SIGMA

Ekonomiczna eksploatacja biogazowni jest niezbędna dla każdego operatora, zwłaszcza w czasach niepewnych przyszłych dotacji. W szczególności kosztowne części zamienne i materiały eksploatacyjne, takie jak płyny do silnika, mogą mieć ogromny wpływ na całkowity koszt posiadania, a tym samym obniżyć komercyjny wynik operacyjny.

Długa żywotność oleju silnikowego jest często wybieranym podejściem do optymalizacji całkowitych kosztów eksploatacji.

W dalszej części przedstawiono analizę i krytyczną kwestionację tego podejścia w odniesieniu do całkowitych kosztów eksploatacji silnika zasilanego biogazem.

Podczas fermentacji beztlenowej na biogaz powstaje zmienna proporcja siarkowodoru (H₂S), który w procesie spalania reaguje z dwutlenkiem siarki (SO₂) i/lub trójtlenkiem siarki (SO₃) i jako kwaśny produkt uboczny spalania prowadzi do korozji na powierzchniach metalowych wewnątrz silnika.

Nawet jeśli kwaśne składniki gazu można zredukować, ale nie całkowicie wyeliminować poprzez oczyszczenie lub przefiltrowanie gazu przed jego spaleniem, jednym z głównych zadań oleju smarowego do silników biogazowych jest neutralizacja związków kwaśnych. Zapobiega to korozji silnika i oszczędza operatorom konieczności dokonywania nieplanowanych, kosztownych zakupów części zamiennych (tłoków, pierścieni tłokowych, tulei cylindrowych, różnych łożysk, zaworów itp.) oraz przestojów związanych z konserwacją silnika.

TBN (całkowita liczba zasadowa) smaru jest wskaźnikiem zdolności smaru do neutralizacji kwasów powstających podczas procesu spalania. Jest mierzony na dwa różne sposoby zgodnie z normami ASTM (ASTM D2896 i ASTM D4739) i jest podawany w mg KOH / g.

Jeśli chodzi o metody analizy (ASTM D2896 i ASTM D4739), należy zauważyć, że w ASTM D2896 titrant rejestruje zarówno mocne, jak i słabe zasady. Z drugiej strony ASTM D4739 wykorzystuje mniej kwaśny titrant, który rejestruje tylko silne, aktywne zasady, które służą jako rezerwa alkaliczna. Oznacza to, że ASTM D4739 daje niższy TBN niż ASTM D2896, ale z drugiej strony daje bardziej realistyczny obraz stanu oleju podczas pracy.

Najważniejszymi dodatkami zapewniającymi rezerwę alkaliczną są detergenty na bazie alkoholu, w tym między innymi sulfoniany, feniany i salicylany wapnia, sodu i/lub magnezu, powszechnie uważane za zawartość popiołu w oleju. Warto w tym miejscu wspomnieć, że należy wziąć pod uwagę nie tylko poziom wartości TBN w świeżym oleju, ale także skład związków dodatkowych, które tworzą rezerwę alkaliczną, ponieważ w zależności od składu neutralizowane są wszystkie kwasy, a nie tylko kwasy szkodliwe. Neutralizacja wszystkich kwasów prowadzi do szybszego, wykładniczego wyczerpywania się rezerwy alkalicznej niż jest to konieczne, a oczekiwany efekt w postaci wydłużenia żywotności może zostać w ten sposób zmniejszony.

W reakcji chemicznej neutralizacji powstają siarczany z zastosowanych dodatków alkalicznych (wapń, sód, magnez), które osadzają się w postaci białawego ciała stałego w komorze spalania silnika (tłoki, zawory) oraz na świecach zapłonowych. Gromadzą się z czasem, tworząc warstwę, która staje się grubsza. To zwiększanie grubości warstwy może wywołać kilka efektów w silniku:

Ze względu na ciśnienie i temperaturę podczas procesu spalania, poszczególne elementy mogą oderwać się od tej warstwy, zostać uwięzione między tłokiem a tuleją cylindrową, pozostawić głębokie rysy we wnętrzu tulei, a tym samym uszkodzić honowanie krzyżowe. Ponieważ funkcją honowania poprzecznego jest utrzymywanie smarowania powierzchni tulei, uszkodzone honowanie krzyżowe zwiększa zużycie oleju i prowadzi do zwiększonego zużycia mechanicznego tulei, pierścieni tłokowych i samych tłoków.

Zmniejszona swoboda ruchu pierścieni tłokowych, co prowadzi do gorszego uszczelnienia. Może to zmniejszyć kompresję w silniku, co zmniejsza wydajność silnika i zwiększa zużycie paliwa.

Zwiększająca się grubość warstwy zmniejsza objętość komory spalania, a tym samym zmienia się stopień sprężania mieszanki paliwowo-powietrznej podczas spalania. Może to spowodować wstępny zapłon i stukanie.

Jeśli grubość warstwy jest nierówna, równomierne odprowadzanie ciepła nie jest gwarantowane. Miejscowe nagrzewanie się skraca żywotność podstawowych elementów silnika.

Miejscowe osady między powierzchniami gniazda zaworu a zaworem mogą utrudniać całkowite zamknięcie zaworów i prowadzić do pęknięć zaworów (podpalanie, orynnowanie).

Zwiększone osady na świecach zapłonowych i związane z tym skrócenie okresów między wymianami świec zapłonowych.

Wszystkie przedstawione możliwe konsekwencje mogą skutkować kosztownym zaopatrzeniem w części zamienne i utratą zysków z powodu przestojów konserwacyjnych.

Jeśli weźmie się pod uwagę również określone limity mocy granicznej dla oleju smarowego poszczególnych producentów silników, różni producenci silników nie podają wartości w mg KOH / g jako wartości granicznej TBN dla wymiany oleju smarowego, ale raczej procent wartości TBN świeżego oleju. Biorąc pod uwagę wykładniczy spadek TBN, rzekoma przewaga wysokiego TBN jest znacznie zmniejszona o procentowy limit potępienia.

Rozważając opisane powyżej ryzyka mechaniczne i kosztowe, wykładniczą redukcję produktu o wysokiej zawartości TBN oraz koszty przestojów, należy zauważyć, że głównymi kryteriami dla oleju smarowego do stosowania w silniku zasilanym biogazem musi być równowaga między maksymalną żywotnością a maksymalną zdolnością neutralizacji przy jednoczesnym unikaniu opisanych zagrożeń.

W celu opracowania odpowiedniego oleju silnikowego można stwierdzić, że TBN musi być utrzymywany na jak najniższym poziomie, aby uniknąć opisanego ryzyka, ale wystarczająco wysokim i ważniejszym w prawidłowej równowadze z wytrzymałymi olejami bazowymi i innymi odpowiednimi dodatkami, aby zapewnić długie okresy między wymianami oleju, zapewniając jednocześnie funkcje ochronne silnika. Jeśli działaniu dobrze zbilansowanego oleju smarowego w silniku biogazowym towarzyszą profesjonalne i regularne analizy zużytego oleju oraz przeglądy boroskopowe, można osiągnąć znaczący pozytywny wpływ na całkowity koszt posiadania przy jednoczesnym utrzymaniu okresów między wymianami oleju na wysokim poziomie.

Podsumowując, pierwsza strona medalu pokazuje, że TBN i zawartość popiołu są ważne dla silnika biogazowego w celu ochrony przed korozją i są kluczowym czynnikiem wpływającym na okresy między wymianami oleju. Druga strona medalu pokazuje jednak, że wysoki TBN nie jest wystarczający i bardziej prawdopodobne, że przyniesie efekt przeciwny do zamierzonego, aby chronić silnik, ograniczyć kosztowne ryzyko i uzyskać oszczędności w kosztach operacyjnych w długoterminowej eksploatacji silnika.

Biorąc pod uwagę obie strony medalu, wysokiej jakości, dobrze zbilansowany środek smarny w połączeniu z profesjonalnymi usługami ma kluczowe znaczenie dla długowieczności i oszczędności.

You must be logged in to post a comment.