Maziva pro stacionární plynové motory

Z článku se dozvíte:

• O procesech, které doprovázejí spalování plynného paliva
• Jaké jsou požadavky na maziva pro stacionární motory
• Proč není možné vytvořit univerzální olej
• Co je technologie bez zinku a co poskytuje
• Jaké faktory ovlivňují správný výběr produktu

Plynné palivo – co obsahuje?

Než přijdeme k olejům, stručně si nastíníme procesy, které probíhají ve stacionárních motorech poháněných plynem.

Paliva používaná v takových motorech jsou často směsi velmi různých chemických sloučenin s různým složením, výhřevností a odolností proti klepání při spalování. Obsahují jak „energetické“ složky, které zajišťují správný průběh spalovacího procesu, tak i znečištění.

Na obrázku výše je schéma “bioplynové stanice”, jaké nedávno vyrostly v zemědělských podnicích. Zde se z biologického (odpadního) materiálu vyrábí tzv. bioplyn. Co přesně se v něm nachází – co obsahuje? V první řadě metan (CH₄), který je hlavním nosičem energie. Důležitou roli hraje i vodík (H₂), který navíc zvyšuje energetickou hodnotu paliva. Dále se zde vyskytují řetězcové uhlovodíky, jako je propan (C₃H₈) a butan (C₄H₁₀), a inertní plyny, jako je oxid uhličitý (CO₂) nebo dusík (N₂). To ale není vše. Plynná paliva mohou obsahovat také: sloučeniny síry (S), sloučeniny křemíku (Si), sirovodík (H₂S), chlor (Cl), fluor (F) a prach.

Je třeba si uvědomit, že složení plynného paliva není konstantní a může se během provozu motoru měnit. Důsledek? Když se podíl nežádoucích látek zvýší, je velmi pravděpodobné, že se to projeví snížením účinnosti zařízení. Navíc takové snížení kvality plynu může v dlouhodobém horizontu vést i k poškození motoru nebo k rychlejšímu opotřebení jeho součástí.

Jaká jsou riziko pro olej v plynových motorech?

Není náhodou, že jsme uvedli látky obsažené v plynném palivu. Jeho složení a způsob fungování stacionárních plynových motorů představují vážnou výzvu pro maziva, která se v nich používají. Existuje několik problémů, které je třeba řešit.

Jedním z nich je kontaminace sloučeninami síry, která může vést k rychle postupujícímu okyselování oleje a urychlení korozních procesů.

Dalším problémem je vysoká teplota spalování (charakteristická pro spalovací motory poháněné plynnými palivy), která přispívá ke zvýšení hladiny oxidů dusíku ve výfukových plynech. Ty reagují s olejem, což vede k oxidaci a nitraci a ke zvýšení viskozity.

Dalším problémem je skutečnost, že stacionární motory pracují nepřetržitě, při velmi vysokém zatížení, což zintenzivňuje oxidační proces a také přispívá k silnějšímu odpařování oleje, což je zase spojeno s potřebou častého doplňování.

Který olej je pro uvedené úkoly nejlepší?

Obecně platí, že by maziva používaná ve stacionárních motorech poháněných plynnými palivy měla mít mimo jiné:

• zvýšenou odolnost vůči vysokým provozním teplotám;
• vysokou odolnost vůči stárnutí;
• neutralizační vlastnosti;
• snížený sklon k tvorbě usazenin ve spalovacím prostoru;
• nízké odpařování.

Zde je třeba dodat, že neexistuje jediný typ oleje, který by byl schopen splňovat požadavky různých zařízení. Při výběru oleje je třeba zohlednit konstrukci motoru a typ instalace (nepřítomnost nebo absence plynových filtrů) a složení paliva.

Zinek a vápník versus síranový (sulfátový) popel

Motorový olej je komplexní produkt a je velmi obtížné optimalizovat jeho jednotlivé vlastnosti. Příkladem komplexních závislostí je vztah mezi zinkem, vápníkem a síranovým popelem.
Konvenční technologie olejů je kompromis!

Ve standardních motorových olejích se nacházejí sloučeniny zinku (nejčastěji se vyskytují jako ZnDTP – dialkyldithiofosfáty zinečnaté). Jejich účinek je dvojí. Na jedné straně získáme větší odolnost proti oxidaci a ochranu motoru před abrazivním opotřebením a korozí. Na druhé straně je ve formě oxidu zinečnatého součástí sulfátového popela, vytváří tvrdé usazeniny na hlavě, dně pístu a ventilech (ty snižují účinnost a mohou vést i k poruše motoru).

Druhým důležitým činitelem je přítomnost detergentů, které obsahují sloučeniny vápníku. Jejich působení je také dvojí. Pomáhají snižovat kyselost, což chrání před korozí, a také pomáhají udržovat motor čistý. Špatnou zprávou je, že také zvyšují množství sulfátového popela spojeného se síranem vápenatým.

Shrnutí: zvýšení podílu výše uvedených složek zaručuje lepší schopnost ochrany před abrazivním opotřebením, neutralizaci kyselých produktů spalování a udržování čistoty mazaných povrchů, ale cenou za to je zvýšené množství nežádoucí látky, kterou je sulfátový popel.

Co si vybrat? Velmi záleží na druhu paliva, kterým je motor poháněn. V případě čistého paliva (např. “sladkého” zemního plynu) se obvykle doporučuje používat nízkopopelnaté oleje, protože nutnost neutralizace kyselin není zásadní. Pokud však plyn obsahuje větší množství škodlivých látek, jako je síra, chlor nebo fluor, používá se účinnější neutralizace a je přípustné používat produkty s vyšším obsahem sulfátového popela. Existuje řešení, které by nabídlo účinnou ochranu a zároveň omezilo síranový popel?

Technologie bez zinku – o co jde?

Specialisté společnosti FUCHS vyvinuli technologii bez obsahu zinku, která je jakousi odpovědí na dříve popsaná dilemata výrobců olejů pro motory poháněné plynnými palivy. Myšlenkou je nahradit zinek speciálně upravenými sloučeninami vápníku. Navzdory zvýšení množství těchto přísad se obsah sulfátového popela udržel na nízké úrovni. K tomu je třeba také dodat, že usazeniny vzniklé z popela této struktury jsou rozhodně mírnější než usazeniny vzniklé spalováním sloučenin obsahujících zinek. To znamená větší čistotu spalovacího prostoru a menší opotřebení součástí motoru.

Oleje vyrobené touto technologií mají zvýšenou schopnost neutralizovat kyseliny (až o 25 %!) při stejném obsahu popela jako běžné produkty. To se promítá do vynikajících antikorozních a antioxidačních vlastností.

Pro uživatele stacionárních plynových motorů to mimo jiné znamená:

• delší intervaly výměny oleje;
• minimalizované úsady;
• účinnější ochrana proti opotřebení.

Klíčovým problémem v případě olejů pro stacionární plynové motory je jejich správný výběr. V praxi mají výrobci motorů velmi specifické požadavky na oleje, což se promítá do norem, které musí být splněny. Pokročilý produkt, obvykle dražší, nabízí vynikající technické parametry, což se projevuje delšími intervaly mezi výměnami a snižuje náklady na servis. Velmi rozumným řešením je kontaktovat specialisty, aby zjistili, zda produkt navrhovaný k použití je skutečně vhodný. V dalším kroku doporučujeme pravidelné sledování oleje.

Pravidelné analýzy použitého oleje ukazují stupeň degradace ve formě měřitelných parametrů. Odchylky v parametrech kvality plynu nebo různé provozní režimy generátoru tak lze rychle kompenzovat. Taková opatření zabraňují poruchám motoru a souvisejícím nákladům. Ale o tom více v jiném článku…