Turbinska ulja

Turbine transformišu energiju pare, vode ili gasa u mehanički rad. U zavisnosti od vrste radnog fluida razlikuju se: parne, vodene i gasne turbine. U početku su se upotrebljavala čista bazna ulja, međutim sa povećanjem zahteva proizvođača turbina, baznim uljima se dodaju aditivi za zaštitu od rđe i korozije, EP aditivi itd. Najčešće su u upotrebi ulja mineralne osnove. Kod mlaznih motora aviona, zbog velikog opterećenja ležajeva i otežanog startovanja u oštrim vremenskim uslovima, koriste se sintetička ulja na bazi estera.

Glavne funkcije turbinskih ulja su: podmazivanje ležajeva i zupčastih prenosnika turbine, odvođenje toplote, zaptivanje sistema, sprečavanje trenja i habanja, zaštita od rđe i korozije, a često se u ulozi hidrauličnih ulja koriste kao fluidi za prenos snage u regulacionim sistemima turbina. Karakterišu ih visoka oksidaciona stabilnost, dobra mazivost, izuzetno dobra sposobnost izdvajanja vode, hidrolitička stabilnost, dobra filtrabilnost i niska tendencija ka penušanju.

Razvoj turbinskih ulja je definisan zahtevima parnih turbina jer najoštriji zahtevi se odnose na podmazivanje ovih turbina. Glavni ležajevi turbine su klizni ležajevi rukavca od belog metala koji se podmazuje u hidrodinamičkom režimu. Zbog ogromne težine turbine, ležajevi su jako opterećeni prilikom pokretanja turbine, pa je neophodno obezbediti hidrostatičko podmazivanje ležajeva u tim uslovima.

Izbor ulja, primenu i kontrolu u toku rada, treba vršiti u saradnji sa proizvođačima turbine i ulja. Izbor viskoznosti se vrši prema tabeli 5.105 i to VG 32; 46; 68 i 100.

Glavni parametri za izbor turbinskog ulja su: konstrukcija turbine, uslovi rada, broj obrtaja, opterećenje, radne temperature i dolivanje ulja. Od ovih parametara zavisi i vek upotrebe turbinskih ulja. U tabeli 5.143 prikazani su uslovi rada turbinskih ulja.

Uslovi rada turbinskih ulja

	Vodena turbina	Parna turbina	Gasna turbina
Kritični delovi turbine	ležajevi; usmeravajuće lopatice; sistem regulacije	ležajevi;sistem regulacije	ležajevi; reduktori; sistem regulacije
Broj obrtaja, o/min	50 – 600	> 3 000	3 000 – 7 000
Temperatura ulja u rezervoaru, ⁰C	40 – 60	45 – 65	50 – 95
Maksimalna temperatura ulja u sistemu, ⁰C	75 – 90	80 – 150	150 – 280
Nepovoljni uticaji	voda; vazduh	para; vazduh	vazduh; visoka temperatura
Vek upotrebe ulja, čas	100 000 – 250 000	50 000 – 150 000	20 000 – 30 000

Ulja za gasne turbine imaju najteže uslove rada, te iz tog razloga moraju imati izrazito visoku termooksidacionu stabilnost. Bazna ulja API Grupe I teško mogu zadovoljiti zahteve modernih teškoopterećenih gasnih turbina. Najčešće se javljaju teškoće sa stvaranjem mulja i lakova kao posledica termooksidacione razgradnje ulja, što je najveći problem u primeni ulja za gasne turbine. Stvaranje mulja i lakova uzrokuje začepljenje ventila, smanjenje protoka ulja, povećano habanje, smanjenje efikasnosti hlađenja, povećanje temperature ulja, prevremeno začepljenje filtera, sita i uskih otvora. Dodavanje aditiva antioksidanta u većoj koncentraciji može uzrokovati suprotan efekat – stvaranje mulja i lakova u ranoj fazi.

Iz tih razloga za proizvodnju ulja za gasne turbine koriste se dubokorafinisana bazna ulja API Grupe II ili III (imaju vrlo homogenu strukturu ugljovodonika i gotovo bez aromatskih jedinjenja što smanjuje sklonost stvaranju mulja i lakova) uz pravilan odabir paketa aditiva (na primer sa aminskim antioksidantom) koji ima dobru rastvorljivost u ovim baznim uljima.

Kod parnih i gasnih turbina postoje dve vrste sistema podmazivanja:

centralni sistem (najčešće u primeni) – turbinsko ulje se koristi za podmazivanje kao i hidraulični medijum u regulacionom sistemu.
odvojeni sistemi – turbinsko ulje za podmazivanje turbine, a kao hidraulični medijum za regulaciju – teško zapaljivi hidraulični fluid.

Za podmazivanje parnih i gasnih turbina koriste se ulja sa inhibitorima oksidacije i korozije, obično gradacije ISO VG 32. Gradacije 32 i 46 obično se koriste za turbine bez zupčastih prenosnika. ISO VG 68 koristi se samo za integralno podmazivanje zupčanika pri određenim opterećenjima. VG 100 koristi se samo za parne turbine u posebnim slučajevima.

Osnovne funkcije ulja u vodenim turbinama su: podmazivanje aksijalnih i radijalnih ležajeva preko centralnog sistema pod pritiskom, podmazivanje sistema za kontrolu podešavanja lopatica turbine, podmazivanje zupčastog prenosa i zaptivanje sistema od prodora vode. Ulja za vodene turbine ne trpe termička opterećenja. Često se za vodene turbine preporučuju ulja namenjena parnim turbinama. U tom slučaju mora se voditi računa o činjenici da su delovi opreme u toku godine izloženi temperaturama od -25⁰C do 80⁰C, što zahteva održavanje stalne temperature ulja u rezervoaru uz pomoć grejača. U slučaju da se zupčanici reduktora podmazuju turbinskim uljem iz istog sistema za podmazivanje, preporučuju se ulja koja su blago aditivirana sa EP aditivima hidrolitički stabilnim.

Uljni rezervoar može da sadrži od 450 litara do 100 000 litara ulja (mora se obezbediti 5 do 10 ciklusa na čas). Temperatura ulja u rezervoaru je od 50 do 75 ⁰C. Vek trajanja turbinskih ulja je veoma dug, posebno u sistemima podmazivanja vodenih turbina, zato se izbor ulja vrši sa posebnom opreznošću. Ulja sa neodgovarajućim karakteristikama koje se menjaju u toku korišćenja (posebno antipenušave karakteristike), veoma brzo to i pokažu – na površini ulja u rezervoaru se stvara velika količina pene, koja u krakterističnim slučajevima ističe iz rezervoara. Ulje, kod koga je došlo do poremećaja antipenušavih karakteristika treba obavezno zameniti. Ne preporučuje se korekcija te karakteristike dodavanjem aditiva antipenušavca. Turbinska ulja ne smeju da sadrže aditive poboljšivače indeksa viskoznosti.

Kako se turbinsko ulje može koristiti dugi niz godina, treba naglasiti da u principu nije dozvoljeno mešanje ulja različitih proizvođača, jer to može dovesti do poremećaja karakteristika ulja koje su za rad turbinskog postrojenja veoma važne. Klasifikacuja po ISO 6743-5 standardu prikazana je u tabeli 5.144, a osnovne fizičko-hemijske osobine u tabelama 5.145 do 5.148.

Klasifikacija turbinskih ulja prema ISO standardu

ISO L – TSA	Mineralno ulje koje se koristi u parnim turbinama za proizvodnju energije, u industrijskim i brodskim pogonima, gde se ne zahteva povećana sposobnost podnošenja opterećenja na zupčasti prenos.
ISO L – TGA	Mineralno ulje koje se koristi u gasnim turbinama za proizvodnju energije, u industrijskim i brodskim pogonima, gde se ne zahteva povećana sposobnost podnošenja opterećenja na zupčasti prenos
ISO L – TSE	Mineralno ulje koje se koristi u parnim turbinama za proizvodnju energije, u industrijskim i brodskim pogonima, gde se zahteva povećana sposobnost podnošenja opterećenja na zupčasti prenos (EP svojstva).
ISO L – TGE	Mineralno ulje koje se koristi u gasnim turbinama, kontrolnim, industrijskim i brodskim pogonima, gde se za zupčasti prenos zahteva povećana sposobnost podnošenja opterećenja (EP svojstva).
ISO L – TGB	Mineralno ulje koje se koristi u gasnim turbinama za proizvodnju energije, u industrijskim i brodskim pogonima, gde se zahteva otpornost prema visokoj temperaturi na mestima pregrevanja
ISO L – TGC	Sintetičko ulje koje se koristi u gasnim turbinama, pogonima i kontrolnim sistemima koji su sa njima povezani gde se od ulja zahteva visoka oksidaciona stabilnost i dobra svojstva na niskim temperaturama.
ISO L – TGSB	Ulje za gasne i parne turbine gde se zahteva veća otpornost prema višim temperaturama ulja
ISO L – TGF	Mineralno ulje za gasne turbine gde se zahteva otpornost prema višim temperaturama i povećane sposobnosti podnošenja opterećenja (EP svojstva)
ISO L – TGSE	Ulje za gasne i parne turbine gde se zahteva veća otpornost prema višim temperaturama i boljim EP svojstvima ulja
ISO L – TGCH	Sintetičko turbinsko ulje za visoke radne temperature
ISO L – TGCE	Turbinsko ulje za visoke radne temperature, naročito aviona
ISO L – THA	Turbinsko ulje za normalne temperature rada i za granične i mešovite uslove podmazivanja
ISO L – THE	Turbinsko ulje za normalne temperature rada, za granične i mešovite uslove podmazivanja sa povišenim otpornostima na opterećenje (EP svojstva)
ISO L – TSC	Sintetičko ulje koje se koristi u parnim turbinama, pogonima i kontrolnim sistemima koji su sa njima povezani gde se od ulja zahteva visoka oksidaciona stabilnost i dobra svojstva na niskim temperaturama.
ISO L – TSD	Nezapaljivo sintetičko ulje na bazi fosfatnih estera koje se koristi u parnim turbinama i pratećim kontrolnim sistemima.
ISO L – TGD	Nezapaljivo sintetičko ulje na bazi fosfatnih estera koje se koristi u gasnim turbinama i pratećim kontrolnim sistemima koji su sa njima povezani.
ISO L – THCH	Turbinska biorazgradiva ulja na bazi polialfaolefina
ISO L – THCE	Turbinska biorazgradiva ulja na bazi estera

Nemački standard DIN 51515 R&O, odnosi se na mineralna turbinska ulja za podmazivanje i regulaciju parnih turbina, na ulja za stacionarne gasne turbine i postrojenja sa električnim ili turbinskim pogonom (generatori, kompresori, pumpe). Definiše mineralna ulja sa dodacima protiv oksidacije i korozije ali bez dodataka protiv habanja.

Britanski standard BS 489 (Pas 5) R&O, odnosi se na turbinska ulja, a definiše zahteve za poboljšanom oksidacionom stabilnošću, ograničava pojavu pene i korozivnost i kiselinski broj TAN=0,2 mg KOH/g i bez EP aditiva. Definiše ulja za parne turbine i ne odnosi se na ulja za rad sa procesnim gasovima koji reaguju sa baznim uljem i aditivima.

Kod turbinskog ulja ispituje se: viskoznost, neutralizacioni broj, gustina, sadržaj vode i sadržaj čvrstih čestica, a njihove dozvoljene promene su:

Viskoznost – U toku korišćenja viskoznost raste. Dozvoljava se porast viskoznosti do 10 %.
Gustina – U toku korišćenja gustina raste. U odnosu na polaznu vrednost dozvoljava se porast 5 – 10 %.
Neutralizacioni broj – U toku korišćenja neutralizacioni broj dugo ima nepromenjenu vrednost, a zatim postepeno raste. Ukoliko mu je startna vrednost 0,2 dozvoljava se porast do vrednosti 0,5 mg KOH/g.
Sadržaj vode – U turbinskim uljima se može naći i do 2 % vode, a da ona ne remeti ostale karakteristike. Kod pojave vode u ulju preko 0,1 %, treba izvršiti odvajanje vode centrifugiranjem.
Sadržaj čvrstih čestica – Metode ocene dozvoljenog sadržaja čvrstih čestica važe kao i za hidraulična ulja. Ukoliko se u ulju utvrdi sadržaj čvrstih čestica iznad nedozvoljenih granica, ulje se prečišćava centrifugira-njem u separatoru.
Oksidaciona stabilnost (TOST) – više od 2.0 mg KOH/g nakon 1000 časova rada.
Tačka paljenja – dozvoljava se smanjenje tačke paljenja za 20⁰C (max 30⁰C) u odnosu na početnu vrednost.
Korozija – mala flekavost na bakru i čeliku su indikacija za postojanje problema.
Penušanje – I sekvenca: > 600/0
Izdvajanje vode – turbinska ulja imaju osobinu brzog izdvajanja vode, približno 10 min.
Izdvajanje vazduha – zavisi od viskozne gradacije: VG32 – 8min; VG46 – 10min; VG68 – 12min