터빈 오일의 분류, 성능 및 선정

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　터빈 오일의 분류, 성능 및 선택 방법에 대해 코세이드 윤활유 검사원이 설명합니다. 터빈은 터보터빈이라고도 하며, 증기터빈과 가스터빈 등을 포함합니다. 이는 증기나 가스를 동력원으로 하는 회전식 열동력 기계로, 단일 기계의 출력이 크고 효율이 높으며, 작동이 안정적이고 수명도 긴 장점이 있습니다.증기 터빈의 주요 용도는 발전용 동력원으로 사용되는 것이며, 그로 인해 생산되는 전력은 전체 발전량의 약 80%를 차지합니다.증기터빈은 속도를 조절하여 작동할 수 있기 때문에, 다양한 펌프, 팬, 압축기, 선박의 프로펠러 등을 직접 구동하는 데 사용될 수 있습니다. 따라서 용도에 따라 증기터빈은 발전소용 증기터빈, 산업용 증기터빈, 선박용 증기터빈 등으로 분류됩니다.증기 터빈은 증기 발생기(보일러), 구동 장치(예: 발전기)는 물론 응축기, 히터, 펌프 등과 조화를 이루며 함께 작동하여 하나의 완성된 설비를 구성해야 합니다.가스 터빈도 압축기, 연소실, 터빈이라는 세 가지 주요 부품과 그에 따른 보조 장비들로 구성된 완전한 동력 장치입니다.터빈은 전력 산업, 석유화학, 철강, 대형 선박 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 　　1) 터빈 오일의 역할　증기 터빈과 가스 터빈에서 터빈 오일이 하는 역할은 동일하며, 주로 윤활, 냉각, 속도 조절의 기능을 합니다. 　　(1) 윤활 작용　윤활유 펌프를 통해 증기 터빈 오일이 증기 터빈 장치의 회전 베어링에 있는 주축과 베어링 표면 사이로 공급되어, 그 사이에 오일 웨지가 형성되면서 유체 윤활 작용을 수행합니다.또한, 터빈 오일은 기어 감속기와 속도 조절 장치와 같은 마찰 부품들에도 윤활을 제공해야 합니다. 　　(2) 냉각 및 열 방출
증기 터빈이 작동할 때는 회전 속도가 3000r/min에 달합니다. 이때 축과 윤활유의 내마찰로 인해 많은 열이 발생합니다. 또한 증기나 가스와 같은 터빈의 작동 매체도 그 열을 터빈 블레이드를 통해 베어링으로 전달합니다. 이러한 열이 제때 배출되지 않으면 터빈의 안정적인 작동에 심각한 영향을 미칠 수 있으며, 심한 경우 주축이 손상되는 사고까지 발생할 수 있습니다.따라서 터빈 오일은 윤활유 회로 내에서 지속적으로 순환하면서 베어링에서 열을 빼내어 냉각 작용을 수행함으로써, 베어링의 정상적인 작동 온도를 60℃ 이하로 유지시킵니다. 　　(3) 속도 조절 기능　터빈의 속도 조절 시스템에서 사용되는 터빈 오일은 사실상 유압 매체 역할을 하며, 제어 장치가 생성하는 압력을 전달함으로써 터빈의 작동 속도를 조절하는 역할을 합니다. 　　2) 터빈 오일의 성능 적절한 점도는 터빈 장치가 정상적으로 윤활되도록 하는 데 있어 중요한 요소입니다.터빈이 요구하는 윤활유의 점도는 터빈의 구조에 따라 달라집니다.압력 순환식 터빈의 경우 점도가 낮은 터빈 오일을 사용해야 합니다；오일 링을 이용해 윤활하는 소형 터빈의 경우, 회전축을 통한 열 전달로 인해 축 위의 오일 막의 접착력이 영향을 받으므로, 더 높은 점도를 가진 오일을 사용해야 합니다；감속 장치가 장착된 소형 증기 터빈 발전기 및 선박용 증기 터빈의 경우, 기어에 적절한 윤활이 이루어지도록 하기 위해 점도가 높은 오일을 사용해야 합니다.증기 터빈이 다양한 온도에서도 원활하게 윤활되도록 하기 위해서는, 증기 터빈 오일이 우수한 점도-온도 특성을 가져야 합니다. 일반적으로는 80~90 이상의 값을 요구합니다. 　　①우수한 산화 안정성　터빈 오일의 작동 온도는 그리 높지 않지만, 사용량이 많고 사용 기간도 길습니다. 또한 공기, 수분, 금속의 영향을 받아 산화 반응이 일어나면서 산성 물질과 침전물이 생성됩니다.산성 물질의 축적은 금속 부품을 부식시키고, 염류를 형성하며, 오일의 산화를 가속화하여 유화 방지 성능을 저하시킵니다；기름에 용해된 산화물은 기름의 점도를 높여, 윤활, 냉각 및 동력 전달 효과를 저하시킨다；침전된 산화물은 윤활 시스템을 오염시켜 냉각 효율을 떨어뜨리고, 오일 공급에도 문제를 일으킨다.따라서 터빈 오일은 우수한 산화 안정성을 가져야 하며, 사용 중에 노화되는 속도는 매우 느려야 하고, 사용 수명은 5~15년 이상이어야 합니다. 　　②우수한 유화 방지 성능: 증기 터빈이 작동하는 동안, 증기와 물이 축실이나 다른 부분들을 통해 터빈 오일 속으로 들어가게 됩니다. 만약 터빈 오일의 유화 방지 성능이 좋지 않다면, 유제가 형성되어 윤활 성능이 저하될 뿐만 아니라, 오일이 빠르게 산화되고 금속에 부식을 일으키게 됩니다.특히 압력 순환 방식으로 윤활유를 공급할 때, 증기 터빈 오일의 순환량이 많고 항상 난류 상태에 있어 물과 만나면 용해되기 쉽습니다. 따라서 용해 저항성은 증기 터빈 오일의 중요한 성능 중 하나입니다.증기 터빈 오일이 우수한 유화 방지 성능을 갖도록 하려면, 기본 오일은 철저하게 정제되어야 하며, 오일 내의 나프탈렌산, 젤라틴, 다환 방향족 탄화수소가 가능한 한 줄여져야 합니다. 　　③우수한 방청·방식 성능: 증기 터빈 장치의 윤활 시스템에 물이 들어가면, 오일이 유화되는 것은 물론 금속의 부식도 일어납니다. 특히 원양선용 증기 터빈 장치의 경우, 윤활유 냉각기에는 바닷물이 냉각 매체로 사용됩니다. 바닷물에는 염분이 많이 포함되어 있기 때문에, 냉각기에 누수가 발생하면 윤활 시스템의 금속 부품들이 심하게 부식될 수 있습니다.따라서 터빈 오일, 특히 원양 선박에 사용되는 터빈 오일은 우수한 방청 성능을 가져야 합니다.방청 터빈 오일은 일반적으로 고도로 정제된 광물성 기본 오일에 항산화제, 방청제, 금속 무활성화제, 소포억제제와 같은 첨가제를 혼합하여 만들어집니다. 　　④우수한 소포링 성능　터빈 오일은 순환 윤활 과정에서 다음과 같은 이유로 공기가 유입될 수 있습니다:　　(1) 오일 펌프의 누설； 　　(2) 오일 레벨이 너무 낮아서, 오일 펌프가 오일 표면 위로 드러나 있음； 　　(3) 윤활 시스템 환기 불량； 　　(4) 윤활유 탱크의 회유 과다； 　　(5) 오일 회수 라인의 오일 회수량이 과다함； 　　(6) 압력 조절 밸브의 오일 배출 속도가 너무 빠름； 　　(7) 기름에 불순물이 있음； 　　(8) 오일 펌프의 오일 공급량이 과다함. 　　증기 터빈이 흡입한 공기가 적시에 배출되지 않으면 거품이 생기게 되고, 이로 인해 오일 라인에 기체가 쌓여 오일 공급량이 부족해집니다. 그 결과 윤활 작용이 약화되고 냉각 효율도 떨어집니다. 심한 경우에는 오일 펌프가 공전하거나 속도 조절 시스템의 작동이 정상적으로 이루어지지 않을 수도 있습니다.터빈 오일이 거품을 일으키는 것을 방지하기 위해서는, 터빈의 운전 규칙을 준수하고 적절한 유지보수를 실시하여 가능한 한 공기가 오일 속으로 들어가지 않도록 해야 합니다. 또한, 터빈 오일은 우수한 소포성을 가져야 하며, 들어간 공기를 신속하게 제거할 수 있어야 합니다. 　　⑤터빈 오일의 특수한 성능 암모니아 가스를 압축 매체로 사용하는 컴프레서와 터빈이 공동으로 사용하는 윤활 시스템에 사용되는 터빈 오일은, 암모니아에 대한 내성을 가져야 합니다(암모니아 내성 터빈 오일).대형 발전기 세트의 고압·고속 시스템 및 유압 시스템의 윤활과 안전을 위해, 극압 내마모성과 방연성을 갖춘 증기 터빈 오일의 사용이 요구됩니다. 이러한 증기 터빈 오일에는 극압 내마모제가 첨가되어 있어 뛰어난 하중 지지 능력을 가집니다.