Print

Tribotechnická diagnostika velkých točivých strojů

-- 30.11.2015

Sledování stavu olejových náplní je nedílnou součástí diagnózy také u velkých točivých strojů. Důvodem jsou především velké objemy oleje v systémech a také celá řada funkcí, které musí oleje v agregátech plnit. Mimo dnes již standardně prováděné kontroly maziv se do popředí stále častěji dostává otázka sledování měkkých kalů, které vznikají v důsledku probíhajících oxidačních procesů v mazivu a následně se jako jemné rozpustné nečistoty usazují na filtrech, ložiscích, ale také na prvcích hydraulických obvodů a regulace.

ÚVOD

Provoz velkých točivých strojů předpokládá dokonalé zajištění mazání. Pod pojmem velké točivé stroje si můžeme představit turbogenerátory, turbokompresory nebo plynové turbíny. Olej zde má velké množství povinností a olejové náplně se pohybují v objemech od 1 000 litrů až po 70 000 litrů. V ojedinělých případech může velikost olejové náplně přesahovat i 100 000 litrů.

Olej musí v těchto zařízeních zajistit dokonalé mazání ložisek i převodovky. Slouží jako hydraulická a regulační kapalina, chrání zařízení před korozí, snižuje hlučnost a v neposlední řadě slouží jako nositel informací. Přenosem informací můžeme rozumět to, že provozovaný olej nám dá informaci nejen o jakosti a stavu samotného oleje, ale i o technickém stavu strojního zařízení.

Jako mazivo se nadále převážně používají ropné oleje. Tyto oleje jsou upravovány jak selektivní rafinací, tak vysokotlakou hydrogenací. Moderní trendy se snaží prosazovat i oleje syntetické. Využívání těchto maziv u velkých točivých strojů je ale stále spíše menšinovou záležitostí. Oleje pro velké točivé stroje se upravují přísadami, a to převážně jen antioxidanty, přísadami proti korozi a pěnivosti.

Před použitím nového oleje je u takto velkých a nákladných zařízení nutná laboratorní kontrola. Ta musí být provedena s absolutní přesností, protože se předpokládá, že olejová náplň pracuje v těchto systémech až 20 let bez výměny. V průběhu provozu se ročně doplňuje zhruba 3–7 % nového oleje. Olej by měl mít vždy stejné složení – stejnou aditivaci a pokud možno také stejný typ základového oleje. Pokud v průběhu provozu dojde ke změně dodavatele, je potřeba provést ověření všech vlastností oleje a prověřit vzájemnou mísitelnost za různých teplot a koncentrací.

ZMĚNY VLASTNOSTÍ OLEJE

Změny základních vlastností olejů jsou způsobeny oxidačními a termooxidačními reakcemi. Oxidaci oleje podporuje vzdušný kyslík, vyšší teplota, voda, kovové částice a prach. Méně stabilní molekuly oxidují a tvoří se kyselé produkty, které další reakci poskytují komplexní sloučeniny, kaly, pryskyřice a další polymery.

PROVOZNÍ KONTROLA MAZIV

Pomocí podrobného rozboru oleje získáme informace o skutečném stavu maziva. Na základě dlouhodobého sledování provozu velkých soustrojí bylo vypracováno doporučení pro kontrolu a určení potřebných jakostních parametrů pro zajištění bezproblémového dlouhodobého provozu. Tyto hodnoty a termíny kontrol jsou určeny pro stroje po záběhu s bezproblémovým provozem. V případě vzniklých problémů na zařízení je nutné provádět rozbory častěji. 

NEJVĚTŠÍ PROBLÉMY SLEDOVANÝCH OLEJŮ

Při dlouhodobém sledování se u olejů v provozu velkých točivých strojů projevují nejčastěji tyto problémy:

  • Čistota oleje

Je nutné provádět pravidelné kontroly a v případě výskytu nečistot zajistit jejich dokonalé odstranění. Při vyšším obsahu nečistot dochází k poruchám ložisek, převodovek a také v hydraulických systémech. Negativní vliv se projevuje v regulaci soustrojí.

  • Číslo kyselosti

Ukazuje na chemické změny v oleji. Tvoří se různé organické a anorganické kyselé produkty. Při zvýšeném číslu kyselosti vznikají pryskyřičnaté polární látky. Ty následně zalepují ložiska, hydraulické prvky a omezují funkce regulace. Toto se stává také při poklesu přísad.

  • Obsah vody

Voda se do oleje dostává dýcháním olejového systému nebo převážně poruchou chladicího okruhu. Všeobecně je známo, že voda má na olej negativní vliv, způsobuje korozi a ovlivňuje přítomné přísady. Nejjednodušším způsobem, jak se přítomné vody zbavit, je odstranit ji odpařením za provozu, při větším množství je nutné vodu odstředit a volnou vodu z nádrže odpustit.

  • Deemulgace

V tomto případě často dochází k narušení povrchových vlastností oleje, což má za následek špatné odlučování vody z oleje. To je způsobeno především stárnutím oleje. Daleko větší vliv má však pronikání povrchových aktivních látek (saponátů). Takto znehodnocený olej nelze dále používat a musí se vyměnit.

  • Změna viskozity

Ke změně viskozity dochází převážně tím, že je do oleje přidán jiný druh oleje. V kompresoru pro dopravu uhlovodíkových plynů se mění viskozita při poškození ucpávek. Pronikání CH plynů sníží viskozitu a bod vzplanutí. Tím se sníží únosnost mazacího filmu a při nižším bodu vzplanutí hrozí nebezpečí požáru a výbuchu.

  • Pokles přísad

V průběhu provozu dochází trvale ke snížení obsahu přísad. Tento jev se dá řešit pomocí doaditivování. Zde je však nutné znát celkový stav oleje a objektivně rozhodnout, co je opravdu vhodné pro další provoz. Z pravidla se při výrazném poklesu aditiv provádí celková výměna oleje.

  • Pěnivost

Problém s pěněním oleje vzniká při stárnutí maziva a při ztrátě protipěnicích přísad. Hlavní příčinou pěnění ale bývá netěsnost olejového systému a pronikání vzduchu do oleje. Při uvolnění provozního tlaku dochází posléze k pěnění oleje. Zde je potom nutná prohlídka celého olejového okruhu a odstranění závad. Pokud zmiňované problémy vyřešíme, je možné přidat nové protipěnicí přísady.

  • Měkké kaly

Jedná se o jemné rozpustné nečistoty, které jsou polární a postupně se usazují tam, kde to pro zajištění bezporuchového provozu potřebujeme nejméně. Měkké kaly jsou v současné diagnostice tak stěžejním tématem, že je podrobněji rozebereme v samostatné kapitole článku.

VÝMĚNA OLEJŮ

V průběhu dlouhodobého provozu dochází ke ztrátě základních vlastností oleje. Nejjednodušší je celková výměna oleje, často se ale kvůli úspoře nákladů doporučuje jen částečná výměna. Do olejové náplně se přidá cca 1/3 obsahu nového oleje. Hlavní význam spočívá v tom, že se po určitou dobu dá prodloužit provoz bez výměny a odstávky. Při výměně celé olejové náplně a před naplněním nového oleje je nutný proplach celého systému. Zvláštní pozornost vyžadují jemné tekuté kaly, které se v průběhu provozu usazují na funkční uzly zařízení.

MĚKKÉ KALY

Tzv. měkké kaly způsobují v dnešní době řadu problémů u turbínových a hydraulických kapalin. Proč tato situace nastává právě v současné době? Protože se značně se prodlužují výměny olejů, mění se základové oleje a v neposlední řadě na mazivo působí vyšší tlaky a teploty. Co se tedy v provozu s oleji děje?

Základní příčinou tohoto problému je oxidace. Vytvářejí se kyseliny, alkoholy, estery, různé polymery, laky pryskyřice a podobně. Produkty oxidace tvoří stavební kameny ke vzniku pozdějších poruch. Dochází k polymeraci (tj. spojování), a tím se vytváří delší řetězce molekul. Tyto látky mají nižší rozpustnost v oleji a jsou silně polární. V oleji jsou látky také stále přítomné a jejich rozpustnost je závislá na charakteru základového oleje a teplotě. Při vzniku dalších produktů oxidace se množství a velikost polymerů blíží k bodu nasycení a může nastat bod vysrážení. K vysrážení dochází při překročení prahu rozpustnosti. To se uspíší při poklesu teploty oleje. Dále dochází ke shlukování nerozpustných měkkých částic o velikosti 0,08 až 1 μm. Tyto shluky měkkých částic jsou polární a postupně se z oleje uvolňují. Vypadávání těchto polárních polymerů vytváří shluky na kovových površích. Polární částice se usazují nejdříve na chladnějších místech a také tam, kde je nižší proudění oleje. Vytvořená vrstva nám brání v plynulé práci hydraulických a regulačních systémů. Polymery se usazují v převodovkách, nádržích a ložiscích. Olej je při klasickém hodnocení čistoty v pořádku – zde hodnotíme velikost nečistot větší než 4 μm, 6 μm a 14 μm v 1 ml kapaliny. Toto hodnocení však na velmi malé a jemné tekuté kaly neupozorní.

Na základě vzniklého problému byla vytvořena nová ASTM norma. V prosinci roku 2012 byla vydána norma ASTM D 7843-12 „Stanovení mazivem vytvořených nerozpustných barevných látek provozovaných v turbinových olejích pomocí kolorimetrického měření membrány“.

Tato zkušební metoda extrahuje nerozpustné nečistoty ze vzorku pozorovaného oleje na membránu 0,45 μm. Barva membrány je analyzována spektrofotometrem. Výsledek je uveden jako hodnota ΔE.

Pro praxi jsou stanoveny určité limity ΔE:

  • ΔE < 15 – normální stav oleje – olej ponechat v provozu
  • ΔE 15–30 – zhoršený stav oleje – upozornit, že v oleji je více kalů, očekávat zhoršení kondice oleje a provádět častěji kontrolu
  • ΔE 30–40 – abnormální stav oleje – hodnota úsad je vysoká, což přináší nutnost jemné filtrace a kontroly (filtry, nádrže, ventily, ložiska regulace)

  • ΔE > 40 – kritický stav oleje – olej má velký potenciál ke tvorbě úsad, z důvodu jeho degradace je v oleji vysoký obsah měkkých kalů, tyto nečistoty negativně ovlivňují chod zařízení

ZÁVĚR

Velmi drahé velké točivé stroje vyžadují mimořádnou péči o olej. Odstavení těchto strojů znamená pro provozovatele výrazné ekonomické ztráty. Je tedy nutné provádět pravidelné kontroly maziv. Výsledky tribotechnické diagnostiky jako první upozorní, že se strojem není něco v pořádku. Odstranění závad je při včasném jednání jednodušší a nemusí dojít k celkovému odstavení soustrojí. Dodržení všech základních zásad znamená prodloužení životnosti olejů i funkčních uzlů, které jsou mazány. Je všeobecně známo, že olejové náplně vydrží při správné kontrole a péči v provozu 15–20 let.

Recenzent: doc. Ing. František Helebrant, CSc., VŠB-TU Ostrava, certifikovaná osoba na funkci Technik diagnostik tribodiagnostik – kategorie II

Autor: Vladislav Marek - Trifoservis , Ondřej Švec - Trifoservis, Ladislav Hrabec - VŠB


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Technology Days 2019
2019-06-17 - 2019-06-20
Místo: Výstavní a společenské centrum IDEON, Pardubice
Moderní technologie v potravinářství
2019-09-24 - 2019-09-24
Místo: Brno
Moderní technologie ve farmacii
2019-09-25 - 2019-09-25
Místo: Brno
Mezinárodní strojírenský veletrh 2019
2019-10-07 - 2019-10-11
Místo: Výstaviště Brno
MSV TOUR 2019
2019-10-07 - 2019-10-10
Místo: MSV, Brno

Katalog

Panasonic Electric Works Europe AG
Panasonic Electric Works Europe AG
Veveří 3163/111
616 00 Brno
tel. +420 541 217 001

Brady s.r.o
Brady s.r.o
Na Pantoch 18
831 06 Bratislava
tel. +421 2 3300 4862

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Štětkova 1638/18
14000 Praha 4
tel. +420739552216

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

všechny firmy
Reklama



Tematické newslettery






Anketa


Na horách/u moře
Na chalupě/chatě v tuzemsku
Co je to dovolená?

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI