انتخاب و تعویض روغن های توربین

در پاسخ به این سئوال که عمر روغن توربین چقدر است باید گفت هر تخمین دقیق یا هر تلاشی در این رابطه بستگی به متغییرات و فاکتورهای زیادی دارد که این امر را غیرممکن می سازد. برای مثال سازندگان روغن توربین، عمر روغن توربین های گازی را۵ تا۱۵ سال تخمین می زنند.

عوامل اصلی تاثیر گذار در طول عمر روغن توربین عبارتند از: آب، گرما، آلودگی، ساعات کارکرد و دفعات تعمیرات.

ولی مساله غیرقابل انکار در مورد این قبیل روغنها این است که روغنهای توربین که از کیفیت بالایی برخوردار بوده و بطور دقیق آزمایش و نگهداری شده اند بیشتر از روغنهای بی کیفیت دوام می آورند.

برای اینکه اهمیت روغن توربین ازنظر اقتصادی بیشتر روشن شود به بیان چند مثال می پردازیم: تصور کنید در یک توربین، فولادی با وزن بیش از۱۰۰ تن با سرعت ۳۶۰۰rpm درحال چرخش است و بوسیله یاتاقان هایی که در بالشتکی از روغن با ضخامت کمتر از موی انسان حمایت می شود.

اگر روغن وظیفه خود را خوب انجام ندهد خسارت زیادی وارد شده و ممکن است در یک نیروگاه خسارت مالی به میلیونها دلار برسد. یک نیروگاه معمولی تقریباً ۵۰MWhr دلار در زمانهایی (non peak) که پیک نداریم و۱۰۰۰MWhr دلار در زمانهای پیک الکتریسته می فروشد. انتخاب و نگهداری بد روغنهای توربین منجر به کاهش و هدر رفتن تولید به میزان۵۰۰ هزار دلار در روز می شود.

یکی دیگر از مسائل اساسی که به عنوان بخشی از فرآیند انتخاب ارزیابی می شود، خدمات و تعهد فروشندگان است که باید در زمان تهیه روغن برای توربین های بخار، گازی، آبی و هوایی در نظر گرفته شود.

نحوه انتخاب روغن توربین

دانستن خواص فیزیکی و شیمیایی روغنهای توربین در مقایسه با سایر روغنها قبل از وارد شدن به فرآیند انتخاب، اهمیت زیادی دارد. در توربین های بخار، گازی و آبی از دسته ای از روغنها استفاده می شود که روغنهای R&O نامیده می شود. (ضدزنگ و ضد اکسیداسیون.)

شکل هندسی توربین، چرخ های عملیاتی، دفعات تعمیرات، دمای عملیاتی و در معرض آلودگی قرار گرفتن عواملی هستند که در انتخاب روغن برای یک توربین باید در نظر گرفته شود. روغن توربین دارای عمری طولانی بوده و در مخزن هایی با ظرفیت بین۱۰۰۰ تا۲۰۰۰۰ گالن نگهداری می شود و مقادیر جبران کاهش روغن توربین که تقریباً۵ درصد در سال است از همان نوع روغن اولیه می بایست تامین شود.

یکی از عوامل اصلی تعیین کننده روغن توربین ثبات اکسیداسیون آن است. پایداری در برابر اکسیداسیون به حرارت، هوای موجود در آب و ذرات آلاینده بستگی دارد. ادتیوهایی که به روغنهای توربین به منظور بالا رفتن عمر آن افزوده می شوند عبارتند از بازدارنده های اکسیداسیون و زنگ زدگی و Demulsibility .

برعکس عملکرد روغن موتورهای بنزینی و گازوئیلی روغنهای توربین طوری فرموله می شوند که آب به درون آنها وارد شود. همچنین روغنهای توربین برعکس روغنهای موتور نیازی به تعویض در زمانهای منظم و مکرر نداشته و همچنین به این دسته از روانکارها افزودنی پاک کننده اضافه نمی شود.

بررسی روغنهای توربین در انواع توربین ها

انواع توربین ها عبارتند از: بخار، گازی، آبی و هوایی.

توربین های بخار: روغن توربینی که خوب نگهداری شده و با روغن مناسب ساخته شده باشد۱ تا۱۵ سال عمر مفید خواهد داشت. زمانی که روغن توربین بخار زودتر از موعد مقرر، نامناسب شود به علت اکسید شدن بر اثر آلودگی آب است.

آب از مقاومت روغن توربین در برابر اکسیداسیون می کاهد و به تشکیل ذرات کمک می کند و در واقع همانند یک کاتالیست اکسید کننده عمل می کند. آب از راههای گوناگون وارد سیستم روغنکاری توربین های بخار می شود. به عنوان مثال از طریق نشتی gland . چون شنت توربین از میان محفظه توربین (Turbine casing) عبور می کند آب نفوذ می کند. در نتیجه وضعیت gland seal فشار بخار سیلینگ و محل vacuum condenser تاثیر بسزایی در مقدار آب ورودی به سیستم روغنکاری خواهد داشت.

همچنین حرارت نیز بدلیل افزایش اکسیداسیون عمر روغن توربین را پایین می آورد. به طور معمول در عملکرد توربین بخار، درجه حرارت یاتاقانها۷۱ تا۶۹ درجه سانتیگراد و دمای مخزن روغن۶۹ درجه سانتیگراد است. به میزان هر۱۰ درجه سانتیگراد بالاتر از۶۰ درجه سانتیگراد مقدار اکسیداسیون۲۱ برابر می شود. یک روغن با پایه معدنی در حرارت های بالای۸۲ درجه سانتیگراد به سرعت شروع به اکسید شدن می کند.

البته یاتاقانهای گرد (Tin-babbited) تا دمای۱۲۱ درجه سانتیگراد تحمل دمایی دارند که این عدد کمی بیش از محدوده دمای روغنهای توربین می باشد.

توربین های گازی: علت اصلی خراب شدن زود هنگام روغن در بیشتر توربین های گازی دمای زیاد عملیات است. پس برای توربین های گازی می بایست روغنهای توربین مقاوم در برابر حرارت انتخاب شود واحدهای بزرگ امروزی روغن را در محدوده دمایی بین۷۱ تا۱۲۱ درجه سانتیگراد روغن را مورد استفاده قرار می دهند.

به همین جهت OEM تاکید دارد که آزمایشهای RPVOT- ASTM D2272 و TEST- ASTM D943 و آزمایش هایی برای اندازه گیری پایداری اکسیداسیون در روغن توربین های گازی انجام گیرد تا پایداری اکسیداسیون روغن در دماهای بالا اندازه گیری شود.

از اواسط دهه۱۹۹۰ اصول نوین روانکاری توربین های گازی مطرح شد. این اصول عبارتند از: چرخه های عملیاتی، مشخصه های روغنکاری و … .

توربین های آبی: عمده گریدهایی از روغن توربین که در این توربین ها مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از ISO VG 46، ۶۸ . با توجه به حضور دائمی آب در این سیستم ها، خاصیت های Demulsibility، R&O (جدایش از آب) و پایداری هیدرولیکی از جمله پارامترهای کلیدی در انتخاب روغنهای مورد استفاده هستند.

توربین های بادی: این قبیل توربین ها احتیاج به روغن توربینی دارند که پایداری زیادی در برابر اکسیداسیون داشته باشد. در این نوع توربین ها روغن به طور مستقیم با سطح فلزی در تماس است که دمایی در حدود۳۱۶ تا۲۰۴ درجه سانتیگراد دارند. همچنین دمای مخزن روغن نیز بین۱۲۱ تا۷۱ درجه سانتیگراد است.

علاوه بر اینکه روغن در توربین های گازی برای روانکاری به کار می رود، برای انتقال حرارت به مخزن روغن نیز مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین سیکل چرخشی این روغنها، استرس گرمایی و اکسیدکنندگی قابل توجهی را به روغن وارد می کند.

کلیه موارد ذکر شده لزوم استفاده از روغنهای بسیار مرغوب را الزامی می کند.

توربین های بادی با مخازن روغن بسیار کوچکتری کار می کنند ظرفیت مخازن این توربین ها بطور معمول کمتر از ۵۰ Gal است. سرعت روتر این توربینها بین ۸۰۰۰ rpm تا ۲۰۰۰۰ rpm است و با یاتاقانهای غلتنده محافظت می شوند. روغنهایی که برای این توربین ها فرموله شده اند دارای پایه سنتزی هستند.

سیستم Flushing در روغنهای توربین

سیستم Flushing روغن توربین و فیلتراسیون داخلی آن باید در

ارتباط با انتخاب نوع روغن توربین بیان شود. در اینجا۲ نوع Flushing مطرح می شود یکی Flush جابجایی و دیگر Flush سریع.

Flush جابجایی همزمان با تعویض روغن انجام می شود و Flush سریع برای خارج کردن آلودگی هایی طراحی شده که از طریق انتقال و بکارانداختن یک توربین جدید وارد می شود. در Flushهای جابجایی برای خارج کردن روغن اکسید شده که با تخلیه خارج نشده است از یک روغن جداگانه استفاده می شود. این نوع Flash در فاصله زمانی معین برای خارج کردن آلودگی قابل حل و غیرقابل حل که بوسیله فیلتر خارج نمی شوند بکار گرفته می شود. البته OEM های توربین در بیشتر مواقع Flushing با سرعت بالایا سریع را توصیه می کنند و اعتقاد دارند این نوع Flushing زمان و هزینه را کاهش می دهد.

در آخر باید به این مطلب اشاره کرد که روغنهای استانداردی که برای توربین های بخار، گازی و آبی ساخته شده اند از روغنهای پایه با کیفیت بالا و درصد کمی از افزودنی های مورد نیاز و عموماً ISO VG 32، ۴۶، ۶۸ OEM تشکیل شده اند. روغن پایه ای با کیفیت شناخته می شود که دارای درصد زیاد اشباع و درصد پایین آروماتیک ها و سولفورو نیتروژن باشد. همچنین افزودنیها که عموماً بازدارنده اکسیداسیون و خوردگی (R&O) هستند می بایست با دقت مورد آزمایش قرار گرفته و در یک فرآیند به شدت کنترل شده و در شرایط خاص با روغن مخلوط شوند.