Aktualności

Bezproblemowe działanie w każdej temperaturze

09. April 2015

Bezproblemowe działanie w każdej temperaturze

Turbiny wiatrowe użytkowane są na całym świecie i we wszystkich strefach klimatycznych, często w niekorzystnych warunkach. Ekstremalne temperatury oraz ich fluktuacje to podzespołów i materiałów eksploatacyjnych. Często jednak niskie temperatury nie są uwzględniane w planach. Skutkiem tego mogą być ponoszone niezwykle wysokie nakłady pracy na konserwację oraz koszty utrzymania. Wielu problemów można uniknąć stosując środek smarny dostosowany do danego węzła tarcia i warunków w jakich pracuje. W takich warunkach tylko środki smarne opracowane z myślą o działaniu w niskich temperaturach niezawodnie spełnią swoje zadanie. Specjalistyczne środki smarne zapewniają również niezawodną pracę turbin wiatrowych w wysokich temperaturach otoczenia oraz płynne działanie w szerokim zakresie temperatur – ponieważ nawet w krajach skandynawskich lato bywa czasem ciepłe. Bezpieczny zimny rozruch przekładni W przeciwieństwie do przekładni wykorzystywanych w przemyśle, które pracują zasadniczo w stałej temperaturze otoczenia, turbiny wiatrowe stoją na otwartym powietrzu, gdzie poddane są działaniu pogody zależnej od pory roku. Takie warunki wymagają stosowania wysokowydajnych olejów przekładniowych składających się z surowców i dodatków, które są starannie dobrane do określonej kombinacji materiałów i obciążeń. Nowoczesne dodatki do olejów przekładniowych zapewniają niezawodną ochronę przed uszkodzeniem zębów i łożysk nawet wtedy, gdy olej ma niską temperaturę. Oferta olejów przekładniowych firmy Klüber Lubrication, eksperta w zakresie tribologii, jest kompleksowa i uwzględnia każdy aspekt – nie tylko przekładnię i środek smarny, ale obejmuje również kompetentne doradztwo i adekwatne metody przeprowadzania testów. Wraz ze zmianą temperatury lepkość oleju zmienia się w sposób nieliniowy. Lepkość oleju zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury i rośnie, gdy temperatura spada. Współczynnik lepkości (VI) pokazuje zależność lepkości oleju od temperatury. Im wyższy współczynnik lepkości, tym mniejsze są zmiany lepkości oleju w zmiennych warunkach temperaturowych. Operatorzy elektrowni wiatrowych powinni stosować wyłącznie syntetyczne oleje przekładniowe o wysokim współczynniku lepkości (VI), gdyż zachowują one zdolność do przenoszenia obciążeń w czasie zimnego rozruchu i w szerokim zakresie temperatur. Współczynnik lepkości zależy między innymi od zastosowanego oleju bazowego. Często stosuje się dodatki zwiększające współczynnik lepkości tego oleju. Jednak dodatki zwiększające współczynnik lepkości olejów przekładniowych mają również swoje wady. Polimery, które często stanowią składnik takich olejów, z czasem ulegają ścinaniu co prowadzi do utraty lepkości oraz zmniejszenia zdolności do przenoszenia obciążeń. Na rynku dostępne są produkty przeznaczone do użytkowania w szerokim zakresie temperatur, które nie zawierają dodatków zwiększających współczynnik lepkości, takie jak Klübersynth GEM 4-320 N – olej przekładniowy na bazie polialfaolefin. W czasie rozruchu turbin wiatrowych w niskiej temperaturze oleje przekładniowe są często podgrzewane, aby uzyskały odpowiednią dla smarowanych podzespołów lepkość zapewniającą bezpieczne smarowanie i nie powodującą uszkodzeń. Po podgrzaniu oleje przekładniowe muszą utrzymać prawidłowe właściwości do czasu uzyskania wymaganej lepkości roboczej. Należy unikać nadmiernego podgrzewania, ponieważ prowadzi to do degradacji oleju. Elementy grzejne powinny oddziaływać na dużą powierzchnię, a nie punktowo, przy maksymalnym zużyciu ciepła na poziomie 0,8-1,5 W/cm². Dodatkowa cyrkulacja pomaga uniknąć degradacji oleju. Oleje przekładniowe nie mogą wykazywać nieodwracalnych zmian chemicznych po okresie długiego składowania w niskich temperaturach np. w nieogrzewanym magazynie lub w czasie transportu. Ważnym wymogiem uwzględnionym podczas opracowywania oleju Klübersynth GEM 4-320 N było ograniczenie powstawania osadu oraz możliwość łatwego filtrowania. Olej ten nie zawiera tradycyjnych dodatków metalicznych takich jak cynk, molibden i magnez i posiada wysoką odporność na ścinanie, co pozwala spełnić powyższe wymagania. Kompleksowe testy przeprowadzone we współpracy z producentami filtrów oleju wykazały, że instalacje filtrujące nie ulegają uszkodzeniu nawet w niskich temperaturach i przy towarzyszącej im wysokiej lepkości oleju. Niższa temperatura pracy smarów łożyskowych Cechy smaru takie jak na przykład konsystencja, lepkość dynamiczna lub lepkość oleju bazowego zmieniają się zależnie od obciążeń mechaniczno-dynamicznych i temperatury. Zmiany te mogą mieć wpływ na pracę łożysk turbin wiatrowych. Turbiny często pracują w bardzo niskiej temperaturze, nawet poniżej temperatury krzepnięcia oleju bazowego. Podczas gdy główne łożyska generatora rozgrzewają się w czasie pracy w miarę wzrostu temperatury w gondoli, zewnętrzne łożyska mechanizmu zmiany kąta natarcia łopaty wystawione są na działanie najniższych temperatur, prawie tak niskich jak temperatura otoczenia. Podane temperatury pracy smarów to wartości orientacyjne, zależne od składu środka smarnego oraz sposobu aplikacji. W takim razie, co się dzieje, gdy temperatura spada poniżej dolnej granicy temperatury pracy smaru? Smar sztywnieje, jednak powinien nadal pozostać miękki i przyczepny na tyle, aby nie zmienić położenia i nadal zapewniać prawidłowe smarowanie punktu styku współpracujących powierzchni. Dolna temperatura pracy to najniższa temperatura, w której produkt pozytywnie przechodzi próbę ciśnienia przepływu lub badanie momentu obrotowego w niskiej temperaturze (metoda IP 186). Nie oznacza to, że właściwości smarne produktu w niskiej temperaturze są dobre. Test ciśnienia przepływu i badanie momentu obrotowego w niskiej temperaturze dostarczają informacji na temat właściwości smaru w niskiej temperaturze. Odpowiednie badania podzespołów w niskich temperaturach (np. SNR-FEB 2) pozwalają uzyskać dodatkowe informacje na temat właściwości smaru w niskich temperaturach. Właściwości ograniczające zużycie smarów do łożysk tocznych poddanych nieznacznym ruchom oscylacyjnym i przesuwnym są ustalane na testerze smaru do łożysk tocznych SNR FEB 2. Ponieważ proces zużycia w tym teście przypomina wyniki badań twardości metodą Brinell'a, badanie SNR FEB 2 jest również nazywane „pozornym testem Brinella”. W czasie testu trwającego 5 lub 50 godzin do próbki przykładane jest obciążenie osiowe 8000 N, odpowiadające naciskowi kontaktowemu wg Hertza 2100 N/mm2, z częstotliwością 24 Hz i oscylacją kąta ± 3°. Temperatura dolnego kołnierza wału wynosi -20°C lub tyle ile temperatura otoczenia. Smar Klüberplex BEM 41-141 został przebadany w temperaturze otoczenia i wykazał zużycie mniejsze niż 5 mg, a w temperaturze -20°C zużycie mniejsze niż 20 mg – obie wartości to doskonały wynik, niedostępny dla wielu smarów oferowanych na rynku. Działanie dodatków Smary przeznaczone do łożysk tocznych turbin wiatrowych powinny posiadać zestaw dodatków dostosowany do tych szczególnych warunków eksploatacji. Wysokie temperatury otoczenia nie są niezbędne jako źródło energii do aktywowania dodatków. Nacisk kontaktowy wg Hertza powoduje szybkie zwiększenie temperatury smaru w szczelinie smarnej do poziomu potrzebnego do aktywowania dodatków. Prawidłowe działanie dodatków do pracy w ekstremalnych ciśnieniach oraz ograniczających zużycie jest zagwarantowane i zapewnia niezawodną ochronę przed zużyciem nawet w niskiej temperaturze otoczenia. Najważniejszym kryterium skuteczności smaru do stosowania w niskich temperaturach jest ogólny efekt smarowania jaki zapewnia, a nie tylko właściwości jego poszczególnych składników w niskich temperaturach. Klüberplex BEM 41-141 to specjalistyczny smar dostosowany do warunków pracy łożysk tocznych turbin wiatrowych. Pompowanie środków smarnych w niskich temperaturach – układy smarowania Układy smarowania mają za zadanie niezawodne pompowanie smarów do punktów smarowania w określonym zakresie temperatury. W celu zapewnienia prawidłowego pompowania smaru nawet w dolnym zakresie temperatury pracy, wskazane może być zmodyfikowanie układu poprzez zastosowanie sprawdzonych w praktyce rozwiązań, takich jak zwiększenie średnicy przewodów doprowadzających smar lub dodanie grzałek. Całkowite ciśnienie wsteczne w układzie smarowania spowodowane np. poprzez tarcie w rozdzielaczach lub przewodach w żadnym wypadku nie powinno przekraczać maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia tłoczenia układu. Układy centralnego smarowania Większość łożysk kół koronowych/satelit napędu zmiany kąta natarcia łopat i obrotnicy nadal smarowanych jest ręcznie. Aby maksymalnie skrócić przestoje, należy ograniczyć liczbę czynności konserwacyjnych. Do regularnego smarowania tych przekładni otwartych coraz częściej stosowane są układy centralnego smarowania. Wymagane środki smarne o dużej przyczepności i o wysokiej lepkości muszą umożliwiać przepompowanie w bardzo niskich temperaturach. Ograniczenie zapasów magazynowych do minimum Operatorzy turbin wiatrowych zazwyczaj muszą włożyć znaczny wysiłek w zapewnienie obsługi logistycznej oraz przestrzeni magazynowej dla smarów na potrzeby wielu różnych węzłów smarowania, eksploatowanych w najróżniejszych warunkach. Ryzyko zastosowania nieprawidłowego środka smarnego jest również bardzo wysokie. Eksperci w zakresie tribologii firmy Klüber Lubrication opracowali smar Klüberplex BEM 41-141 przeznaczony dla wszystkich łożysk tocznych oraz Klübersynth AG 14-61 dla otwartych przekładni, które można stosować w dowolnej temperaturze. Stosując je razem z wysokowydajnym olejem przekładniowym Klübersynth GEM 4-320 N operatorzy mogą zwiększyć niezawodność przekładni turbin wiatrowych niezależnie od klimatu, skrócić czas przestojów oraz podnieść wydajność instalacji, jednocześnie znacznie zmniejszając koszty utrzymania zapasów w skutek zastosowania tylko trzech różnych środków smarnych do wszystkich głównych zastosowań.
Kontakt
Klüber Lubrication Polska Sp. z o.o.
ul. Pilotów 19, Janikowo
62-006 Kobylnica

NIP (VAT): 782-198-61-29

Tel.: +48 61 656 39 60
Fax: +48 61 8 793 805