• 0907 458 333
  • Office: Jegorovova 37 (areál Fatra), Banská Bystrica 97401

Oleje pre plynové motory spaľujúce bioplyn - Titan Ganymet

Plynové motory sú stále častejšie využívané na získavanie energie. Kogeneračné jednotky, ktorých súčasťou sú plynové motory, patria z hľadiska efektivity k najúčinnejším zariadeniam na výrobu tepla a elektrickej energie.  Spálením plynu, či už zemného, skládkového, alebo bioplynu sa získava teplo a  pripojený generátor vyrába elektrický prúd. Plynové motory používané v týchto jednotkách na výrobu energie a vyznačujú trvalou prevádzkou na plný výkon. Dobré antidetonačné vlastnosti plynného paliva umožňujú vysoké efektívne tlaky v týchto motoroch, ktoré vedú k veľmi vysokým teplotám v spaľovacom priestore. Dôsledkom je zvýšená tvorba NOx, ktorý reaguje s motorovým olejom a spôsobuje jeho nitráciu, ďalšia reakcie je oxidácia. Okrem toho tvorba organických a anorganických kyselín zo zložiek predstavuje riziko kyslej reakcie oleje, ktorá vyvoláva korózne opotrebovanie v olejovom okruhu V nadväznosti na túto skutočnosť musia oleje pre plynové motory okrem základných požiadaviek bežných pre všetky motorové oleje spĺňať aj požiadavky vysokej tepelnej stability, vysokej odolnosti voči starnutiu a mať vynikajúcu neutralizačnú schopnosť.

Vlastnosti motorového oleja sú dané základovými olejmi a prísadami, ktoré musia byť  zosúladené. Základový olej okrem toho ešte prispieva k vysokej tepelnej stabilite a k oxidačnej a nitračnej stabilite. Alkalická rezerva zabezpečujúca neutralizačnú schopnosť oleja  je zaistená vhodnými prísadami. Najväčší vplyv pritom majú detergenty, ktoré pozostávajú napríklad zo zlúčenín vápnika. Detergenty hrajú významnú úlohu pri eliminácii tvorby karbónových usadenín na hornej ploche piesta, na piestnych krúžkoch a drážkach piestnych krúžkov. Karbónové usadeniny majú brúsny účinok na výstelky valcov. a vedú ku stuhnutiu ich povrchu do podoby skla. Detergenty zaisťujú aj neutralizačné účinky a alkalickú rezervu (ktorá je vyjadrená ako celkové číslo zásaditosti TBN) motorového oleja a takto zabraňujú zvýšeniu kyslosti a tým chránia olej proti korózii v príslušnom olejovom obvode.  Sulfátový popol sa v motorovom oleji vytvára behom prevádzky z určitých zložiek prísad. Tieto popolnaté zložky negatívne  ovplyvňujú vnútornú čistotu motora, neutralizačnú kapacitu oleja jeho odolnosť voči starnutiu a jeho vlastnosť chrániť mazané časti pred opotrebovaním. Chemický prvok zinok je jednou z týchto zložiek tvoriacich sulfátový popol V bežných motorových olejoch sa obyčajne vyskytuje vo forme organickej zlúčeniny ZnDTP (zinkdialkyldithiofosfát). Táto prísada ponúka vysokú ochranu proti opotrebovaniu a má dobré antioxidačné vlastnosti. Dostáva sa však  do spaľovacieho priestoru motora cez netesnosti piestnych krúžkov. Pri spaľovaní ZnDTP sa tvoria častice popola, ktoré sa usadzujú na piestoch, hlavách valcov, ventiloch a na katalyzátore. Tieto usadeniny spôsobujú opotrebovanie súčastí motora,  vedú k poklesu výkonu a častejšiemu výskytu  porúch motora v dlhodobom časovom horizonte.

Platí nasledujúca úmera : Čím vyšší je podiel ZnDTP, tým vyššia je ochrana proti opotrebovaniu a tým lepšie sú antioxidačné vlastnosti , zároveň však vzniká aj väčšie  množstvo sulfátového popola. Ďalej platí : Čím je vyšší obsah detergentov a vápenatých zložiek, tým je väčšia vnútorná  čistota motora a hodnota TBN charakterizujúca neutralizačnú schopnosť oleja ale zároveň je tiež vytvárané väčšie množstvo sulfátového popola   Vyšší podiel detergentov a ZnDTP v oleji zvyšuje neutralizačnú schopnosť, ochranu proti opotrebovaniu a proti starnutiu, ale zapríčiňuje aj zvýšenú tvorbu sírneho popola. Preto nie je možné vyvinúť univerzálny produkt pre všetky plynové motory.

Keďže výrobcovia motorov odporúčajú alebo predpisujú rôzne hraničné množstvá sírneho popola pre rôzne typy palivového plynu, možnosti optimalizovania jednotlivých charakteristických vlastností oleja sú z tohto hľadiska  obmedzené. Preto je dôležité vedieť si vybrať ten najvhodnejší olej pre danú aplikáciu plynového motora.

Výrobcovia motorov vo všeobecnosti odporúčajú zvoliť také oleje, ktoré majú nízky obsah popola         (SA< 0,5 hmotnostného %) pre motory poháňané relatívne čistými plynmi (ako napr. zemný plyn), pretože čistotu motora pokladajú za dôležitejšiu ako vysokú neutralizačnú schopnosť. Motorové oleje s vyšším obsahom sírneho popola (max. 1 hmotnostné %) sú obvykle pokladané za vhodné pri použití plynov s vyšším stupňom škodlivých látok, ako sú síra, chlór a fluór, pretože pre dosiahnutie dlhších intervalov výmeny oleja je potrebná zvýšená neutralizačná schopnosť.

Výrobcovia olejov používajú rôzne technológie aby vyriešili tento rozpor medzi detergentmi a sírnym popolom.



Spoločnosť FUCHS rieši existujúci rozpor medzi detergentmi a medzi sírnym popolom pomocou technológie prísad bez obsahu zinku. Otázka znie prečo bez zinku?

Pomocou značne zjednodušeného diagramu kvapky je ilustrovaný vplyv dvoch rôznych technológií prísad na zložky tvoriace popol a TBN. Kvapka vľavo predstavuje technológiu bežných prísad, zatiaľ čo kvapka na pravej strane predstavuje novú technológiu prísad FUCHS bez obsahu zinku, s nízkym obsahom SAPS. Objem každej z týchto dvoch kvapiek demonštruje, aký veľký potenciál tvorby sulfátového o popola má ich chemické zloženie. Aby bolo možné porovnanie medzi oboma technológiami receptúr je potenciál tvorby sulfátového  popola pre obe technológie stanovený na  0,7 hmotnostného %, preto sú obidve kvapky zobrazené rovnako veľké. Zásadný rozdiel medzi týmito technológiami prísad je ten, že u technológie bez obsahu zinku bol zinok nahradený špeciálne upravenými zlúčeninami vápnika. Množstvo týchto prísad však bolo zvýšené len natoľko, aby nedošlo k prekročeniu predpísaného potenciálu sírneho popola 0,7 hmotnostných %. Okrem toho zvýšenie obsahu zlúčenín vápnika má kladný účinok na neutralizačnú schopnosť oleja, ktorá vzrastie asi o 25%. Potrebná odolnosť voči opotrebovaniu ako aj antioxidačné vlastnosti, predtým zaisťované pomocou zinku, boli u novej technológie dosiahnuté použitím úplne nových prísad nevytvárajúcich popol. Hlavnou výhodou týchto nových prísad je to, že nemajú vplyv na tvorbu sírneho popola a preto môžu byť použité v takmer neobmedzených množstvách. V dôsledku toho sa u novej technológie prísad dosiahlo nielen zachovanie doterajšej úrovne odolnosti voči opotrebovaniu a oxidačných vlastností, ale aj jej výrazné zlepšenie.

Výhody vzniku úsad sulfátového popola bez obsahu zinku:

Prax jasne ukázala, že existujú výrazné rozdiely v morfológii (štruktúre) zložiek popola. Usadeniny popola vytvoreného spaľovaním prísad na báze vápnika sú výrazne mäkšie ako usadeniny popola, ktorý bol vytvorený súčasným spaľovaním vápnikových a zinkových prísad.

Usadeniny popola neobsahujúceho zinok vedú k výrazne nižšiemu abrazívnemu opotrebovaniu a sú menej súdržné, čo rozhodujúcou mierou ovplyvňuje čistotu spaľovacej komory.

Fosfor je dôležitým prvkom systému prísad pre zvýšenie odolnosti oleja voči opotrebovaniu. Pri spaľovaní zhorí malé množstvo oleja, ktorý sa nachádza na stenách valca a ktorý sa dostane     do katalyzátora, kde môže poškodiť jeho aktívny povrch. Výkon a životnosť katalyzátora je preto do značnej miery ovplyvnená množstvom fosforu vo výfukových plynoch.

Rôzne testy ukázali, že na rozdiel od technológie prísad s obsahom zinku, u novej technológie prísad bez obsahu zinku dochádza k výrazne nižším stratám fosforu. Preto si motorový olej zachováva želanú odolnosť voči opotrebovaniu a okrem toho napomáha udržať výkon a životnosť katalyzátora.

 

Výhody technológie prísad bez obsahu zinku možno zhrnúť:

- Vďaka vyššej neutralizačnej schopnosti (približne o 25% vyššia hodnota TBN) pri rovnakom obsahu sírneho popola je možné dosiahnuť výrazne dlhšie intervaly výmeny oleja.
- A naopak, ak hodnota TBN zostane rovnaká, obsah sírneho popola klesne a čistota motora sa viditeľne zlepší.
- Výrazne zvýšená odolnosť proti opotrebovaniu a vyššia oxidačná stabilita sú dosiahnuté inovačnými prísadami netvoriacimi sulfátový popol, preto je možné ich použiť vo vyšších koncentráciách.
- Abrazívne opotrebovanie je citeľne nižšie a  čistota motora vyššia, pretože usadeniny sulfátového popola neobsahujú zinok.
- Straty fosforu sú minimálne, preto odolnosť oleja voči opotrebovaniu zostáva zachovaná a nezhoršuje sa výkon a životnosť katalyzátora.

Autor článku:  Ing. Miroslav Kačmár, FUCHS OIL SLOVAKIA (SK) spol. s r.o.