje přísadou. Regulační systém se taktéž maže z hlavního proudu oleje. Jde o citlivé zařízení jež nesmí selhat. Olej zpravidla obsahuje přísadu proti zrezivění, které je zvlášť důležitá u strojů v záloze Oleje musí být oxidačně velmi stál. Vyrábějí se z dobře rafinovaného základu a chrání se nízkoteplotním antioxidante, jenž nemá mít sklon k tmavnutí a nemá vytvářet usazeniny, například 2,6-di-terc-buty1-4-metylfenolem. Oxidační stálost oleje se zabezpečuje i potlačováním vyšších teplot v olejovém okruhu, omezováním styku oleje se vzduchem a nepřetržitým odstraňováním tuhých nečistot (kovového oděru) i nerozpustných oxidačních zplodin zabudovanou odstředivkou, filtrem, magnetickým separátorem ze spodku nádrže. Měděné, mosazné a bronzové součásti se cínuj, nepoužívá se trubek z galvanizovaného železa, protože z kovů zvláště měď, ale i zinek podporující oxidaci. Olej nesmí vytvářet s vodou emulze. Emulze zvyšují objem a viskozitu oleje a podporují tvorbu usazenin. Mohou způsobit zhroucení celého mazání. Vznik emulzí podporuje přítomnost polárních látek v oleji a vlastních i vnesených nečisto. I proto musí být olej dobře rafinovaný a oxidačně stálý a všechny nečistoty se musí nepřetržitě odstraňovat. Po odstředění nemá být v oleji více než 0,2 % vody. Kromě rezivění může dojít i k jiným korozí. Příčinou mohou být vířivé proudy v hřídeli a rám, porušené izolace, elektrostatické náboje, elektrolytické články z nepodobných kovů v olejovém okruhu aj. Na tyto koroze nemá olej vliv. Olej v hlavní nádrži se doplňuje podle potřeby. Naráz se nemá přidat více než 10 % původního oleje. Čerství olej má sklon podporovat pěnění a navíc můžeme vysrážet z původního oleje některé produkty stárnutí. Vzhledem k tomu, že během provozu se spotřebovávají některé přísady, například proti oxidaci a rezivění, může přídavný olej obsahovat tyto látky v něco větší koncentraci určené odborným pracovištěm.
K výměně olej se přikračuje, dosáhnu-li jeho číslo kyselosti 1,5 mg KOH/g nebo číslo zmýdelnění 4 mg KOH/g. Viskozita nemá vzrůstat více než o 25 %, bod vzplanutí nemá klesnout pod 180 C a mezipovrchové napětí olej/voda pod 14 17 mn m -1 Plynové turbíny ve vlakové a lodní dopravě mají na tepelnou a oxidační stálost oleje větší nároky, poněvadž pro omezení hmotnosti zařízení je třeba používat malé olejové náplně s velkými oběhovými čísly oleje. Olej proto musí obsahovat buď více inhibitoru oxidace, nebo se musí častěji vyměňovat. nebezpečí zvýšeného odpařování i stárnutí Proto se doporučují syntetické oleje tak jako v leteckých turbínách. 5.2 OLEJE PRO PARNÍ TURBÍNY I když je tento článek převážně věnován plynovým turbínám, nezmínit se o turbínách parních, které mají v mnoha ohledech podobné požadavky jako turbíny plynové by byla chyba. Obr. 5: Parní turbína (www.skoda.cz) Obr. 4: Plynová turbína, (www.energyweb.cz). Vzduch vstupuje sacím hrdlem do kompresoru 1, z něhož je vytlačován do spalovacích komor 2. Zde se do něj rozprašuje palivo. Teplem vzniklým při jeho spalování se několikanásobně zvětší objem spalin, které velkou rychlostí proudí do turbín 3. Při Stabilní turbíny leteckého typu se vyznačují vysokým poměrem výkonu k hmotnosti, malými rozměry a nízkými pořizovacími náklady. Mají však menší účinnost a jsou méně hospodárné. Proto se nehodí k dlouhodobému provozu. Uplatňují se jako pomocná nebo nouzová zařízení, například v elektrárnách ke krytí spotřebních špiček. Na rozdíl od předcházejících typů turbín mají valivá ložiska, a proto naběhnou v několika vteřinách na plný výkon. Olej v nich rychle obíhá v ložiskách se intenzivně mísí se vzduchem a je vystaven Pára přichází do turbíny s teplotou až 600 C i více. Hřídel v blízkosti ložiska má pak až 320 C. V ložisku může teplota dosáhnout 75 C a přísně se sleduje například zabudovanými termočlánky; rychlejší vzestup o 10 C signalizuje nebezpečí. Teplota oleje v nádrži nemá překročit 70 C, proto je do oběhové soustavy zařazen chladič. Stejně jako u plynových turbín regulační zařízení je mazáno hlavním proudem oleje. A stejně tak jde o citlivé zařízení, které nesmí selhat. V parních turbínách, v nichž dochází k velké kontaminaci oleje vodou, může vznikat zvýšená biologická aktivita mikroorganismů skupiny Pseudomonas, zejména Pseudomas aeruginos [6-8],
Obr. 6 (nahoře), 4 (vpravo nahoře) mikroorganismy skupiny Pseudomonas, způsobující tvorbu kalu v oleji (www.biologia.pl) Obr. 7 : Vodní turbína (www.tretipol.cz) Je-li do společného oběhu zařazeno i mazání axiálních ložisek nebo ozubených převodů a vyžadují-li to pracovní podmínky, volí se oleje s většími viskozitami. Stejně k mazání závěsných ložisek, které zachycují velké osové tlaky, je zapotřebí olejů s většími viskozitami. Také u menších turbín, majících závěsná ložiska, obvykle prstencová, mazaná z olejové lázně, je třeba použít k jejich mazání, vzhledem k špatným podmínkám pro vytváření kapalinového tření, oleje s větší viskozitou a obsahující přísadu ke zvýšení přilnavosti (obvykle oleje maštěné) 5.4 NORMY PRO OLEJE TURBÍN která má za následek poruchy mazacích systémů parních turbín v důsledku tvorby kalů v oleji a zanášení nádržní šlemy, které pevně ulpívají na jejich stěnách. V takových případech je vhodné vybavovat turbínový olej biocidní přísadou. 5.3 OLEJ PRO VODNÍ TURBÍNY Pro oběhové mazací soustavy vodních turbín, k mazání jejich nosných a vodících ložisek se používají stejné oleje a jsou na ně kladené stejné požadavky. Musí však mít velmi nízké body tuhnutí. Normy pro použití turbínového oleje nejsou jednotné, a proto je nutné dodržovat normy doporučené výrobci turbín.. Ve Velké Británii je norma pro oleje BS 489:1983. V Evropě je to HLUK 51515 společně s výrobci jež stanovují standardy a to jsou Brown Boverie a Alsthom Atlantique. V USA je norma vycházející z ASTM standard a požadavků Wellknown General Electric Celkový užitečný život turbínového oleje, jak již bylo uvedeno, je jeho nejdůležitější vlastnost. ASTMova metoda D943 (IP 157) měří životnost nepřímo, oceňováním užitečné životnosti
oxidačního inhibitoru obsaženého ve formuli a je často označovaný jako život maziva. Ochrana proti korozi je obecně zhodnocena ASTM D665 (IP 135) metodou. Je mnoho dalších specifikací navržených konstruktéry těchto přístrojů, vojenské a profesionální společnosti, stejně jako uživatelské. Velký důraz musí být brán při koupi turbínovém oleji a na jeho specifikaci. Nejlevnější olej, ačkoli má stejnou specifikaci jako olej drahý, nutně nemusí být nejlepší v této specifikační řadě pro zvláštní účel. Například, aditivní balík je zřídka (pokud vůbec) definovaný tak, že se můžou vyskytnout neočekávané reakce mezi oleji, které by mohly ovlivnit celkový výkon zařízení. 5.5 DRUHY OLEJŮ (VYSOCE VÝKON- NÉ TURBÍNOVÉ OLEJE) Oleje pro turbíny jsou většinou ropného nebo syntetického charakteru. Syntetické oleje se většinou používají u zařízení u kterých se uvažuje životnost olejové náplně stejná, jako životnost celého zařízení. Ale snad nejširší použití syntetických olejů v leteckém průmyslu. Na našem trhu je velký výběr z různých druhů turbínových olejů. Zde jsem vybrali dva typy běžně užívaných olejů a uvedli jejich specifikaci. OLEJE ŘADY MOBIL DTE 800 Mobil DTE 832 a 846 jsou mimořádně kvalitní turbínové oleje určené do parních i plynových turbín a turbín s kombinovaným paroplynovým cyklem (CCGT), které pracují v nejnáročnějších provozních podmínkách. Tyto progresivní výrobky jsou postaveny na bázi vysoce kvalitních hydrokrakovaných základových složek poskytujících olejům mimořádnou odolnost vůči oxidaci a teplotní degradaci, a speciálně vybraných aditiv, které snižují tvorbu úsad a zajišťují čistotu oleje nezbytnou při použití v náročných plynových turbínách. Aditiva zajišťují rovněž mimořádnou odlučitelnost vody, která je naopak nezbytná při použití v parních turbínách. Oleje navíc obsahují kombinaci bez zinkových přísad, které chrání proti opotřebení a díky níž oleje splňují požadavky na únosnost i v případě turbín, které jsou s poháněným strojem spřaženy přes převodovku [9]. Kromě toho, že splňují jednotlivé požadavky moderních parních a plynových turbín, jsou oleje Mobil DTE 800 výbornou volbou pro turbíny s kombinovaným cyklem, které pro mazání plynové a spřažené parní turbíny využívají jediného oleje. Klíčovou výhodou pokročilé technologie těchto olejů je současné splnění požadavků na omezenou tvorbu úsad a odlučitelnost vody. Mimořádná odolnost vůči oxidaci a teplotní degradaci umožňuje olejům Mobil DTE 832 a 846 pracovat i v těch nejnáročnějších podmínkách. Parametry olejů řady Mobil DTE 800 se prakticky projeví mimořádnou ochranou zařízení, spolehlivým provozem, omezením prostojů a prodlouženou životností náplně. Výrobky lze použít ve všech typech turbín (v plynových i parních turbínách spojených s poháněným strojem přímo nebo přes převodovku) a jsou z hlediska obsluhy velmi flexibilní [9]. Vlastnost a výhody této řady oleje: Výrobky na bázi ropných olejů Mobil DTE jsou používány provozovateli turbín po celém světě již více než sto let. Během této doby byla vytvořena těsná vazba s výrobci a provozovateli turbín, aby vyvíjené oleje splňovaly či překračovaly požadavky nových typů turbín. To vyžaduje neustálé zlepšování turbínových olejů značky Mobil a používání těch nejmodernějších základových olejů a kombinací aditiv [9]. Mezi klíčové požadavky moderních stacionárních plynových turbín, které pracují s vysokými výkony, patří dokonalá odolnost vůči oxidaci a teplotní degradaci a úprava tvorby úsad. Náročný provoz způsobuje tepelné namáhání olejů, které by se mohlo projevit ucpáním filtru, tvorbou úsad v servoventilech nebo zkrácením životnosti oleje. Moderní parní turbíny pak vyžadují vysokou úroveň odolnosti vůči oxidaci a dobrou schopnost odlučování vody v případě úniků páry. Turbíny s
kombinovaným cyklem (paroplynové) vyžadují splnění všech požadavků současně [9]. Zdraví a bezpečnost Na základě dostupných informací se nepředpokládá, že by tento produkt vyvolával nepříznivé účinky na zdraví, pokud bude používán pro stanovený účel a pokud budou dodržována doporučení uvedená v bezpečnostním listu (BL). BL je k dispozici na požádání u vašeho dodavatele nebo na Internetu. Tento produkt by neměl být používán pro jiný než stanovený účel. Upotřebený olej a obal likvidujte předepsaným způsobem [9]. OLEJE ŘADY TB 32 TB 32-olej k mazání parních a plynových turbín. Hluboce rafinované ropný olej s přísadami proti oxidaci a rezivění. Mají velmi dobrou odolnost proti tvorbě trvalé emulze. Jsou určeny k mazání parních, plynových a vodních turbín, turbokompresorů a malých vzduchových kompresorů (s teplotou na výstupu max.140 C) a některých rotačních vývěv. Mohou se uplatnit i jako hydraulické oleje výkonnostní třídy HL, případně jako (oběhové) mazací oleje výkonnostní třídy CL [10]. 6. ZÁVĚR V obsahu tohoto článku jsme se tedy seznámili, s problematikou mazaní turbín jak plynových tak parních, neboť maziva používaná pro tyto druhy strojů mají podobné vlastnosti. Dále byly uvedeny základní vlastnosti a požadavky, které musí mít používaný olej, uvedli jsme také přístroje, kterými se kontrolují jednotlivé aspekty použitého oleje (viskozita, výkonnost, atd.). Uvedeny byly rovněž druhy olejů, normy podle, kterých jsou roztříděné a srovnávané. Na závěr článku uvádíme příklady v praxi používaných olejů a jejich specifikaci, tak jak ji uvádí výrobce. Z článku je zřejmé, že problematika mazání turbosoustrojí je velmi propracované a dobře prozkoumané odvětví. Tento fakt je důsledek širokého využití turbosoustrojí, ať už v energetickém nebo leteckém průmyslu, kde je kladen veliký důraz na bezporuchový a spolehlivý chod stroje. Použitá literatura a odkazy [1] VÁCLAVÍČKOVÁ, I., Nové pohledy na parametry provozovaných olejů turbosoustrojí, TES Praha a.s. & Česká strojnická společnost, duben 1999, str. 13-15 [2] www.oleje.cz [3] ŠTĚPINA V., VESELÝ V, Maziva v tribologii, VEDA, 1985, str. 298-302 [4] DOUGLAS K. TOTH; COSTANDY S. SABA; CHRISTOPHER J. KLENKE, Minisimulator for evaluating high-temperature candidate lubricants:part I Method Development, Tribology Transactions; Apr 2001; 44, 2; ProQuest Science Journals, pg. 277 [5] MOSES, C. A., GUTIERREZ, P. J., BABER, B.B., AND CUELLAR, J.P., High - Temperature Miniaturized Turbine Engine Lubrication System Simulator, Propulsion Directorate, WPAFB, Technical Report WL-TR-91-2103, AD A2492259, 1992 [6] EVANS, C., Tribology International, 15 (4), 1982, 179 [7] SUMMER SMIT, O, Id., 15 (4), 1982, 180 [8] NAYLO, T. W. A kol., Id., 1982, 182 [9] www.csmarketing.cz [10] www.paramo.cz