rozdzial 17.pdf

Rozdział XVII: Smarowanie turbin

Rozdział XVII

SMAROWANIE TURBIN

17.1 Turbiny

q Turbiny akcyjne: gdzie wykorzystywana jest tylko energia kine-

tyczna pary, opuszczającej dyszę i łopatki kierownicy. Ciśnienie

po drugiej stronie wirnika danego stopnia jest takie same jak

przed, gdyż rozprężanie na łopatkach wirnika nie zachodzi.

W tym typie turbiny przekrój poprzeczny kanałów utworzonych

przez dwie najbliższe łopatki jest stały.

Stopnie w wielostopniowej turbinie akcyjnej są „stopniami

prędkości”, tj. strumień pary opuszczający łopatki, w każdym ze

stopni wirnika, zmienia kierunek na łopatkach statora (dysze kieru-

jące), w ten sposób strumień jest kierowany na łopatki następnego

stopnia wirnika, które wykorzystują pozostałą część prędkości

strumienia pary. Łopatki w turbinach akcyjnych są montowane na

tarczach przymocowanych do wału. Turbiny akcyjne dzielą się na

turbiny wtrysku częściowego lub całkowitego.

q Turbiny reakcyjne: para, która rozpręża się w dyszach kierow-

nicy, kontynuuje rozprężanie się na łopatkach wirnika. Rozprę-

żanie się wypływającej pary generuje siłę reakcji na łopatkach

wirnika. W tym typie turbiny, przekrój poprzeczny kanału two-

rzonego przez dwie sąsiednie łopatki, rozszerza się od wlotu

do wylotu. Przez to para uzyskuje większą prędkość podczas

rozprężania.

W praktyce, w turbinach wielostopniowych para przepływa

najpierw przez zestaw łopatek statora a następnie wirnika, gdzie

przy wlocie się rozpręża, przez co uzyskuje większą prędkość. W re-

zultacie powstają zarówno siły akcji jak i reakcji. Siły te sumują się

Turbiny są to silniki przepływowe, w których energia czynnika

roboczego (pary wodnej, gazów spalinowych, wody) jest przetwa-

rzana na energię wału obrotowego za pośrednictwem wirnika. Ze

względu na czynnik roboczy wyróżnia się następujące, podstawo-

we typy turbin:

q parowe, w których czynnikiem roboczym jest para wodna,

q gazowe, w których czynnikiem roboczym są spaliny,

q hydrauliczne (wodne), w których czynnikiem roboczym jest

woda.

Niekiedy turbiny parowe i gazowe są klasyikowane jako turbiny

cieplne. Ze względu na zastosowanie i specjalne warunki pracy

wyróżnia się turbinowe silniki lotnicze, będące odmianą turbin

gazowych.

17.2 Turbiny parowe

17.2.1 Budowa i zasada działania

Turbiny parowe są to silniki, które przetwarzają część entalpii

pary wodnej na energię kinetyczną poprzez rozprężanie, a następ-

nie w pracę mechaniczną pokonywania oporów własnych turbiny

i napędzanej maszyny. Turbiny parowe wykorzystują zarówno spa-

dek ciśnienia jak i prędkości pary (inaczej niż silniki parowe, które

wykorzystują faktycznie tylko spadek ciśnienia). Jest to realizowane

przez skierowanie strumienia sprężonej pary wodnej na łopatki tur-

biny, osadzone na obwodzie wirnika turbiny.

Turbiny parowe mogą być:

q jednostopniowe, gdy jest tylko jedno koło wirnika i jeden wie-

niec kierownicy,

q wielostopniowe, gdzie para przechodzi kolejno przez kilka kół

wirnika; pierścienie dysz rozprężające lub kierujące strumieniem

pary są usytuowane pomiędzy każdym ze stopni turbiny.

Schemat układu turbiny parowej i jej podstawowe zespoły

przedstawia rys. 17.1. Podstawowymi elementami jednostopnio-

wej turbiny są:

q wirnik z kompletem łopatek, osadzonych na jego obwodzie.

Wirnik jest osadzony klinowo na wale turbiny, obracającym się

na łożyskach. Naciski wzdłużne są przenoszone przez łożyska

wzdłużne, a naciski osiowe przez łożyska poprzeczne osadzone

na podporach łożyskowych,

q wieniec kierownicy statora, który tworzy dysze wylotowe wzglę-

dem kanałów uformowanych przez łopatki wirnika,

q obudowa wirnika, są do niej przymocowane: wlot pary i rury

odlotowe.

Wyróżnia się dwa podstawowe typy turbin parowych: akcyjne

i reakcyjne.

Rys. 17.1 Podstawowe zespoły i schemat działania turbiny parowej

1 – turbina, 2 – generator, 3 – zewnętrzny odbiornik ciepła, 4 – para zużyta,

5 – woda chłodząca, 6 – kondensator, 7 – pompa zasilająca, 8 – podgrzewacz,

9 – ciepło, 10 – żywa para

XVII

i powodują obracanie się wirnika w kierunku akcji oraz w kierunku

przeciwnym do siły wynikającej z rozprężania.

Większość turbin parowych jest typu kombinowanego, tj.:

q para pod wysokim ciśnieniem przechodzi przez zestaw stopni

akcyjnych lub reakcyjnych (turbina „wysoko ciśnieniowa”),

q następnie para o średnim ciśnieniu przechodzi przez zestaw

stopni reakcyjnych lub akcyjnych, gdzie następuje kolejne obni-

żenie ciśnienia (turbina „średnio ciśnieniowa”),

q na koniec para o niskim ciśnieniu przechodzi przez kolejny zespół

stopni wirnika (turbina „nisko ciśnieniowa”), skąd jako para zużyta

ulatuje do atmosfery lub odpływa do skraplacza (kondensatora).

Ze względu na kierunek przepływu pary, można wyróżnić dwa

typy turbin:

q osiowe, w których przepływ pary jest zasadniczo równoległy do

osi symetrii wału wirnika,

q promieniowe (typu Ljungstroma), w których strumień pary jest

prostopadły do osi symetrii wału wirnika.

Turbiny są stosowane do napędzania różnych maszyn

(alternatory/generatory, wentylatory, kompresory). Maszyny te

mogą być połączone bezpośrednio do wału turbiny albo pośred-

nio, przez przekładnię redukcyjną.

Ze względu na moc wyróżnia się turbiny:

q małej mocy (napęd procesowy i mechaniczny): < 2MW

q średniej mocy (przemysłowe): 2 … 300 MW

q dużej mocy (atomowe): 300 MW … 1500 MW.

Ze względu na sposób wykorzystania pary wychodzącej z turbi-

ny, są one dzielone na:

q kondensacyjne, w których całość pary z turbiny jest przepusz-

czana przez kondensator, celem poprawienia wydajności;

q przeciwprężne, w których cała para o niskim ciśnieniu opuszcza-

jąca turbinę jest wykorzystywana w fabryce. Turbiny takie nie są

wyposażone w kondensator;

q upustowe, w których część pary o niskim ciśnieniu jest zużywa-

na na potrzeby zakładu, pozostała część zasila kondensator.

q smarowanie skrzyni biegów, jeśli występuje,

q zapewnienie działania układów hydraulicznego i dostarczania

oleju do skojarzeń trących tego układu,

q ochrona powierzchni przed korozją,

q odprowadzenie ciepła,

q odprowadzanie produktów zużycia.

Środki smarne do turbin parowych, muszą mieć następujące

właściwości:

q odporność na utlenienie; turbina musi pracować z tym samym

olejem przez dziesiątki tysięcy godzin,

q właściwości deemulgujące; olej jest nieuchronnie zanieczysz-

czany przez wodę, która pochodzi z przecieków pary na uszczel-

nieniach (komory dławnic) i czasami przypadkowo pojawia się

na skutek przeciekania zaworu,

q brak skłonności do pienienia,

q dobre właściwości przeciwkorozyjne i przeciwrdzewne,

q dobre właściwości przeciwzużyciowe; w przypadku turbin

z przekładniami olej powinien posiadać właściwości będące

kompromisem między właściwościami, wymaganymi przy sma-

rowaniu turbiny i właściwościami wymaganymi przy smarowa-

niu przekładni.

Zwykle (tj. przy typowych rozmiarach skrzyń biegów), produ-

cenci dają pierwszeństwo właściwościom „turbinowym”, tj. prze-

ciwutleniającym, przeciwpiennym i deemulgującym.

W niektórych wybranych przypadkach (np. turbiny okrętowe),

wymagania skrzyni biegów mogą być dominujące i wtedy należy

stosować olej o wysokiej wytrzymałości ilmu olejowego, posiada-

jący właściwości przeciwzużyciowe i odporność na „duże naciski”

lub nawet na „naciski ekstremalne” (oleje EP). Często, podstawowe

„turbinowe” właściwości są poświęcane na korzyść uzyskania wła-

ściwości „przekładniowych”.

Przy wyborze oleju do smarowania turbin parowych, należy ściśle

przestrzegać zaleceń producenta turbiny. Dotyczy to zwłaszcza lep-

kości oleju turbinowego. Do smarowania turbin parowych stosuje

się oleje o zakresie lepkości od 32 do 100 mm 2 /s w temperaturze

40°C. Nie ma ogólnej reguły, stosowanej przy dobieraniu lepkości,

ponieważ wchodzi tu w rachubę kilka przeciwstawnych czynników:

q prędkość obrotowa,

q temperatura,

q obecność lub brak skrzyni biegów.

W tabeli 17.1 przedstawiono wskazówki, którymi należy kiero-

wać się przy dobieraniu oleju do turbiny parowej.

17.2.2 Smarowanie turbin parowych

W turbinach parowych smarowaniu podlegają:

q łożyska wzdłużne i poprzeczne,

q systemy regulacji i dostarczania oleju do skojarzeń trących,

q przekładnia (skrzynia biegów),

q tuleje łączące,

q akcesoria, urządzenia pomocnicze (np. pompy, itp.).

Do smarowania turbin średniej i dużej mocy, zawsze stosuje się

smarowanie z wymuszonym obiegiem oleju. Ten sam olej służy

jednocześnie do:

q smarowania łożysk i skrzyni biegów, jeśli taka jest stosowana,

q zasilania systemów hydraulicznych i systemów dostarczania

oleju do skojarzeń trących.

Oprócz wymienionych, istnieją jeszcze następujące rodzaje

turbin parowych:

q małe turbiny poziome (do 300 kW), w których łożyska są smaro-

wane pierścieniowo,

q turbiny o bardzo małej mocy (poniżej 100 kW), w których łoży-

ska wału są smarowane smarem plastycznym.

Układ olejowy turbiny parowej jest to zespół urządzeń zawie-

rający: zbiornik, system oczyszczania (separator wirówkowy), chło-

dzenia (chłodnica powietrzna lub wodna), pompowania (pompa

lub zespół pomp) oraz transportowania oleju (przewody olejowe).

W układach olejowych turbin parowych wyróżnia się:

q układ olejowy niskiego ciśnienia, do smarowania łożysk,

q układ olejowy podwyższonego ciśnienia, do poruszania ser-

womechanizmów układu regulacji turbiny oraz podnoszenia

wirnika przy użyciu obracarki.

Zalecane jest, aby zbiornik oleju miał dostatecznie dużą pojem-

ność, co sprzyja separacji wody i zanieczyszczeń stałych.

Zadaniem środka smarnego w turbinach parowych jest:

q smarowanie łożysk turbiny i łożysk oporowych,

Tabela 17.1 Zalecenia dotyczące stosowania środków smarnych do

turbin parowych

Zalecany środek smarny

Rodzaj turbiny

Wymagane właściwości

Lepkość

kinematyczna,

mm 2 /s w 40°C

Turbiny sprzężone

bezpośrednio

Odporność na utlenienie 32…46

Turbiny z normalną

skrzynią biegów

Deemulgacja 32…46 (68)

Turbiny z

przekładniami

o dużym stopniu

redukcji

Właściwości przeciwpienne

Właściwości

przeciwzużyciowe

32…46 (68…

100)

Łożyska turbiny

smarowane

pierścieniowo

Właściwości

przeciwrdzewne

Przeciwkorozyjne

Turbiny okrętowe

Właściwości

przeciwrdzewne

Przeciwkorozyjne

Film smarujący odporny na

duże naciski lub nawet na

naciski ekstremalne

46…68 (100)

Turbiny z łożyskami

smarowanymi smarem

plastycznym

Porównanie właściwości z

właściwościami dotychczas

stosowanego smaru

plastycznego

2 XVII

Rozdział XVII: Smarowanie turbin

W turbinach parowych średniej i dużej mocy na ogół jest pro-

wadzona kontrola jakości oleju podczas pracy. Jeśli producent nie

poda szczegółowych wskazówek, poza tymi jak postępować przy

pierwszym uruchomieniu nowej turbiny parowej lub zaleceniami,

dotyczącymi wymiany oleju, próbki należy pobierać po 500 h pra-

cy, po 1000 h i następnie, co 1000 h aż do 6000 h. Następnie próbki

należy pobierać co 3000 h. Próbki oleju do badań należy pobierać

zawsze w tym samym miejscu obiegu, o ile to możliwe przy wlocie

do wirówki-separatora.

Jeśli wystąpią nagłe zmiany właściwości deemulgujących i licz-

by kwasowej z towarzyszącym powstaniem osadów olej musi być

wymieniony.

Turbiny gazowe są często stosowane na okrętach lub w elek-

trowniach jako generatory „szczytowe”. Są one standardową czę-

ścią procesu z cyklem kombinowanym.

q maksymalna moc przemysłowych turbin gazowych: < 250 MW,

q typowe turbiny gazowe przemysłowe: 50...120 MW,

q turbiny małe:

>20 kW.

17.3.2 Smarowanie turbin gazowych

Elementami turbin gazowych wymagającymi smarowania są:

q łożyska wzdłużne i poprzeczne,

q przekładnia,

q układy hydrauliczne,

q układy sterowania i kontroli.

Układy olejowe turbin gazowych są analogiczne jak w przypad-

ku turbin parowych. Ten sam olej jest stosowany do smarowania

łożysk wzdłużnych i łożysk poprzecznych, przekładni oraz do ukła-

dów hydraulicznych i kontrolnych.

W turbinach gazowych środek smarny spełnia następujące

zadania:

q smarowanie łożysk turbiny i łożysk poprzecznych,

q smarowanie przekładni, o ile występuje,

q zapewnienie działania układów kontroli hydraulicznej i smaro-

wanie skojarzeń trących,

q ochrona powierzchni,

q odprowadzenie ciepła,

q odprowadzenie zanieczyszczeń.

Środkowi smarnemu (olejowi) do smarowania turbin gazowych,

są stawiane następujące wymagania:

q odporność na utlenienie i długotrwała stabilność: ten sam olej

musi pracować przez dziesiątki tysięcy godzin,

q brak skłonności do pienienia,

q dobre właściwości przeciwrdzewne i przeciwkorozyjne,

q brak reaktywności z gazem spalinowym.

Od olejów do turbin gazowych jest wymagana większa stabil-

ność termiczna, niż od olejów do turbin parowych (temperatury

łożysk mogą być o 10 do 15°C wyższe).

Aktualnie producenci turbin w instrukcjach obsługi zalecają

oleje do turbin parowych o odpowiedniej lepkości. Należy wy-

bierać spośród inhibitowanych olejów turbinowych oleje klasy

lepkościowej ISO 46 lub o lepkości kinematycznej określonej przez

producenta turbiny. Muszą one być odporne na utlenienie, odpor-

ne na pienienie oraz mieć dobre właściwości przeciwkorozyjne

i przeciwrdzewne.

Jeśli producent nie poda szczegółowych wskazówek, poza

zaleceniami dotyczącymi pierwszego uruchomienia nowej tur-

biny gazowej lub dotyczącymi wymiany oleju, próbki oleju do

badań należy pobierać po 500 h pracy, po 1000 h i następnie co

1000 h aż do 6000 h. Następnie próbki należy pobierać co 3000 h.

Próbki oleju należy pobierać zawsze w tym samym miejscu obiegu.

Olej powinien być wymieniany, jeśli wystąpią równocześnie nagłe

zmiany liczby kwasowej ze zwiększeniem zawartości zanieczysz-

czeń (osadów).

Zalecane środki smarne do turbin parowych i gazowych przed-

stawia tabela 17. 2.

17.3 Turbiny gazowe

17.3.1 Budowa i zasada działania

Turbiny gazowe są to silniki, które część spadku entalpii spalin

z procesu rozprężania przetwarzają w energię kinetyczną, a następ-

nie, w pracę mechaniczną pokonywania oporów własnych turbiny

i napędzanej maszyny. Turbina gazowa dostarcza mocy mecha-

nicznej z prędkości i rozprężania strumienia gorącego gazu, uzy-

skanego ze spalenia paliwa. Mieszanina pod ciśnieniem przechodzi

poprzez łopatki turbiny, osadzone promieniowo na wirniku.

Turbiny gazowe napędzają generatory/alternatory lub wenty-

latory bezpośrednio albo poprzez przekładnię. Strumień gazu jest

uzyskiwany z gazów spalinowych z wielkiego pieca (w przemyśle

żelaza i stali) lub poprzez spalanie oleju opałowego, gazu ziemne-

go lub innego paliwa płynnego.

Prosta turbina składa się z kompresora/generatora i turbiny. Są

one osadzone na tym samym wale. Strumień powietrza wpływa do

sprężarki osiowej, gdzie ciśnienie jest zwiększane do kilku bar. Na-

stępnie przepływa do komory spalania, do której jest wtryskiwane

paliwo. Spalanie podnosi temperaturę mieszaniny gazu i powie-

trza, wskutek czego wzrasta ciśnienie. Następnie spaliny rozprężają

się w turbinie, generując moc mechaniczną. Schemat układu turbi-

ny gazowej i jej podstawowe zespoły, przedstawia rys. 17.2.

Rys. 17.2 Podstawowe zespoły i schemat działania turbiny gazowej

1 – powietrze, 2 – paliwo/gaz, 3 – generator, 4 – turbina gazowa, 5 – chłodnica,

6 – zewnętrzny odbiornik ciepła, 7 – wylot

Tabela 17.2 Zalecane środki smarne do turbin parowych i gazowych

Rodzaj oleju

Typowe zastosowanie

Właściwości i uwagi

Mineralne oleje turbinowe

Turbiny gazowe i parowe, podłączone bezpośrednio lub po-

przez przekładnię, typowe warunki eksploatacji

q Szybka, całkowita separacja wody

q Bardzo dobra odporność na utenienie

q Klasy ISO 6743/5 TSA–TGA

Specjalne turbinowe oleje

mineralne

Turbiny gazowe, podłączone bezpośrednio lub poprzez prze-

kładnię, wyższa temperatura eksploatacji

Wyższa odporność na utlenieniei temperaturę

q Klasy ISO 6743/5 TGB

Specjalne turbinowe oleje

mineralne

Turbiny gazowe i parowe, podłączone bezpośrednio lub po-

przez przekładnię

Do turbin z większym obciążeniem skrzyni biegów

Oleje mineralne i syntetyczne,

które spełniają normy

wojskowe

Turbiny gazowe do których zalecane są oleje lotnicze

Spełniające normy lotnicze dla kodów:

q NATO O–160

q NATO O–156

q NATO O–150

XVII

17.4 Obiegi kombinowane

17.5 Turbiny hydrauliczne

17.4.1 Budowa i zasada działania

17.5.1 Budowa i zasada działania

Turbiny gazowe i parowe łączy się w ten sposób, że do na-

pędzania turbiny parowej jest wykorzystywana energia gazów

wylotowych z turbiny gazowej. Turbina gazowa napędza turbinę

parową, poprzez energią cieplną gazów wylotowych. Celem takiej

konstrukcji jest uzyskanie maksimum energii z paliwa zasilającego

(gaz ziemny, paliwo ciekłe) przy produkcji energii elektrycznej i cie-

pła. Schemat układu kombinowanego turbiny gazowej i parowej

oraz jej podstawowe zespoły przedstawia rys. 17.3.

Turbina hydrauliczna (turbina wodna) jest to silnik wirnikowy,

którego wirnik powoduje zmianę krętu lub pędu strumienia, prze-

pływającej przez niego wody i przejmując siły reakcji obraca się,

przetwarzając energię kinetyczną wody w pracę użyteczną.

Podstawowym zastosowaniem turbin hydraulicznych jest na-

pędzanie generatorów elektryczności w elektrowniach. Zakłady te

są zwykle położone w miejscach odległych od konsumentów elek-

tryczności. Turbiny hydrauliczne są wykorzystywane do zamiany

energii kinetycznej wody w energię elektryczną. Energia kinetycz-

na jest uzyskiwana zarówno z energii potencjalnej z mniejszymi

prędkościami przepływu, jak dzieje się to w górach jak i z mniejszej

energii potencjalnej, ale z dużymi prędkościami przepływu. Nastę-

pujące dane są charakterystyczne dla turbin hydraulicznych:

q zakres mocy wyjściowych: 1 kW … 1000 MW,

q sposób działania: jedno przejście, jeden kierunek (specjalne

rozwiązanie: zwrotna pompa (turbina),

q wielkość spadu wody: 2 … 2000 m,

q średnica wirnika turbiny: 0,3 … 11 m.

Wyróżnia się dwa typy turbin hydraulicznych:

Turbiny akcyjne, w których ciśnienie statyczne przed wejściem

i za nim oraz na wyjściu z czarek jest identyczne. Przykładem tego

typu turbin, jest turbina Peltona. Wirnik tej turbiny jest wyposażony

w łopatki zwane czarkami. Są one natryskiwane wodą z tzw. dyszy

Peltona, która ma postać zaworu iglicowego i spełnia zadanie

kierownicy turbiny. Regulacja odbywa się przez przesuw iglicy

serwomechanizmem.

Turbiny reakcyjne lub ciśnieniowe (statyczna moc wody na

wejściu do czarki jest wyższa niż na wyjściu, stąd nie jest możliwe

żadne dostosowanie do zmiennego strumienia wody). Przykładem

turbiny reakcyjnej jest turbina Kaplana, w której łopatki wirnika

są nastawialne. Woda płynie promieniowo do środka ze spiralnej

komory, przepływając poprzez łopatki kierownicy turbiny skąd jest

kierowana osiowo na łopatki turbiny. Łopatki kierownicy są stero-

wane przez hydrauliczny serwomotor, znajdujący się na łopatkach

wirnika albo przez serwomotor zainstalowany na wale. Ustawienie

łopatek kierownicy i ustawienie wirnika jest synchronizowane tak,

aby otrzymać optymalne ustawienie w każdych warunkach obcią-

żenia i spadu wody.

Rys. 17.3 Podstawowe zespoły i schemat działania turbiny kombinowanej

1 – powietrze, 2 – paliwo, 3 – generator, 4 – gazy odlotowe, 5 – turbina gazowa,

6 – kondensator, 7 – zużyta para, 8 – pompy zasilające, 9 – podgrzewacz,

10 – wylot, 11 – para żywa, 12 – turbina parowa, 13 – generator, 14 – zewnętrzny

odbiornik ciepła

Turbiny gazowe produkują jednocześnie energię elektryczną

i gorące gazy spalinowe (wylotowe). W pojedynczym cyklu gazy

spalinowe nie są wykorzystywane. W procesie z obiegiem kom-

binowanym, gorący gaz jest przepuszczany przez podgrzewacz,

gdzie z wody jest wytwarzana para wodna do napędzania turbiny

parowej. Nawet wykorzystane spaliny i para mogą być ponownie

utylizowane w innych procesach, które potrzebują ciepła, takich

jak odsalanie lub suszenie. Proces z obiegiem kombinowanym

jest dobrym rozwiązaniem w przypadku jednoczesnego zapo-

trzebowania na energię elektryczną i ciepło.

Liczba współpracujących turbin i zakres mocy turbin z kombi-

nowanym obiegiem czynnika roboczego, mogą być bardzo różne.

Może być na przykład tak, że 4 turbiny gazowe napędza jedną lub

więcej turbin parowych. Całkowita zainstalowana moc tego typu

turbin, waha się w granicach: 21 MW … 1 000 MW.

17.5.2 Smarowanie turbin hydraulicznych

W turbinach hydraulicznych, smarowaniu olejem turbinowym

podlegają ich główne części składowe:

q łożyska turbiny i generatora wraz z łożyskami poprzecznymi,

stosowanymi w urządzeniach z wałami poziomymi, łożyska

oporowe i łożyska kierownicy w urządzeniach z wałami pio-

nowymi; w przypadku ekstremalnie ciężkich obracających się

części, przy obciążeniach dochodzących do 2000 ton stosowane

jest smarowanie obiegowe.

q łożyska łopatek kierownicy,

q zawór kontrolny,

q układy zarządzania systemem kontroli,

q sprzęgła.

Stosowane są następujące metody smarowania:

q łożyska samosmarujące,

q system centralnego obiegu oleju,

q kombinacja obu wymienionych sposobów.

W przypadku turbin o dużej prędkości obrotowej, w pobliżu

łożysk lub w misce olejowej, mogą być zainstalowane spirale lub

rurki chłodnicy.

Zadaniem oleju w turbinie hydraulicznej jest:

q smarowanie łożysk turbiny,

q zapewnienie działania układów kontroli hydraulicznej i syste-

mów dostarczania oleju do skojarzeń trących,

17.4.2 Smarowanie obiegów kombinowanych

Elementy podlegające smarowaniu są takie same jak w przy-

padku turbin parowych i gazowych. W większości przypadków,

jest wymagany tylko jeden olej do smarowania zarówno turbiny

gazowej jak i parowej. Funkcje środka smarowego w obiegach

kombinowanych są analogiczne jak w przypadku turbin paro-

wych i gazowych, odpowiednio dostosowane do smarowanej

części układu.

Wskutek połączenia dwóch turbin, właściwości oleju również

podlegają sumowaniu. Na przykład, nawet olej stosowany w tur-

binie gazowej powinien mieć dobre właściwości deemulgujące.

W przypadku doboru oleju należy postępować zgodnie z za-

leceniami producenta turbiny. Wybór określonego gatunku oleju

bardzo istotnie zależy od wymagań i zaleceń producenta i może

to być jeden z całego zestawu olejów turbinowych.

4 XVII

Rozdział XVII: Smarowanie turbin

q zmniejszenie zużycia skojarzeń trących,

q ochrona przeciwkorozyjna i przeciwrdzewna powierzchni będą-

cych w kontakcie z olejem.

Wszystkie te funkcje, muszą być realizowane w obecności (nie-

kiedy słonej) wody.

Ponieważ hydroelektrownie są budowane z przeznaczeniem do

pracy długookresowej bez przewidywanych przestojów, równie

długookresowa praca jest wymagana od środków smarnych. W za-

kresie tym mieszczą się oleje klasy lepkościowej ISO VG 32 … 100.

Zastosowanie oleju o określonej lepkości zależy od: konstrukcji

łożyska, jego prędkości, temperatury startu i temperatury pracy.

Następujące cechy powinny wyróżniać oleje turbinowe do turbin

hydraulicznych:

q deemulgacja i odporność na hydrolizę; wymagana jest doskonała

separacja oleju od wody oraz chemiczna stabilność w obecności

wody;

q właściwości przeciwpienne i zdolność do uwalniania powietrza,

celem uniknięcia zjawiska ściśliwości oleju w mocno obciążonych

łożyskach;

q właściwości przeciwkorozyjne i przeciwrdzewne, wymagane

szczególnie w kontakcie ze słoną wodą;

q właściwości przeciwzużyciowe; turbiny bez zastosowania sma-

rowania obiegowego wymagają dodatkowej ochrony przed

zacieraniem, podczas startu i zatrzymania.

Do smarowania łożysk śmigieł, śmigieł motylkowych itp. są

stosowane smary plastyczne. Smary muszą mieć dobrą odporność

na wodę i zapewniać ochronę przez korozją. Przy stosowaniu cen-

tralnych systemów smarowania, mogą być postawione dodatkowe

wymagania. Podczas doboru oleju turbinowego należy dokładnie

przestrzegać zaleceń producenta.

Według tej klasyikacji oleje turbinowe są dzielone na:

q oleje do turbin parowych, oznakowane jako TS (steam turbi-

nes),

q oleje do turbin gazowych, oznakowane jako TG (gas turbines),

q oleje do turbin lotniczych, oznakowane jako TA (aircraft turbi-

nes),

q oleje do turbin hydraulicznych, oznakowane jako TH (hydraulic

turbines),

q środki smarne do systemów regulacji turbin parowych, ga-

zowych i hydraulicznych, w których system regulacji stanowi

odrębny układ, nie połączony z systemem smarowania turbiny,

oznakowane jako TC (turbine control system).

Klasyikacja ISO 6743-5 w zasadzie dotyczy olejów typu: TS, TG,

TC. Obszar środków smarnych do turbin hydraulicznych (TH) i lot-

niczych (TA) nie został szczegółowo sklasyikowany, ze względu na

specyiczne wymagania tego typu środków smarnych i ich ograni-

czone zastosowanie.

Oleje turbinowe sklasyikowane jako: TSC, TGC mogą być pro-

dukowane na bazie syntetycznych węglowodorów. Oleje: TSC, TSD,

TGC, TGD, TSC mogą nie tworzyć jednorodnej mieszaniny z olejami

na bazie węglowodorowej, tzn. mogą z nimi nie być kompatybilne.

Jakość olejów turbinowych jest normowana przy pomocy me-

tod i wymagań zawartych w normach krajowych i specyikacjach

producentów turbin. W praktyce są stosowane normy: AFNOR,

ASTM, DIN, MIL-L, itp. W Polsce aktualnie obowiązującą normą jest

PN-84/C-96059.

Jednakże jest wciąż dużo znaczących konstruktorów turbin, którzy

deiniują swoje specjalne oczekiwania, zgodnie ze swoimi własnymi

specyikacjami. W takim przypadku, każdy odpowiedzialny za sma-

rowanie turbin powinien koniecznie pytać o specyikację. Wszystkie

gwarancje powinny nawiązywać do przyjętych specyikacji.

Wielcy użytkownicy olejów turbinowych jak np. EDF, Chemi-

cal Companies, Hoechst, Bayer Leverkusen, Steel Plants, General

Electric, ABB, Garret, Simens, Turbomeca itp. również precyzują

swoje specjalne oczekiwania co do jakości olejów turbinowych,

publikując własne specyikacje, które są brane pod uwagę przez

producentów środków smarnych.

17.6 Oleje turbinowe

Klasyikacja, opisująca podstawowe zastosowania olejów turbi-

nowych jest podana w normie ISO 6743-5 (tabela 17.3). Klasyikacja

ta zawiera krótki opis zastosowań, skład i właściwości odpowiadające

symbolowi ISO-L-T … . Litera T w symbolu klasyikacyjnym – oznacza

olej turbinowy, bezpośrednio za nią litera S – turbiny parowe litera

G – turbiny gazowe itd, na trzecim miejscu podano symbol ozna-

kowany literami od A do E, opisujący warunki eksploatacji (warunki

normalne, wysokotemperaturowe, obciążenie itp.). Klasyikacja ta

daje orientację o zastosowaniach, ale nie precyzuje żadnych warun-

ków i ograniczeń, które powinny być przestrzegane.

Schemat struktury wymagań na oleje turbinowe przedstawiono

na rys. 17.4.

Podstawowe funkcje oleju turbinowego to:

q utworzenie stabilnego ilmu w łożyskach i na współpracujących

powierzchniach innych skojarzeń trących,

q odprowadzanie ciepła,

Tabela 17.3 Klasyikacja olejów przemysłowych wg ISO 6743/5:1988. Rodzina T (turbiny).

Symbol ISO Skład i właściwości Zastosowania

Turbiny parowe przekazujące napęd bezpośrednio poprzez sprzęgła lub przekładnie zębate

TSA

Głęboko rainowany olej o dobrych właściwościach przeciwkorozyj-

nych i przeciwutleniających

Turbiny mocy i przemysłowe oraz układy związane, napędy morskie,

tam gdzie nie jest wymagana poprawiona smarnoś

TSC

Ciecze syntetyczne, które nie są trudno palne (mogą nie mieszać się

z produktmi naftowymi)

Tak jak poprzednio do specjalnych zastosowań, gdzie wymagana

jest szczególna odporność na utlenienie i niskie temperatur

TSD Estry fosforanowe – ciecze trudno palne

Zastosowania wymagające stosowania cieczy trudno palnych

Zastosowania wymagające stosowania olejów o poprawionych

właściwościach smarnych

Turbiny gazowe przekazujące napęd bezpośrednio poprzez sprzęgła lub przekładnie zębate

Głęboko rainowane oleje naftowe z dodatkami poprawiającymi

ochronę przed korozją, przeciwutleniającymi i właściwości smarne

TGA

Głęboko rainowany olej o dobrych właściwościach przeciwkorozyj-

nych i przeciwutleniających

Turbiny mocy i przemysłowe oraz układy związane, napędy morskie,

tam gdzie nie jest wymagana poprawiona smarnoś

TGB

Głęboko rainowany olej o dobrych właściwościach przeciwkorozyj-

nych i wzmocnionych przeciwutleniających

Turbiny mocy i przemysłowe oraz układy związane, napędy morskie,

tam gdzie jest wymagana odporność na wysoką temperaturę

TGC

Ciecze syntetyczne, które nie są trudno palne (mogą nie mieszać się

z produktami naftowymi

Tak jak poprzednio do specjalnych zastosowań, gdzie wymagana

jest szczególna odporność na utlenienie i niskie temperatur

TGD Estry fosforanowe – ciecze trudno palne

Zastosowania wymagające stosowania cieczy trudno palnych

TGE

Głęboko rainowane oleje naftowe z dodatkami poprawiającymi

ochronę przed korozją, przeciwutleniającymi i właściwości smarne

Zastosowania wymagające stosowania olejów o poprawionych

właściwościach smarnych

TCD Estry fosforanowe – ciecze trudno palne, do układów kontroli

Do układów kontroli turbin gazowych, parowych i hydraulicznych,

tam gdzie niezbędna jest ciecz niepalna

XVII

TSE

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: