Klassifizierung, Eigenschaften und Auswahl von Dampfturbinenöl

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　Klassifizierung, Eigenschaften und Auswahl von Dampfturbinenöl – Ein Überblick von einem Prüfer für Schmierstoffe von Cordess. Dampfturbinen, auch Turbinenturbinen genannt, umfassen Dampfturbinen und Gasturbinen usw. Es handelt sich dabei um rotierende Wärmeenergieantriebsmaschinen, die Dampf oder Gas als Antriebsmittel nutzen. Sie zeichnen sich durch eine hohe Leistung pro Maschine, eine gute Effizienz, einen ruhigen Betrieb sowie eine lange Lebensdauer aus. Der Hauptzweck der Dampfturbinen ist es, als Antriebsmotor zur Erzeugung von Elektrizität zu dienen. Der Anteil der durch Dampfturbinen erzeugten Elektrizität macht etwa 80 Prozent der gesamten Elektrizitätsproduktion aus. Da Dampfturbinen in der Lage sind, mit variabler Drehzahl zu arbeiten, können sie direkt zur Antrieb verschiedener Pumpen, Lüfter, Kompressoren sowie Schiffspropeller verwendet werden. Je nach Verwendungszweck lassen sich Dampfturbinen daher in Kraftwerksturbinen, Industrieturbinen und Schiffsturbinen einteilen. Dampfturbinen müssen mit Dampferzeugern (Kesseln), Antriebsmaschinen (z. B. Generatoren) sowie Kondensatoren, Heizern, Pumpen usw. zusammenarbeiten, um als komplette Anlage zu fungieren. Auch eine Gasturbinen ist ein Kraftwerk, das aus drei Hauptkomponenten – dem Kompressor, der Brennkammer und der Turbine – sowie den entsprechenden Hilfsgeräten besteht. Dampfturbinen werden weit verbreitet in Branchen wie der Elektrizitätsindustrie, der Petrochemie, der Stahlindustrie sowie bei großen Schiffen eingesetzt. 　　1) Funktion des Dampfturbinenöls 　　Die Funktion des Dampfturbinenöls in Dampfturbinen und Gasturbinenanlagen ist dieselbe: Es dient hauptsächlich zur Schmierung, Kühlung und Regelung der Drehzahl. 　　(1) Schmierfunktion: Durch die Schmierölpumpe wird Turbinenöl zu den Hauptwellen sowie zu den Lagern der Schiebelager der Turbinenanlage geleitet. Dadurch entsteht ein Ölwedge, der eine flüssigkeitsbasierte Schmierung gewährleistet. Außerdem dient das Turbinenöl dazu, die reibenden Bauteile wie Getriebe und Drehzahlregelungsmechanismen zu schmieren. 　　(2) Kühlung und Wärmeableitung
Während des Betriebs der Dampfturbinenanlage kann die Drehzahl bis zu 3000 Umdrehungen pro Minute erreichen. Durch die innere Reibung zwischen Achse und Schmieröl entsteht viel Wärme. Egal ob es sich um Dampf oder Gas handelt – die dabei entstehende Wärme wird über die Laufräder auf die Lager übertragen. Wenn diese Wärme nicht rechtzeitig abgeleitet wird, kann dies die sichere Funktionsweise der Anlage erheblich beeinträchtigen – es können sogar Unfälle wie das Verschmoren der Hauptachse auftreten. Daher muss das Turbinenöl ständig im Schmierölkreislauf zirkulieren, um die Wärme von den Lagern abzuführen und so eine Kühlwirkung zu erzielen, wodurch die normale Betriebstemperatur der Lager unter 60 °C bleibt. 　　(3) Drehzahlregelung Das Turbinenöl, das im Drehzahlregelsystem der Turbine verwendet wird, fungiert in Wirklichkeit als hydraulisches Medium. Es überträgt den Druck, der vom Steuerungsmechanismus erzeugt wird, und somit ermöglicht es die Regulierung der Drehzahl der Turbine. 　　2) Eigenschaften des Dampfturbinenöls Eine angemessene Viskosität ist ein wichtiger Faktor, um eine ordnungsgemäße Schmierung der Dampfturbinenanlage zu gewährleisten. Die Anforderungen an die Viskosität des Schmieröls hängen von der Konstruktion der Dampfturbine ab. Für Turbinen mit Druckzyklen muss ein Turbinenöl mit geringer Viskosität verwendet werden ； Bei kleinen Dampfturbinen, die mit Öllinsen geschmiert werden, hat die Wärmeübertragung über den Drehzapfen Auswirkungen auf die Haftkraft der Ölschicht auf dem Zapfen. Deshalb ist es notwendig, Öl mit höherer Viskosität zu verwenden ； Kleine Dampfturbinen-Generatoren mit Bremsvorrichtung sowie Schiffs-Dampfturbinen benötigen zur Gewährleistung einer guten Schmierung der Zahnräder ebenfalls Öl mit hoher Viskosität. Um sicherzustellen, dass die Dampfturbinenanlage bei unterschiedlichen Temperaturen weiterhin eine gute Schmierung erhält, muss das Turbinenöl über gute Viskositäts-Eigenschaften verfügen; in der Regel sollten diese Werte über 80–90 liegen. 　　①Gute Oxidationsstabilität: Obwohl die Betriebstemperatur von Turbinenölen nicht sehr hoch ist, wird es in großen Mengen verwendet und über einen längeren Zeitraum eingesetzt. Zudem kann es durch den Einfluss von Luft, Feuchtigkeit und Metallen zu Oxidationsreaktionen kommen, wodurch saure Stoffe sowie Ablagerungen entstehen. Die Ansammlung von sauren Stoffen führt dazu, dass Metallteile korrodieren, Salze entstehen und das Öl schneller oxidiert wird – außerdem nimmt seine Emulgierfähigkeit ab ； Oxide, die in Öl gelöst sind, erhöhen die Viskosität des Öls und verringern somit die Wirksamkeit bei der Schmierung, Kühlung sowie beim Übertragen von Kraft ； Die ausfallenden Oxide verschmutzen das Schmiersystem, was zu einer verringerten Kühlleistung sowie zu Störungen in der Ölversorgung führt. Daher muss Öl für Dampfturbinen eine gute Oxidationsstabilität aufweisen, das Alterungsverhalten im Betrieb muss sehr langsam sein, und die Lebensdauer muss mindestens 5–15 Jahre betragen. 　　②Gute Emulgierbeständigkeit: Während des Betriebs der Dampfturbinen dringen Dampf und Wasser unweigerlich durch die Achsabdichtungen oder an anderen Stellen in das Turbinenöl ein. Wenn das Turbinenöl keine gute Emulgierbeständigkeit aufweist, entsteht nicht nur eine Emulsion, was die Schmierfähigkeit verringert, sondern das Öl oxidiert außerdem schneller und kann zu Rostbildung an den Metallen führen. Insbesondere bei der Zufuhr von Schmieröl mittels Druckzyklen ist die Menge des zirkulierenden Turbinenöls groß und es befindet sich stets im turbulenten Zustand. In Kombination mit Wasser entsteht leicht Emulsion – daher ist die Emulgierfähigkeit eine wichtige Eigenschaft von Turbinenöl. Damit Turbinenöl eine gute Emulgierbeständigkeit aufweist, muss das Basenöl gründlich raffiniert werden, um den Gehalt an Cyclohexansäuren, Gummipartikeln und polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen im Öl so weit wie möglich zu verringern. 　　③Gute Korrosions- und Rostschutzeigenschaften: Wenn Wasser in das Schmiersystem der Dampfturbinenanlagen gelangt, führt dies nicht nur zur Emulgierung des Öls, sondern auch zum Rosten und Korrodieren des Metalls. Insbesondere bei Dampfturbinenanlagen für Ozeanschiffe wird Meerwasser als Kühlmittel im Schmierölkühler verwendet. Da Meerwasser viel Salz enthält, kann ein Leck im Kühler zu erheblichem Rosten der Metallteile des Schmiersystems führen. Daher muss Öl für Dampfturbinen, insbesondere das für Ozeanriesen, eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Rostschutzöle für Dampfturbinen bestehen in der Regel aus tiefgereinigtem mineralischem Grundöl, dem Antioxidantien, Rostschutzstoffe, Metallveredelungsmittel sowie Entschäumer zugesetzt werden. 　　④Gute Schäumungswiderstandsfähigkeit: Während des zyklischen Schmiervorgangs kann Öl für Dampfturbinen aus den folgenden Gründen Luft aufnehmen: (1) Undichtigkeiten in der Ölpumpe ； 　　(2) Zu niedriger Ölstand – dadurch kommt die Ölpumpe über die Öloberfläche hinaus ； 　　(3) Schlechtes Lüftungssystem des Schmiersystems ； 　　(4) Zu viel Öl kehrt in den Öltank zurück ； 　　(5) Zu großer Rückflussstrom in der Rückflussschleuse ； 　　(6) Die Entlüftungsgeschwindigkeit des Druckregelventils ist zu hoch ； 　　(7) Im Öl sind Verunreinigungen vorhanden ； 　　(8) Die Ölpumpe fördert zu viel Öl. 　　Wenn die vom Dampfturbinenluftansauger aufgenommene Luft nicht rechtzeitig abgeleitet werden kann, tritt eine Blasenbildung auf. Dadurch entsteht ein Gasstau in den Ölleitungen, die Ölmenge reicht nicht aus, die Schmierfunktion verschlechtert sich, die Kühlleistung nimmt ab. In schweren Fällen kann dies sogar dazu führen, dass die Ölpumpe leerläuft und das Drehzahlregelsystem nicht mehr richtig funktioniert. Um zu verhindern, dass das Turbinenöl schäumt, muss man nicht nur gemäß den Vorschriften für Turbinen arbeiten und eine ordentliche Wartung durchführen, um so wenig Luft wie möglich in das Öl eindringen zu lassen, sondern das Turbinenöl muss auch eine gute Schäumungswiderstandsfähigkeit haben, damit die eingeatmete Luft rechtzeitig wieder freigesetzt werden kann. 　　⑤Sondereigenschaften von Turbinenöl  Turbinenöl, das in einem gemeinsamen Schmiersystem für Kompressoren und Turbinen verwendet wird, bei denen Ammoniak als Komprimierungsmedium dient, muss ammoniakbeständig sein (Ammoniak-beständiges Turbinenöl). Um die Schmierung sowie Sicherheit der Hochdruck- und Hochgeschwindigkeitsanlagen sowie der Hydrauliksysteme in großen Generatoranlagen zu gewährleisten, ist es notwendig, Dampfturbinenöle zu verwenden, die über extreme Verschleißfestigkeit sowie entzündungshemmende Eigenschaften verfügen. In solche Dampfturbinenöle werden zudem Additive eingefügt, die eine hohe Belastbarkeit ermöglichen.