Użytkownicy stacjonarnych silników gazowych dobrze wiedzą jak ważną kwestią jest wybór właściwego oleju. Dlaczego to takie istotne i o czym trzeba pamiętać, gdy chcemy by jednostka napędowa służyła nam jak najdłużej? Jakie cechy musi mieć środek smarny, by sprostać wyzwaniu? W niniejszym artykule poszukamy odpowiedzi na tego typu pytania.
Zanim przejdziemy do olejów, pokrótce przybliżymy procesy, jakie mają miejsce w stacjonarnych silnikach zasilanych gazem.
Paliwa wykorzystywane w takich urządzeniach, często są mieszankami różnych związków chemicznych o odmiennym składzie, wartości opałowej oraz odporności na spalanie stukowe. Zawierają one zarówno składniki „energetyczne”, gwarantujące właściwy przebieg procesu spalania, jak i zanieczyszczania.
Co konkretnie można tu znaleźć? Przede wszystkim metan (MH4), który jest głównym nośnikiem energii. Istotną rolę odgrywa też wodór (H2), który dodatkowo podnosi wartość energetyczną paliwa. Są także węglowodory o budowie łańcuchowej, takie jak propan (C3H8) i butan (C4H10) oraz gazy obojętne, np.: dwutlenek węgla (CO2) i azot (N2). Ale to nie wszystko. W paliwach gazowych obecne mogą być także: związki siarki (S), związki krzemu (Si), siarkowodór (H2S), chlor (Cl), fluor (F) oraz pył.
Warto pamiętać o tym, iż skład paliwa gazowego nie jest stały i może się zmienić w trakcie pracy silnika. Efekt? Gdy rośnie udział substancji niepożądanych, bardzo prawdopodobne, że przełoży się to na zmniejszenie wydajności urządzenia. Co więcej, taki spadek jakości gazu może nawet skutkować uszkodzeniem jednostki napędowej lub szybszym zużywaniem się podzespołów w dłuższej perspektywie czasu.
Nie bez powodu przybliżyliśmy substancje, które znajdują się w paliwie gazowym. Jego skład oraz sposób działania stacjonarnych silników zasilanych gazem, stanowią poważne wyzwanie dla stosowanych tam środków smarnych. Problemów, którym trzeba stawić czoła, jest kilka.
Jednym z nich są zanieczyszczenia związkami siarki, które mogą prowadzić do szybko postępującego zakwaszenia oleju i przyspieszenia procesów korozyjnych.
Innym problemem jest wysoka temperatura spalania (charakterystyczna dla silników spalinowych zasilanych paliwami gazowymi), która przyczynia się do wzrostu w spalinach poziomu tlenków azotu. Te reagują z środkiem smarnym, co prowadzi do utleniania i nitrowania oraz zwiększenia lepkości.
Kolejną kwestią jest fakt, że silniki stacjonarne pracują w sposób ciągły, przy bardzo wysokim obciążeniu, co nasila proces utleniania, a także wpływa na mocne odparowywanie oleju, co z kolei wiąże się z koniecznością częstego stosowania dolewek.
Ogólnie rzecz biorąc od środków smarnych stosowanych do stacjonarnych silników zasilanych paliwami gazowymi wymagać należy m.in.:
Warto w tym miejscu dodać, iż nie ma jednego rodzaju oleju, który byłby w stanie sprostać wymogom różnych urządzeń. Wybierając środek smarny, należy brać pod uwagę konstrukcję jednostki napędowej oraz typ instalacji (brak lub obecność filtrów gazu) i skład paliwa.
Olej silnikowy to twór złożony i bardzo trudno jest zoptymalizować poszczególne jego cechy. Przykładem skomplikowanych zależności mogą być relacje pomiędzy cynkiem, wapniem i popiołem siarczanowym.
Konwencjonalna technologia oleju to kompromis
W standardowych olejach silnikowych spotkać możemy związki cynku (najczęściej występujący jako ZnDTP – dialkiloditiofosforany cynku). Jego działanie ma dwojaki charakter. Z jednej strony uzyskujemy większą odporność na utlenianie oraz ochronę silnika przed zużyciem ściernym i korozją. Z drugiej strony, w postaci tlenku cynku, wchodzi w skład popiołu siarczanowego, tworząc twarde osady na głowicy, denku tłoka, zaworach (obniżają one wydajność, mogą też prowadzić do niesprawności silnika).
Drugim ważnym czynnikiem jest występowanie detergentów, które zawierają związki wapnia. Ich działanie również jest dwuwymiarowe. Sprzyjają one obniżeniu kwasowości, co chroni przed korozją, do tego pomagają w utrzymaniu silnika w czystości. Gorszą wiadomością jest to, iż one także wpływają na wzrost ilości popiołu siarczanowego, związanego z siarczanem wapnia.
Podsumowując: zwiększenie udziału wymienionych składników gwarantuje lepszą zdolność do ochrony przed zużyciem ściernym, neutralizacji kwaśnych produktów spalania, utrzymania smarowanych elementów w czystości, ale ceną za to jest zwiększenie ilości niepożądanej substancji, jaką jest popiół siarczanowy.
Co wybrać? To niezwykle mocno zależy od rodzaju paliwa, którym zasilany jest silnik. W przypadku, gdy mamy do czynienia z paliwem czystym (np. gazem ziemnym) zwykle rekomenduje się stosowanie olejów niskopopiołowych, ponieważ konieczność do neutralizowania kwasów nie jest kluczowa. Gdy jednak gaz zawiera większą ilość szkodliwych substancji, takich jak siarka, chlor czy fluor, stawia się na skuteczniejszą neutralizację i dopuszczalne jest stosowanie produktów o wyższej zawartości popiołu siarczanowego. Czy istnieje jakieś rozwiązanie aby zaoferować skuteczną ochroną przy ograniczeniu popiołu siarczanowego?
Specjaliści z FUCHS opracowali technologię bezcynkową, która jest niejako odpowiedzią na opisane wcześniej dylematy producentów oleju do silników zasilanych paliwami gazowymi.
Pomysł polega na zastąpieniu cynku specjalnie przystosowanymi związkami wapnia. Pomimo zwiększenia ilości takich dodatków, zawartość popiołów siarczanowych utrzymana została na niskim poziomie. Do tego należy dodać, iż osady powstające z popiołu o takiej strukturze są zdecydowanie łagodniejsze, niż te, będące efektem spalania związków zawierających cynk. Oznacza to większą czystość komory oraz mniejsze zużycie elementów silnika.
Oleje bazujące na tej technologii mają zwiększoną zdolność do neutralizacji kwasów (nawet o 25%!), przy takiej samej zawartości popiołu jak produkty konwencjonalne. Przekłada się to na doskonałe właściwości antykorozyjne i antyoksydacyjne.
Dla osób korzystających z silników stacjonarnych na paliwo gazowe oznacza to między innymi:
Kluczową sprawą w przypadku olejów do silników stacjonarnych na gaz jest prawidłowy ich dobór. W praktyce producenci silników mają bardzo konkretne wymagania co do środka smarnego, co przekładają na konieczne do spełnienia normy. zaawansowany produkt, zwykle droższy, oferuje doskonałe parametry techniczne, co przekłada się na dłuższe okresy pomiędzy wymianamiZwróćmy też uwagę, że z jednej strony zaawansowany produkt, zwykle droższy, oferuje doskonałe parametry techniczne, zapewnia to dłuższe okresy pomiędzy wymianami, i redukuje koszty serwisów. Bardzo rozsądnym rozwiązaniem jest kontakt ze specjalistami w celu określenia czy zamierzony do zastosowania produkt jest rzeczywiście odpowiedni. W kolejnym kroku rekomendujemy regularny monitoring środka smarnego.
Regularne analizy używanego oleju pokazują stopień degradacji w postaci mierzalnych parametrów. Odchylenia parametrów jakościowych gazu lub różne tryby pracy generatora mogą być szybko kompensowane. Takie działania zapobiegają usterkom silnika i związanymi z nimi kosztami. O tym jednak w innym artykule…
