Масла за вятърни турбиниРолята на смазочните материали за правилното функциониране на турбините Докато вятърните турбини стават все по-мощни и произвеждат повече енергия, специалните масла за тях ще играят все по-важна роля за ефективното и безопасното им функциониране. Стандартните масла често не могат да се справят с нарастващите изисквания, свързани със специфичната работа на вятърните генератори. В настоящата статия ще направим преглед на характерните трибологични изисквания на вятърните турбини, както и на конкретните задачи, с които трябва да се справят смазочните материали за тях. Ще разгледаме предимствата на висококачествените специализирани масла за вятърни турбини във връзка с надеждността, ефективността и съотношението разходи/ползи.
текст Вела Динкова
Вятърните турбини претърпяват голямо развитие през последните няколко години, а смазочните материали за тях имат особено важно значение в този процес. Маслата за вятърни турбини имат основна заслуга в това да се гарантира, че компонентите от системата ще работят безпроблемно в определеното им време за експлоатация. Съвременните технологии за производство на електроенергия от вятъра са съобразени със знанията и опита на трибологията, що се отнася до употреба на масла, защита от корозия и поддръжка в конкретни условия на работа. Трибологията е наука, изучаваща триенето, прилагането на смазочни материали и износването на материалите при контакт и движение на части една спрямо друга. За получаване на добри резултати съставът и използването на маслата трябва да са в съответствие с трибологичните изисквания във всяко конкретно приложение.
Що се отнася до вятърните турбини, опитът е показал, че дори при широко използваните днес вятърни генератори с мощност от 2 до 3MW, конвенционалните масла не могат да се справят достатъчно добре и са изтласкани от тази ниша на пазара от специализирани състави. В по-голяма степен това се отнася и за по-мощните турбини. Вятърните турбини, проектирани да произвеждат 5MW например, създават изключително тежки условия за маслата, да не говорим за тези, които са в процес на проектиране с мощност 10MW.
Важно е да се знае, че макар и понякога подценявана, ролята на маслата в сектора на вятърната енергия е изключително важна. Те имат решаващо значение за безопасността, ефективността и поддръжката по време на експлоатацията на съоръженията. Друг аспект, който трябва да се има предвид е, че при вятърните електроцентрали много често работите по поддръжка и ремонт се извършват при много тежки условия. Този проблем се утежнява при офшорните вятърни паркове с висок капацитет, които тепърва ще се изграждат, особено ако се налага непланирана профилактика при лоши климатични условия. Ако условията са твърде тежки, излязъл от строя компонент може да означава спиране на работата на турбината за известно време, което е възможно да продължи няколко месеца. Висококачествените специализирани масла за вятърни турбини могат да помогнат да се предотвратят подобни проблеми и да се удължат интервалите между поддръжките. Ако се спести дори само една проверка или един ремонт на системата, това ще компенсира разходите за масло за целия експлоатационен живот на турбината.
Избирайки масло за конкретна вятърна електроцентрала операторът трябва да отчете няколко важни фактора. Смазочните материали трябва да могат лесно да се изпомпват и да позволяват точно отмерване в централизираната система за смазване. Така благодарение на системите за автоматично и централизирано мазане се поставя масло винаги когато и където е нужно, в необходимото количество. По този начин се избягва субективният фактор, спестяват се средства за ръчен труд, пестят се смазочни материали, удължават се интервалите между обслужванията и се избягва замърсяване.
Добрата защита от износване е важна дори и при вибрации по време на бездействие на турбината, с цел увеличаване живота на лагерите. Също така, когато турбината работи на бавни обороти се провокира износване поради липса на задоволителен хидродинамичен смазочен филм. Доброто масло за вятърни турбини трябва да съдържа подходящите добавки, които да противодействат на подобен ефект. Освен това, операторът би трябвало да се убеди, че маслото е съвместимо с вложените еластомери и покрива широк температурен диапазон на експлоатация.
Тук е добре да отбележим, че по време на работа на турбината температурата се движи между 90-150°С в големите интервали между нанасяне на масло. В същото време, маслото трябва да издържа и на отрицателни температури.
Особености на отделните части на турбините
Отделните части от вятърната турбина – лагери на ротора за стъпково регулиране на перките според ъгъла на атака на вятъра, главен лагер, скоростна кутия, генератор, хидравлична система, лагери за въртене на турбината около вертикалната ос, работят при доста различни условия, което е причина да имат различни изисквания към смазочните материали. Основните лагери на турбината се въртят бавно, но са под въздействие на големи натоварвания и вибрации. За разлика от тях, лагерите на генератора трябва да се справят с високи скорости и високи температури. Лагерите, които движат перките и турбината спрямо ъгъла и посоката на вятъра, също са подложени на големи натоварвания, но освен това изпълняват колебателни движения под силни вибрации. Поради тези различия често се налага операторите на вятърни турбини да прибягват до употребата на различни масла и греси. Освен това, има вятърни паркове, които използват турбини от повече от един производител. Това налага да се вземат под внимание различни препоръки за използване на смазващи материали. В същото време, повечето производители произвеждат различни модели турбини, които често работят паралелно. За операторите на вятърни паркове това означава, че трябва много сериозно да се заемат с логистика, съхранение и обезвреждане на маслата при постоянен риск от смесването им. Повечето турбини все още се обслужват ръчно, което означава, че сервизните техници трябва да носят голям набор от смазочни материали. Друг проблем е, че не всички масла могат да се открият на дадено място или поне не със същото качество.
На този етап в практиката вече са разработени и изпробвани греси, които са специално създадени за приложение при лагери на вятърни турбини. Отделните лагери с различните си изисквания могат да бъдат обслужени от един продукт, без риск от влошаване на резултатите. Този вид масла и греси имат много широк температурен диапазон на работа – от -20 до +150°С, което е решаващ фактор за безпроблемната работа на вятърната електроцентрала при различни климатични условия и различни режими на работа. Обикновено температурните граници, при които работят лагерите на турбините, са по-тесни, така че новите продукти дават задоволителна сигурност. Благодарение на това новите масла застаряват по-бавно, интервалът между две последователни нанасяния се удължава и се спестяват средства за продукт, както и за обслужване, ако е ръчно. Новите свойства на смазочните състави за вятърни турбини се дължат на специфична смес от синтетични и минерално базирани масла. Продукти, съдържащи само минерални масла, не биха се справили с тези температури.
Освен това, специалната грес предлага добра съвместимост с всички еластомери, които обикновено се използват за уплътняване на съставите. Задълбочени тестове показват, че свойствата на пластичните материали, след контакт с маслото се променят в допустими граници.
Друго предимство на новите универсални смазочни смеси е, че са съвместими и с останалите, специализирани за отделни части, масла. Това прави безпроблемно преминаването от който и да е вид масло към ново. Като цяло, решението да се използва една грес, която е подходяща за всички части от вятърната турбина, ще доведе до намаляване на непланираните профилактики. Разходите за масла ще се намалеят, а също така и тези за съхранение и обезвреждане на използваните смазочни смеси. Новите състави се характеризират с голяма издръжливост на натоварване и добро сцепление дори при ниски температури. Така осигуряват надеждна защита от износване на триещите се части и не предизвикват течове по другите части.
Докато интересът към производство на енергия от вятъра нараства, инженерите ще продължават да разработват подобрения в ефективността и мощността на вятърните турбини. Дизайнът със скоростна кутия предлага повече възможности за увеличаване на мощността. Но по-голяма мощност означава генериране на повече топлина в скоростната кутия. Следователно, маслото трябва да работи при по-високи оперативни натоварвания докато помага за намаляване на температурата на скоростната кутия. Новите състави имат това предимство. Така частите се износват по-бавно, а замяната на маслото се извършва по-рядко. Обикновено за скоростната кутия интервалът на смяна на масло е от 25 до 50 хиляди работни часа.
Широко използваните днес масла – въпреки че отговарят на множество стандарти, не винаги отговарят на очакванията ни по отношение на защита от износване, поява на микродупки и наслагвания. Ефективността на скоростната кутия до голяма степен зависи от специфичните фрикционни характеристики на маслото. Редица тестове показват, че синтетичните масла намаляват триенето и работната температура, редуцират загубите на мощност и осигуряват по-високо механично полезно действие в сравнение със стандартните масла. Докато ефективността на скоростната кутия се увеличава, температурата намалява, което пък увеличава живота на маслото и на скоростната кутия. Тези разлики не са кой знае какво, ако имате една или две вятърни турбини, но когато са десетки или стотици, разликите са осезаеми и имат по-голямо значение.
Новите комплексни формули със синтетични вещества стават все по-популярни, след като практиката показа, че са с по-дълъг живот и се сменят по-рядко. Те съдържат различни полимери, на което се дължат подобрените свойства. Полиалфаолефините, например, осигуряват отличен вискозитет и разширяват възможните температурни граници на експлоатация. Когато има високи изисквания за хидролитична стабилност на маслото, олефините се смесват с естери. Полиалкалните гликоли осигуряват добра защита срещу появата на микродупки и корозия. При тях трябва да се има предвид, че не са съвместими с всички покрития на частите и уплътняващи състави за масла. Независимо от множеството възможни комбинации между минерални и синтетични вещества в състава на маслата за вятърни турбини, крайният резултат трябва да гарантира покриването на редица свойства. Качествените съвременни масла са устойчиви на окисление при оперативните температури на турбината, не образуват пяна, определят температурния диапазон и характеристиките при работа, осигуряват защита от задиране при високи натоварвания и от износване, предотвратяват корозията на детайлите на зъбните предавки и лагерите и имат деемулгиращи свойства (осигуряват отделянето на вода).
В описанията на качествата на много масла и греси за вятърни турбини може да се прочете „Покрива изискванията на стандарт DIN51517, Част 3”. Това е стандарт, включен като основно изискване в спецификациите на голяма част от производителите на зъбни предавки. DIN51517 включва следните изпитания: на кинематичен вискозитет, стоманена и медна корозия, разрушение в резултат на задиране или заяждане, въздействие на уплътняващ материал и износване на лагерите.
Във всички случаи висококачествените масла за вятърни турбини са резултат от специализирана селекция на съставите, направена от висококвалифицирани технолози, така че от нас като потребители не се изисква да помним всички съставки, а просто да направим правилния избор и да се доверим на качеството. Както стана ясно, специализираните смазочни материали за вятърни турбини ще спестят разходи за непредвидени повреди и чести профилактики. Ако някоя част от турбината се повреди от триенето, ще са необходими средства за нови части и за квалифицирани техници, които да отстранят повредата. Да не забравяме, че турбината ще спре да работи за известно време и това още повече ще увеличи загубите. Вместо това, може да се инвестира в качествено масло за вятърни турбини, което ще осигури надеждна и безопасна работа при по-висока ефективност.
Автоматични системи за нанасяне на масла при вятърни турбини
За да се опрости поддръжката и да се намали въздействието върху околната среда при експлоатация на вятърни турбини, много производители са разработили и предлагат централизирани системи за нанасяне на смазочни материали. Те доставят точното количество масло/грес на съответните места, точно в момента, в който е необходимо смазване.
Автоматичните системи помагат за увеличаване на надеждността на турбините. Освен това, те удължават живота на турбината, намаляват оперативните разходи и предотвратяват несъобразено използване на масла. Така се редуцират и количествата използван материал, предотвратяват се течове и замърсявания.
Системите са така проектирани, че да се интегрират лесно за по-нататъшно опростяване на поддръжката и подобряване на надеждността. Евентуални повреди се откриват лесно, необходимо е само периодично преглеждане на работата на системата от оператор.
Автоматичните системи за нанасяне на масла са изключително ценни в големите вятърни паркове, където трябва да се обслужват голям брой турбини. Там те показват най-осезателно спестяването на средства от поддръжка и материали, на фона на увеличени ефективност, безопасност и грижа за околната среда.07/12/2013 |
