Турбинные масла представляют собой смазочные масла с широкой областью применения – кроме использования в качестве смазочного материала для подшипников и редукторов в паровых турбинах и гидротурбинах, качестве рабочего масла тормозной системы, они также применяются в компрессорах, вентиляторах и пр. механизмах. Как правило, турбинные масла состоят из базовых парафиновых масел высокой степени очистки, к которым добавляются различные комбинации присадок, придающие маслам необходимые эксплуатационные характеристики.
Существует 2 вида турбинных масел – с присадками и без присадок, классифицируются японской системой промышленных стандартов по стандарту K 2213.
9-1 Необходимые свойства, которыми должны обладать турбинные масла
У турбинных масел достаточно широкое предназначение, и, поскольку они должны выполнять роль смазочного материала для подшипников, зубчатых передач, компрессоров и пр. механизмов при различных условиях, к ним предъявляются следующие требования:
(1) Обладать степенью вязкости, соответствующей (подходящей) температурным условиям эксплуатации
(2) Обладать антиоксидантными свойствами и стабильностью к термоокислению
(3) Обладать высокими антикоррозийными свойствами
(4) Обладать высокой деэмульгирующей способностью и обеспечивать хорошую водоотделяющую способность
(5) Обладать высокими противоизносными свойствами
(6) Обладать высокими антипенными свойствами.
Обычно базовые масла высокой степени очистки обладают хорошими деэмульгирующими способностями, однако при добавлении антикоррозийной присадки способность к деэмульгированию понижается, поэтому очень важно соблюдать нужный баланс.
Воздушная пена, являясь причиной окисления масла, также наносит вред процессу смазки и приводит к избыточным потерям масла из масляного бака, поэтому важно и необходимо, чтобы масло обладало антипенными свойствами. И обычно в качестве такой присадки добавляется гаситель пены силиконового происхождения, который быстро гасит образующуюся пену.
Так как турбины эксплуатируются в течение длительного времени, то этот фактор усиливает окисление масла.
На судах преимущественно применяются турбины, оборудованные редукторами с зубчатыми передачами, для смазки главных (ведущих) подшипников турбины, редуктора, подшипников, наружных колец подшипников и зубчатых колес используется одно и то же турбинное масло с присадками.
Из-за того, что по мере увеличения мощности судовых турбин и с уменьшением их размеров нагрузка на редукторную передачу увеличилась и стала достаточно высокой, возникла необходимость добавить дополнительно турбинным маслам присадку «экстремальных нагрузок» и масла с такими присадками обозначаются как «турбинное масло для экстремальных нагрузок» (EXTREME PRESSURE)
Следовательно, процесс разложения масла происходит постепенно, шаг за шагом. Этот процесс выражается в изменении цвета от красного к красно-коричневому и затем к черному, и появлением раздражающего запаха. На этой стадии увеличивается кислотное число, образуются шламы, и понижаются антипенные, антикоррозийные, деэмульгирующие свойства.
Так как в некоторой степени можно контролировать процесс разложения масла, уделяя внимание тех. состоянию системы смазки в обычном рабочем режиме турбины, ниже указываются несколько моментов, на которые нужно обращать внимание при периодических проверках состояния системы смазки.
Перед заливкой масла, путем промывки или продувки необходимо удалять посторонние вещества, также важно предпринимать меры по защите от проникновения посторонних веществ снаружи через воздушную вентиляционную систему.
Конечно, невозможно совсем избежать попадания в систему смазки посторонних веществ, поэтому важно регулярно извлекать из системы смазки пробные образцы, либо производить регулярный техосмотр фильтров и моющего оборудования, а также важно производить чистку системы.
Например, если во внутреннюю насосную часть системы поступает воздух, то масло начинает пениться, при недостаточной герметичности уплотнителей происходит соединение с водой и паром, если масляный трубопровод соприкасается с участками с высокой температурой, то температура масла будет повышаться, если концы труб, по которым возвращается масло находятся выше уровня масла, то происходит примешивание воздуха, и любой из этих факторов ускоряет ухудшение эксплуатационных параметров турбинных масел, поэтому расположению трубопровода и конструкции турбины нужно уделять достаточное внимание.
При ремонте магистральных газопроводов необходимо выполнять правила техники безопасности, изложенные в ГОСТах, ОСТах системы стандартов безопасности труда (ССБТ) и других нормативных документах.
Основные производственные опасности и вредности на объекте состоят в следующем:
* на сравнительно узкой полосе, в рабочей зоне одновременно производятся работы и осуществляются транспортные операции, что приводит к сосредоточению в отдельных местах большого числа механизмов и движению транспорта мимо двигающихся людей в стесненных условиях;
* опасные работы, связанные с опусканием в траншею плетей из труб и т.п.;
* насыщение воздуха вредными газами, парами бензина, пыльными брызгами изоляционной мастики при проведении изоляционных работ;
* возможность поражения электрическим током при проведении сварочных работ;
* работы зачастую проводятся в темное время суток без достаточного освещения рабочей зоны и рабочих мест.
Поэтому строительная площадка, участки работ, рабочие места, проезды и подходы к ним в темное время суток должны быть освещены соответственно. Освещенность должна быть равномерной, без слепящего действия осветительных приспособлений на работающих. При сборочно-сварочных работах для освещения рабочих мест в темное время суток должны применяться стационарные светильники напряжением 220 В, подвешенные на высоте не менее 2,5 м. Напряжение переносных светильников не должно превышать 12В.
Процессами повышенной опасности при строительстве трубопроводов являются - погрузка, выгрузка труб и трубных секций подъёмными средствами, транспортировка их трубовозами и плетевозами.
На эксплуатируемом объекте основными взрывопожароопасными, вредными и токсичными веществами являются: газ, этилмеркаптан (одорант), метанол.
Обслуживающий персонал, работая на действующем объекте, должен знать состав, основные свойства газов и его соединений. Действие вредных веществ, применяемых в производстве, на организм человека зависит от токсических свойств вещества, его концентрации и продолжительности воздействия. Профессиональные отравления и заболевания возможны только в том случае, если концентрация токсичного вещества в воздухе рабочей зоны превышает определенный предел.
Таблица 6 - Сведения об опасных веществах на объектах ООО «Газпром трансгаз Чайковский»
Наименование опасного вещества |
Класс опасности |
Характер воздействия на человека |
|
Газ природный (свыше 90% -метан) |
Природный газ относится к воспламеняющимся газам (приложение 2 к ФЗ-116 от 21.07.97) Главные опасности для человека связаны: с возможной утечкой и воспламенением газа с последующим воздействием тепловой радиации на людей; с высоким давлением газа в трубопроводах и сосудах, при разгерметизации которых возможно осколочное поражение людей; с удушьем при 15-16%-м снижении содержания кислорода в воздухе, вытесненного газом. |
||
Масло турбинное Тп-22с |
Масло турбинное относится к горючим жидкостям, используемым в технологическом процессе (приложение 2 к ФЗ-116 от 21.07.97). Главные опасности связаны: с возможной утечкой и воспламенением масла с последующим развитием пожара и воздействием тепловой радиации на людей; c возможностью попадания масла на кожу, в глаза, что вызывает их раздражение. |
||
Одорант природного газа, поступающего в систему коммунального распределения после ГРС (этилмеркаптан) |
Одорант относится к токсичным веществам (приложение 2 к ФЗ-116 от 21.07.97). В зависимости от количества воздействующего на человека одоранта и индивидуальных особенностей организма возможны: головная боль, тошнота, судороги, паралич, остановка дыхания, смерть |
||
Метанол (средство предотвращения гидратообразования) |
Метанол относится к токсичным веществам (приложение 2 к ФЗ-116 от 21.07.97). 5-10 гр. приема метанола внутрь вызывает тяжелое отравление, сопровождающееся головной болью, головокружением, тошнотой, болью в желудке, общей слабостью, мельканием в глазах или потерей зрения в тяжелых случаях. 30 г является смертельной дозой |
Природный газ - бесцветная смесь легких природных газов, легче воздуха, не обладает ощутимым запахом (для придания запаха добавляют одорант). Пределы взрываемости 5,0... 15,0 % объемных. ПДК в воздухе производственных помещений 0,7 % объемных, в пересчете на углеводороды 300 мг/м 3 . Температура самовоспламенения 650°С.
При больших концентрациях (более 10 %) действует удушающе, так как возникает кислородная недостаточность, в результате повышения концентрации газа (метана) до уровня не ниже 12 % переносится без заметного действия, до 14 % приводит к легкому физиологическому расстройству, до 16 % вызывает тяжелое физиологическое действие, до 20 % - уже смертельно опасное удушье.
Этилмеркаптан (одорант) - употребляются для придания запаха газам, транспортируемым по магистральному газопроводу, даже в небольших концентрациях вызывают головную боль и тошноту, а в высоких концентрациях действуют на организм подобно сероводороду в значительной концентрации токсичен, действует на центральную нервную систему, вызывая судороги, паралич и смерть.. ПДК этилмеркаптана в воздухе рабочей зоны 1 мг/м 3 .
Одорант легко испаряется и горит. Отравление возможно при вдыхании паров, всасывании через кожу. По своей токсичности он напоминает сероводород.
Концентрация паров этилмеркаптана 0,3 мг/м 3 - является предельной. Пары этилмеркаптана в определенной смеси с воздухом образует взрывчатую смесь. Пределы взрываемости 2,8 - 18,2%.
Метан - в чистом виде не токсичен, но при содержании его в воздухе 20 % и более наблюдается явление удушья, потеря сознания и смерть. Предельные углеводороды с увеличением молекулярного веса проявляют больше токсичных свойств. Так пропан вызывает головокружение при двухминутном пребывании в атмосфере, содержащей 10 % пропана. ПДК (предельно допустимая концентрация) равна 300 мг/м 3 .
Этилмеркаптан взаимодействует с железом и его окислами, образуя склонные к самовозгоранию меркантиды железа (пирофорные соединения).
Чтобы обеспечить безопасные условия для выполнения различных видов строительно-монтажных работ и исключить травматизм, рабочие и инженерно - технический персонал обязаны хорошо знать и соблюдать основные правила техники безопасности.
В связи с этим, рабочие и инженерно - технический персонал, занятые на строительстве или ремонте трубопроводов, проходят обучение по своей специальности и правилам техники безопасности. Проверку знаний оформляют соответствующими документами согласно действующим отраслевым положениям о порядке проверки знаний правил, норм и инструкций по охране труда.
До начала работ по ремонту газопроводов организация, эксплуатирующая газопровод, обязана:
* дать письменное разрешение на производство работ по ремонту газопровода;
* очистить полость газопровода от конденсата и отложений;
* выявить и обозначить места утечки газа;
* отключить газопровод от действующей магистрали;
* выявить и обозначить места залегания газопровода на глубине менее 40 см;
* обеспечить связью ремонтно-строительные участки с диспетчерской, ближайшей компрессорной станцией, ближайшим домом обходчика и другими необходимыми пунктами;
* обеспечить техническую и пожарную безопасность при ремонтных работах.
После отключения и снятия давления в газопроводе производятся планировочные и вскрышные работы.
Вскрытие газопровода производят вскрышным экскаватором с соблюдением следующих условий безопасности:
* вскрытие газопровода необходимо вести на 15-20 см ниже нижней образующей, что облегчает строповку трубы при ее подъеме из траншеи;
* запрещается производство других работ и нахождение людей в зоне действия рабочего органа вскрышного экскаватора.
Расположение механизмов и других машин около траншеи должно быть за призмой обрушения грунта.
Огневые работы на газопроводе следует производить в соответствии с требованиями Типовой инструкции по безопасному ведению огневых работ на газовых объектах Мингазпрома СССР, 1988.
К электросварочным работам допускаются электросварщики, прошедшие установленную аттестацию и имеющие соответствующие удостоверения. При работе с очистной машиной необходимо следить за тем, чтобы на ней был установлен пенный или углекислый огнетушитель.
Исходные данные к разделу «Социальная ответственность»: | ||
1. Характеристика объекта исследования (вещество, материал, прибор, алгоритм, методика, рабочая зона) и области его применения | Объектом исследования являются горные породы, разных видов. Основное оборудование для исследования; Зарядное устройство, генератор импульсных напряжение (ГИН), камера для создания высоких давлении (7 МПа). Методика исследования; на горные породы будет подаваться импульсное напряжение 250 – 300 кВ. Максимальное давление, приложенное на горные породы 7МПа Рабочей зоной является лаборатория №11 ИФВТ ТПУ. Исследования и экспериментальные работы ведутся высоковольтном зале. | |
Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке: | ||
1. Производственная безопасность 1.1. Анализ выявленных вредных факторов при разработке и эксплуатации проектируемого решения в следующей последовательности: - физико-химическая природа вредности, её связь с разрабатываемой темой; - действие фактора на организм человека; - приведение допустимых норм с необходимой размерностью (со ссылкой на соответствующий нормативно-технический документ); - предлагаемые средства защиты; - (сначала коллективной защиты, затем – индивидуальные защитные средства). 1.2. Анализ выявленных опасных факторов при разработке и эксплуатации проектируемого решения в следующей последовательности: - механические опасности (источники, средства защиты; - термические опасности (источники, средства защиты); - электробезопасность (в т.ч. статическое электричество, молниезащита – источники, средства защиты); - пожаровзрывобезопасность (причины, профилактические мероприятия, первичные средства пожаротушения). | Вредные факторы: содержание летучих органических примесей (трансформаторное масло), электромагнитное излучение в широком спектре, шум, неблагоприятные условия микроклимата рабочей зоны. Опасные факторы: электрический ток, пожар, работа с повышенным давлением. | |
2. Экологическая безопасность: - защита селитебной зоны - анализ воздействия объекта на атмосферу (выбросы); - анализ воздействия объекта на гидросферу (сбросы); - анализ воздействия объекта на литосферу (отходы); - разработать решения по обеспечению экологической безопасности со ссылками на НТД по охране окружающей среды. | Негативное воздействие на окружающую среду отсутствует. Все материалы, используемые в сборочных работах, является экологически безопасными | |
3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях: - перечень возможных ЧС при разработке и эксплуатации проектируемого решения; - выбор наиболее типичной ЧС; - разработка превентивных мер по предупреждению ЧС; - разработка действий в результате возникшей ЧС и мер по ликвидации её последствий. | Возможные чрезвычайные ситуации при выполнении проекта являются: замыкание остаточных зарядов, воспламенение рабочей жидкости. Превентивные меры по предупреждению ЧС: применение изоляции, недоступность токоведущих частей, изоляция электрических частей от земли. Действия в результате возникшей ЧС и ликвидации ее последствий должны быть описаны в каждой инструкции охраны труда. | |
4. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности: - специальные (характерные при эксплуатации объекта исследования, проектируемой рабочей зоны) правовые нормы трудового законодательства; - организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны. | Расстояния между рабочими зонами, параметры освещения и микроклимата соответствуют нормам. Эффективный и безопасный труд возможен только в том случае, если производственные условия на рабочем месте отвечают всем требованиям международных стандартов в области охраны труда. | |
Задание выдал консультант:
Задание принял к исполнению студент:
Введение
В данном разделе будет рассматриваться безопасность и экологичность исследования процессов разрушения горных пород импульсным напряжением при давлении до 7 МПа.
На данный момент наблюдается увеличение объемов работ горнорудной и нефти газовой промышленности. Возникает необходимость поиска совершенно нового способа бурение, который должен быть экономичнее и эффективнее, по сравнению с традиционными способами бурения. Многим критериям эффективного способа разрушения горных пород и руд отвечает электроимпульсных способ, использующий для разрушения твердых диэлектрических и полупроводящих материалов энергию импульсного электрического разряда при их непосредственном электрическом пробое. При углубление буровой коронки, давление на его конце будет увеличивается. В связи с этим ведутся работы по изучению разрушения горных пород, на импульсным напряжение при повышенных давлениях.
Объектом исследования является горные породы разных видов (песчаник, гранит, известняк). На горные породы будут приложены импульсное напряжения, максимальное давлении 7 МПа. Амплитуда напряжения 250 – 300 кВ. Структурная схема оборудовании необходимых для исследования указанный на рисунке 1.
Рисунок 1. Структурная схема оборудовании для провидения исследования.
Для того чтобы канала разряда внедрился в твердо тело, поверхность твердого тела (образца) должна быть заполнена жидким диэлектриком. В качестве такого диэлектрика был взято трансформаторное масло.
Рабочей зоной является Высоковольтный зал, лабораторий №11, ИФВТ.
Камера для проведения исследования показана на рисунке 2. Камера будет находится под давлением 7 МПа, и будет наполнена трансформаторным маслом.
|
|
|
|
Рисунок 2. Камера для проведения испытании
1 Высоковольтный ввод; 2 Корпус; 3 Платформа для образцов; 4 Экранирующая сетка и поликарбонатная защита;
Техногенная безопасность
1.1 Анализ выявленных вредных факторов при разработке и эксплуатации проектируемого решения в следующей последовательности:
Воздействие вредных веществ (трансформаторное масло);
Электромагнитное поле;
Повышенный уровень шума;
Неблагоприятные условия микроклимата рабочей зоны;
Воздействие вредных веществ (трансформаторное масло);
Трансформаторное масло - очищенная фракция нефти, получаемая при перегонке, кипящая при температуре от 300 ° С до 400 ° С. В зависимости от происхождения нефти обладают различными свойствами и эти отличительные свойства исходного сырья отражаются на свойствах масла. Оно имеет сложный углеводородный состав со средним весом молекул 220-340 а.е., и содержит основные компоненты, приведенные в таблице 1.
Таблица 1. Основные компоненты трансформаторного масло
Из основных характеристик масла отметим, что оно горючее, биоразлагаемое, практически не токсичное, не нарушающее озоновый слой. Плотность масла обычно находится в диапазоне (0.84-0.89) ×10 3 кг/м 3 .
Вредное воздействие от трансформаторного масло проявляется в том, что при замене образцов исследования, которые пропитаны трансформаторным маслом (все это происходит вручную) могут пропитается в ткань, кровеносные сосуды человека.
Для защиты человека от вредных факторов, применяется средства индивидуальной защиты; перчатки (ПЕР107).
Таблица 2. Характеристики перчаток ПЕР107
Маслобензостойкие перчатки обладают отличной стойкостью к нефти и нефтепродуктам. Рекомендуются для использования при переноске жирных и покрытых маслами предметов, обслуживании техники. Обеспечивают хороший захват на промасленных поверхностях. Изготавливаются из высококачественного двухслойного ПВХ на трикотажной основе.
Электромагнитное поле
Последствиями воздействия электромагнитного излучения на организм человека являются функциональные нарушения со стороны нервной системы, проявляющиеся в виде вегетативных дисфункций неврастенического и астенического синдрома. Лица, продолжительное время находившиеся в зоне электромагнитного излучения, имеют жалобы на слабость, раздражительность, быструю утомляемость, ослабление памяти, расстройства сна.
Гигиенические нормативы пребывания в электрическом поле, установленные исходя из непосредственного (биологического) воздействия на человека, приведены в таблице 3
Таблица 3. Гигиенические нормативы пребывания в электрическом поле СанПиН 2971-84
Создание безопасных условий для проведения исследовательских работ в условиях влияния действующих электромагнитных полей сводится к обеспечению допустимых уровней напряженности электрического поля и наведенного напряжения на рабочих местах; ограничению времени пребывания в зоне повышенной напряженности; соблюдению нормируемых расстояний до элементов, которые могут оказаться под опасным потенциалом; устройству защитного заземления; применению средств коллективной и индивидуальной защиты.
Так как источник электромагнитных полей находится в металлическом корпусе (Рисунок 2; 2), также изолирован металлической сеткой и поликарбонатным слоем (Рисунок 2; 4), являющимся защитным экраном от электромагнитного поля. В связи с этим величина электромагнитного излучения незначительна Е ≤ 5 кВ/м, нет необходимости в использовании дополнительных средств коллективной и индивидуальной защиты.
Повышенный уровень шума
Вредное воздействие шума не ограничивается влиянием только лишь на органы слуха. Повышенный шумовой раздражитель негативно влияет на нервную систему человека, сердечно – сосудистую систему, вызывает сильное раздражение. Повышенный шум может стать причиной бессонницы, быстрого утомления, агрессивности, влиять на репродуктивную функцию и способствовать серьезному расстройству психики.
Основным источником шума является ГИН, и камера для исследования. Характер шума тональный, в спектре шума имеются явно выраженные дискретные тона. Уровень шума превышает предельно допустимы уровень шума на рабочем месте, L доп ≤ 150 дБА . В качестве индивидуальной защиты применяется наушники champion (С1002), которая находится на балансе лабораторий №11, ИФВТ
Соблюдение ПДУ шума не исключает нарушения здоровья у сверхчувствительных лиц.
Турбинные масла предназначены для смазывания и охлаждения подшипников различных турбоагрегатов: паровых и газовых турбин, гидротурбин, турбокомпрессорных машин.
Эти же масла используют в качестве рабочих жидкостей в циркуляционных системах, гидравлических системах различных промышленных механизмов.
Какие свойства особенно важны?
Во-первых, высокую окислительную стойкость, малое осадкообразование, водостойкость, т.к. вода может оказаться в системе смазки в процессе работы, антикоррозионная защита.
Эти рабочие качества получаются благодаря применению качественной нефти, тщательной очистки перед добавлением пакета присадок, повышающих противоокислительные, противокоррозионные и даже противоизносные технические свойства.
Турбинное масло в паровых турбинах, электрических насосах и турбонасосах должно соответствовать таким стандартам: кислотное число в пределах 0,3 мг КОН/г; в масле не должна содержаться вода, шлам и механические примеси.
Стабильность вычисляют при температурной отметке +120 °С, временном отрезке – 14 ч, расходе кислорода 200 мл/мин.
Инструкция по эксплуатации оговаривает и контроль за коррозионными свойствами масла. При возникновении коррозии добавьте в масло антикоррозийную присадку.
Вот масло Тп-30 при работе в гидротурбинах должно отвечать таким стандартам: кислотное число – не выше 0,6 мг КОН/г; в масле не должна содержаться вода, шлам и прочие механические примеси; процентное содержание растворенного шлама – в пределах 0,01.
В случае уменьшения кислотного числа масла Тп-30 до 0,1 мг КОН/г и дальнейшем его повышении масло подвергается тщательной проверке для увеличения рабочего срока службы. Имеется в виду введение антиокислителя и очистка масла от шлама.
Масло полностью заменяется, если сделан вывод о невозможности его восстановления.
Масло Тп-22С включает в себя набор присадок, повышающих противоокислительные и противокоррозионные свойства.
Рассчитано для применения в паровых турбинах, работающих на высоких оборотах, и в турбокомпрессорах, когда вязкость масла обеспечивает достижение требуемых антиизносных качеств. Это самое распространенное турбинное масло.
Масло Тп-22Б изготавливают из парафинистой нефти, очищенной растворителями. В его составе есть присадки, повышающие антиокислительные и антикоррозионные качества.
Если сопоставить его с маслом Тп-22С, то в масле Тп-22Б более высокие антиокислительные свойства, продолжительный рабочий срок, малое осадкообразование при эксплуатации.
Не имеет аналогов среди российских турбинных масел в случае использования для турбокомпрессоров на производстве аммиака.
Масла Тп-30, Тп-46 изготавливаются из парафинистой нефти с использованием очищения растворителем. В составе есть присадки, повышающие противоокислительные, противокоррозионные и прочие свойства масла.
Где используют масло Тп-30? В гидротурбинах, ряде турбо-, центробежных компрессоров. Турбинное масло Тп-46 применяют в судовых паросиловых установках, оборудованных редукторами, работающими под тяжелой нагрузкой.
Масла Т22, Т30, Т46, Т57 вырабатывают из высококачественной малосернистой беспарафинистой нефти. Нужные рабочие качества масла достигаются благодаря правильному подбору сырья и очищению.
Масла отличаются вязкостью и в их составе нет присадок. Однако на отечественном рынке такие масла присутствуют в довольно ограниченном количестве.
Масло Т22 имеет такие же сферы использования, что и масла Тп-22С и ТП-22Б.
Масло Т30 применяют в гидравлических турбинах, паровых турбинах, работающих на низких оборотах, турбинных и центробежных компрессорах с сильнонагруженными редукторами. Масло Т46 разработано для судовых паротурбинных установок и иных судовых механизмов, оборудованных гидроприводом.
Показатели | Тп-22С | Тп-22Б | Тп-30 | Тп-46 | Т22 | Т30 | Т46 | Т57 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
температуре +50 °С, мм 2 /с |
20-23 | - | - | - | 20-23 | 28-32 | 44-48 | 55-59 |
Кинематическая вязкость при температуре +40 °С, мм 2 /с |
28,8-35,2 | 28,8-35,2 | 41,4-50,6 | 61,2-74,8 | - | - | - | - |
Индекс вязкости, не менее | 90 | 95 | 95 | 90 | 70 | 65 | 60 | 70 |
0,07 | 0,07 | 0,5 | 0,5 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,05 | |
+186 | +185 | +190 | +220 | +180 | +180 | +195 | +195 | |
-15 | -15 | -10 | -10 | -15 | -10 | -10 | - | |
Массовая доля водорастворимых кислот и щелочей | Отсутствие | - | Отсутствие | |||||
Массовая доля механических примесей | Отсутствие | |||||||
Массовая доля фенола | Отсутствие | |||||||
Массовая доля серы, %, не более | 0,5 | 0,4 | 0,8 | 1,1 | - | - | - | - |
Стабильность против окисления, не более: осадок, %, (маc. доля) | 0,005 | 0,01 | 0,01 | 0,008 | 0,100 | 0,100 | 0,100 | - |
Стабильность против окисления не более: летучие низкомолекулярные кислоты, мг КОН/г | 0,02 | 0,15 | - | - | - | - | - | - |
Стабильность против окисления, не более: кислотное число, мг КОН/г | 0,1 | 0,15 | 0,5 | 0,7 | 0,35 | 0,35 | 0,35 | - |
Стабильность против окисления в универсальном приборе, не более: осадок, %, (маc доля) | - | - | 0,03 | 0,10 | - | - | - | - |
Стабильность против окисления в универсальном приборе, не более: кислотное число, мг КОН/г | - | - | 0,4 | 1,5 | - | - | - | - |
Зольность базового масла, %, не более | - | - | 0,005 | 0,005 | 0,005 | 0,005 | 0,010 | 0,030 |
Число деэмульсации, с, не более | 180 | 180 | 210 | 180 | 300 | 300 | 300 | 300 |
Коррозия на стальном стержне | Отсутствие | - | - | - | - | |||
Коррозия на медной пластинке, группа | - | - | 1 | 1 | Отсутствие | |||
Цвет, ед ЦНТ, не более | 2,5 | 2,0 | 3,5 | 5,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 4,5 |
Плотность при +20 °С, кг/м 3 , не более | 900 | - | 895 | 895 | 900 | 900 | 905 | 900 |
Масло |
Температура, °С |
Длительность |
Расход кислорода, мл/мин |
---|---|---|---|
Тп-22С |
+130 |
24 |
83 |
Тп-22Б |
+150 |
24 |
50 |
Тп-30 |
+150 |
15 |
83 |
Тп-46 |
+120 |
14 |
200 |
Масло для судовых газовых турбин вырабатывают из трансформаторного масла, в которое заливают противозадирную и антиокислительную присадки. Таким маслом смазывают и понижают температуру редукторов и подшипников газовых турбин на судах.
Показатели | Норма |
---|---|
Кинематическая вязкость при температуре +50 °С, мм 2 /с | 7,0-9,6 |
Кинематическая вязкость при температуре +20 °С, мм 2 /с | 30 |
Кислотное число, мг КОН/г, не более | 0,02 |
Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже | +135 |
Температура застывания, °С, не выше |
-45 |
Зольность, %, не более | 0,005 |
Стабильность против окисления: массовая доля осадка после окисления, %, не более | 0,2 |
Стабильность против окисления: кислотное число, мг КОН/г, не более | 0,65 |
Турбинное масло относится к высококачественным дистиллятным маслам, получаемым в процессе перегонки нефти. В системе смазки и регулирования применяются турбинные масла (ГОСТ 32-53) следующих марок: турбинное 22п (турбинное с присадкой ВТИ-1), турбинное 22 (турбинное Л), турбинное 30 (турбинное УТ), турбинное 46 (турбинное Т) и турбинное 57 (турбо - редукторное). Масла первых четырех марок являются дистиллятны - ми продуктами, а последнее получают смешением турбинного масла с авиационным.
Помимо масел, выпускаемых согласно ГОСТ 32-53, широкое распространение получают турбинные масла, выпускаемые по Межреспубликанским техническим условиям (МРТУ). Это прежде всего сернистые масла с различными присадками, а также масла мало- сернистых нефтей Ферганского завода.
В настоящее время применяется цифровая маркировка масел: цифра, характеризующая сорт масла, представляет собой кинематическую вязкость данного масла при температуре 50°С, выраженную в санти - стоксах. Индекс «п» означает, что масло эксплуатируется с антиокислительной присадкой.
Стоимость масла находится в прямой зависимости от его марки, и чем выше вязкость. масла, тем оно дешевле. Каждый сорт масла должен применяться строго по его назначению, .и замена одного другим не допускается. Это особенно касается основного энергетического оборудования электростанций.
Области применения различных. масел определены следующим образом.
Турбинное масло 22 и 22п применяется для подшипников и системы регулирования турбогенераторов малой, средней и большой. мощности с частотой вращения ротора 3000 об/мин. Турбинное масло 22 применяется также для подшипников скольжения центробежных насосов с циркуляционной и кольцевой системой смазки. Турбинное 30 применяется для турбогенераторов с частотой вращения ротора 1500 об/мин и для судовых турбинных установок. Турбинные масла 46 и 57 используются для агрегатов, имеющих редукторы. между турбиной и приводом.
Таблица 5-2
|
Физико-химические свойства турбинных масел. приведены в табл. 5-2.
Турбинное масло должно отвечать нормам ГОСТ 32-53 (табл. 5-2) и отличаться высокой стабильностью своих свойств. Из основных свойств масла, характеризующих его эксплуатационные качества, ■важнейшими являются следующие:
Вязкость. Вязкость, или коэффициент внутреннего трения, характеризует потери на трение в масляном слое. Вязкость является важнейшей характеристикой турбинного масла, по которой и производится его маркировка.
От величины вязкости зависят такие важные в эксплуатационном отношении величины, как коэффициент теплоотдачи от масла к стенке, потеря мощности на трение в подшипниках, а также расход масла через маслопроводы, золотники, дозирующие шайбы.
Вязкость может быть выражена в единицах динамической, кинематической и условной вязкости.
Вязкостью динамической, или коэффициентом внутреннего трення, называется величина, равная отношению силы внутреннего трения, действующей на поверхность слоя жидкости при градиенте скорости, равном единице, к площади этого слоя.
Где Ди/ДI -градиент скорости; AS - площадь поверхности слоя, на которую действует сила внутреннего треиия.
В системе СГС единицей динамической вязкости является пуаз. Размерность пуаза: дн-с/см2 нли г/(см-с). В единицах технической системы динамическая вязкость имеет размерность кгс-с/м2.
Существует следующее отношение между динамической вязкостью, выраженной в системе СГС, и технической:
1 пуаз = 0,0102 кгс-с/м2.
В системе СИ за единицу динамической вязкости "принят 1 Н с/імг, или 1 Па с.
Соотношение между старыми н новыми единицами вязкости следующее:
1 пуаз = 0,1 Н с/мг=0,1 Па-с;
1 кгс с/м2=9,80665 Н с/м2 = 9,80665 Па-с.
Кинематической вязкостью называется величина, равная отношению динамической вязкости жидкости к ее плотности.
Единицей кинематической вязкости в системе СГС является с т о к с. Размерность стокса - см2/с. Сотая часть стокса называется сантистоксом. В технической системе и системе СИ кинематическая вязкость имеет размерность м2/с.
Вязкость условная, или вязкость в градусах Энглера, определяется как отношение времени истечения 200 мл испытываемой жидкости из вискозиметра типа ВУ или Энглера при температуре испытания ко времени истечения такого же количества дистиллированной воды при температуре 20°С. Величина этого отношения выражается как число условных градусов.
Если для испытания масла применяется вискозиметр типа ВУ, то вязкость выражается в условных единицах, при использовании вискозиметра Энглера вязкость выражается в градусах Энглера. Для характеристики вязкостных свойств турбинного масла пользуются как единицами кинематической вязкости, так и единицами условной вязкости (Энглера). Для перевода градусов условной вязкости (Энглера) в кинематическую можно воспользоваться формулой
V/=0,073193< - -, (5-2)
Где Vf - кинематическая вязкость в санти - стоксах при температуре t\ 3t - вязкость в градусах Энглера при температуре t\ Э - вязкость в градусах Энглера при 20°С.
Вязкость масла весьма сильно зависит от температуры (рис. 5-ііЗ), причем эта зависимость более резко
Рнс. 5-13. Зависимость вязкости турбинного масла от температуры.
22, 30, 46 - марки масла.
Выражена у тяжелых масел. Это значит, что для сохранения вязкостных свойств турбинного масла необходимо эксплуатировать его в достаточно узком диапазоне температур. Правилами технической эксплуатации этот диапазон устанавливается в пределах 35-70°С. Эксплуатация турбоагрегатов при более низких или высоких температурах масла не допускается.
Опытами установлено, что удельная нагрузка, которую может выдержать подшипник скольжения, 303- растает с увеличением вязкости масла. С повышением температуры уменьшается вязкость омазки и, следовательно, несущая способность подшипника, что в конечном счете может вызвать прекращение действия смазочного слоя и выплавление баббитовой заливки подшипника. Кроме того, при высоких температурах"масло быстрее окисляется и стареет. При низких температурах из-за увеличения вязкости сокращается расход масла через дозирующие шайбы маслопроводов. В таких условиях количество - масла, подаваемого в подшипник, уменьшается, и подшипник будет работать с повышенным нагревом масла.
Зависимость вязкости от давлення более точно может быть вычислена по формуле
Где v, - кинематическая вязкость при давлении р\ Vo - кинематическая вязкость при атмосферном давлении; р - давление, кгс/см2; а - постоянная, величина которой для минеральных масел равна 1,002-1,004.
Как видно нз таблицы, зависимость вязкости от давления менее выражена, чем зависимость вязкости от температуры, и при изменении давлення на несколько атмосфер этой зависимостью можно пренебречь.
Кислотное число является показателем содержания кислот в масле. Кислотное число представляет собой количество миллиграммов едкого кали, необходимого для нейтрализации 1 г масла.
В смазочных маслах минерального происхождения содержатся главным образом нафтеновые кислоты. Нафтеновые кислоты, несмотря на слабовыраженные кислотные свойства, при соприкосновении с металлами, особенно цветными, вызывают коррозию последних, образуя металлические мыла, которые могут выпадать в виде осадка. Корродирующее действие масла, содержащего органические кислоты, зависит от их концентрации и молекулярного веса: чем ниже молекулярный вес органических кислот, тем более они агрессивны. Это относится и к кислотам неорганического происхождения.
Стабильность масла характеризует сохранение его основных свойств в процессе длительной эксплуатации.
Для определения стабильности масло подвергают искусственному старению путем нагрева его с одновременной продувкой воздухом, после чего определяют процент осадка, кислотное число и содержание водорастворимых кислот. Ухудшение качеств искусственно состаренного масла не должно превышать норм, указанных в табл. 5-2.
Зольность масла - количество неорганических примесей, остающихся после сжигания навески масла в тигле, выраженное в процентах к маслу, взятому для сжигания. Зольность чистого масла должна быть минимальной. Высокая зольность указывает на плохую очистку масла, т. е. на наличие в масле различных солей и механических примесей. Повышенное содержание солей делает масло малоустойчивым к окислению. В маслах, содержащих антиокислительные присадки, допускается повышенная зольность.
Скорость деэмульсации является важнейшей эксплуатационной характеристикой турбинного масла.
Под скоростью деэмульсации понимается время в. минутах, в течение которого полностью разрушается эмульсия, образовавшаяся при пропускании пара через масло в условиях испытания.
Свежее и хорошо очищенное масло плохо смешивается с водой. Вода быстро отделяется от такого масла и оседает на дне бака даже ■при непродолжительном времени пребывания масла в нем. При плохом качестве масла вода полностью не отделяется в маслобаке, а образует с маслом довольно стойкую эмульсию, которая продолжает циркулировать в маслоеистеме. Наличие в масле водомасляной эмульсии изменяет вязкость. масла и все его основные характеристики, вызывает коррозию элементов маслосистемы, приводит к образованию шлама. Смазывающие свойства масла резко ухудшаются, что может привести к повреждению подшипников. Процесс старения масла при наличии эмульсий еще "более ускоряется.
Наиболее благоприятные условия для образования эмульсий создаются в масляных системах паровых турбин, поэтому к турбинным маслам. предъявляются требования высокой деэмульсирующей способности, т. е. способности масла быстро и полностью отделяться от воды.
Температурой вспышки масла называется та температура, до которой необходимо нагреть масло, чтобы пары его образовали с воздухом смесь, способную воспламениться при поднесении к ней открытого огня. (
Температура вспышки характеризует наличие в масле легких летучих углеводородов и испаряемость масла при его нагревании. Температура вспышки зависит от сорта и химического состава масла, причем с увеличением вязкости масла температура вспышки обычно увеличивается.
В процессе эксплуатации турбинного масла его температура вспышки понижается. Это объясняется испарением. низкокипящих фракций и явлениями разложения масла. Резкое уменьшение температуры вспышки говорит об интенсивном разложении масла, вызванном местными перегревами его. Температура вспышки определяет также и пожароопасность масла, хотя более характерной величиной в этом отношении является температура самовоспламенения масла.
Температурой самовоспламенения масла называется такая температура, при достижении которой масло воспламеняется без поднесения к нему открытого огня. Эта температура для турбинных масел примерно вдвое выше, чем температура вспышки, и зависит в основном от тех же характеристик, что и температура вспышки.
Механические примеси - различные твердые вещества, находящиеся в масле в виде осадка или во взвешенном состоянии.
Масло. может загрязняться механическими примесями в процессе хранения и транспортировки, а также в процессе эксплуатации. Особенно сильное загрязнение масла наблюдается при некачественной чистке. маслопроводов и маслобака после монтажа и ремонтов. Находясь в масле во взвешенном состоянии, механические примеси вызывают усиленный износ трущихся деталей. Согласно ГОСТ. механические примеси в турбинном масле должны отсутствовать.
Температура застывания масла является весьма важным показателем качества масла, позволяющим определить возможность работы масла при низких температурах. "Потеря подвижности масла с понижением его температуры происходит вследствие выделения и кристаллизации растворенных в масле твердых углеводородов.
Температурой застывания. масла называется та температура, при которой испытываемое масло в условиях опыта загустевает настолько, что при наклоне пробирки с маслом под углом 45° уровень масла остается неподвижным в течение 1 мин.
Прозрачность характеризует отсутствие в масле посторонних включений: механических загрязнений, воды, шлама.. Прозрачность масла проверяется путем охлаждения пробы масла. Масло, охлажденное до О °С, должно оставаться прозрачным.
В) Условия работы турбинного масла. Старение масла
Условия работы масла в масляной системе турбогенератора считаются тяжелыми вследствие постоянного действия целого ряда неблагоприятных для масла факторов. К ним относятся:
1. Воздействие высокой температуры
Нагрев масла в присутствии воздуха способствует усиленно. му его окислению. Изменяются и другие эксплуатационные характеристики масла. Вследствие испарения легкокипящих фракций увеличивается вязкость, уменьшается температура вспышки, ухудшается де - эмульсионная способность и т. д. Основной нагрев масла происходит в подшипниках турбины, где масло нагревается от 35-40 до 50-55°С. Масло главным образом нагревается за счет трения в масляном слое подшипника и частично за счет передачи тепла по валу от более нагретых частей ротора.
Температура масла, выходящего из подшипника, замеряется в сливной линии, что дает приблизительное представление о температурном режиме подшипника. Однако сравнительно низкая температура масла на сливе не исключает возможности местного перегрева масла вследствие несовершенства конструкции подшипника, некачественного изготовления или неправильной его сборки. Особенно это относится к упорным подшипникам, где различные сегменты могут быть нагружены по-разному. Такие местные перегревы способствуют усиленному старению масла, поскольку с увеличением температуры* свыше 75- 80°С окисляемость масла резко возрастает.
Масло может нагреваться и в самих картерах подшипников от соприкосновения с горячими стенками, нагреваемыми извне паром или за счет теплопередачи от корпуса турбины. Нагрев масла происходит также в системе регулирования- серводвигателях и маслопроводах, проходящих вблизи горячих поверхностей турбины и паропроводов.
2. Распыливание масла вращающимися деталями турбоагрегата
Все вращающиеся детали - муфты, зубчатые колеса, гребни на валу, уступы и заточки вала, центробежный регулятор скорости и др.- создают разбрызгивание масла в картерах подшипников и колонках центробежных регуляторов скорости. Распыленное масло приобретает весьма большую поверхность соприкосновения с воздухом, всегда находящимся в картере, и перемешивается с ним. В результате масло подвергается интенсивному воздействию кислорода воздуха и окисляется. Способствует этому также большая скорость, приобретаемая частицами масла относительно воздуха.
В картерах подшипников происходит постоянный обмен воздуха за счет подсасывания его в зазор по валу в связи с несколько пониженным давлением в картере. Понижение давления в картере можно объяснить эжектирующим действием сливных маслопроводов. Особенно интенсивно разбрызгивают масло подвижные муфты с принудительной смазкой. Поэтому для уменьшения окисления масла эти, муфты окружаются металлическими кожухами, уменьшающими разбрызгивание масла и вентиляцию воздуха. Защитные кожухи устанавливаются также и при жестких муфтах для того, чтобы уменьшить циркуляцию воздуха в картере и ограничить скорость окисления масла, находящегося в картере подшипника.
Для предотвращения вытекания масла из корпуса подшипника в осевом направлении весьма эффективны маслоотбойные кольца и канавки, выточенные в баббите у концов подшипника в местах выхода вала. Особенно большой эффект дает применение винтокана - вочных уплотнений УралВТИ.
3. Воздействие содержащегося в масле воздуха
Воздух в масле содержится в виде пузырьков различного диаметра и в растворенном виде. Захват воздуха маслом. происходит в местах наиболее интенсивного перемешивания масла с воздухом, а также в сливных маслопроводах, где масло не заполняет всего сечения трубы и подсасывает воздух.
Прохождение масла, содержащего воздух, через главный масляный насос сопровождается быстрым сжатием воздушных пузырьков. При этом температура воздуха в крупных пузырьках резко возрастает. Вследствие быстроты процесса сжатия воздух не успевает отдать тепло окружающей среде, и поэтому процесс сжатия следует считать адиабатическим. Выделяющееся тепло, несмотря на ничтожно малую абсолютную величину и на кратковременность воздействия, существенно катализирует процесс окисления масла. Пройдя иасос, сжатые пузырьки постепенно растворяются, а содержащиеся в воздухе примеси (пыль, зола, водяной пар и т. д.) переходят в масло и, таким образом, загрязняют и обводняют его.
Старение масла за счет содержащегося в нем воздуха особенно заметно в крупных турбинах, где давление, масла после главного маслонасоса велико, а это приводит к значительному повышению температуры воздуха в воздушных пузырьках со всеми вытекающими отсюда последствиями.
4. Воздействие воды и конденсирующегося пара
Основным источником обводнения масла в турбинах старых конструкций (без отсоса пара,из лабиринтовых уплотнений) является пар.
Выбивающийся из лабиринтовых уплотнений и подсасывающийся в корпус подшипника. Интенсивность обводнения в этом случае в значительной мере зависит от состояния лабиринтового уплотнения вала турбины и от расстояния между корпусами подшипника и турбины. Другим источником обводнения является неисправность парозапор - ной арматуры вспомогательного турбомаслонасоса. Вода попадает также в масло и из воздуха вследствие конденсации паров и через м а ело ох л а д ите ли.
В питательных турбонасосах с централизованной смазкой масло может обводняться за счет утечек воды из уплотнений насоса.
Особенно опасно обводнение масла, происходящее вследствие контакта масла с горячим паром. В этом случае масло не только обводняется, но и нагревается, что ускоряет старение масла. При этом образующиеся низкомолекулярные кислоты переходят в водный раствор и активно воздействуют на металлические поверхности, контактирующие с маслом. Наличие воды в масле способствует образованию шлама, который оседает на поверхности маслобака и маслопроводов. Попадая в линию смазки подшипников, шлам может закупорить отверстия в дозирующих шайбах, установленных на нагнетательных линиях, и вызвать перегрев или даже выплавление подшипника. Попадание шлама в систему регулирования. может нарушить нормальную работу золотников, букс и других элементов этой системы.
Проникновение горячего пара в масло также приводит к образованию масловодяной эмульсии. В этом случае поверхность соприкосновения масла с водой резко увеличивается, что облегчает растворение в воде ниэкомолекулярных кислот. Масловодяная эмульсия может попасть в систему смазки и регулирования турбины и существенно ухудшить условия ее работы.
5. Воздействие металлических поверхностей
Циркулируя в маслосистеме, масло постоянно находится в контакте с металлами: чугуном, сталью, бронзой, баббитом, что способствует окислению масла. Вследствие "воздействия иа металлические. поверхности кислот образуются продукты коррозии, попадающие в. масло. Некоторые металлы оказывают каталитическое действие на процессы окисления турбинного масла.
Все эти постоянно действующие неблагоприятные условия вызывают старение масла.
Под старением мы понимаем изменение физико-химических
Свойств турбинного масла в сторону ухудшения его эксплуатационных качеств.
Признаками старения масла являются:
1) увеличение вязкости масла;
2) увеличение кислотного числа;
3) понижение температуры вспышки;
4) появление кислой реакции водной вытяжки;
5) появление шлама и механических примесей;
6) уменьшение прозрачности.
Интенсивность старения масла
Зависит от качества залитого масла, уровня эксплуатации маслохозяй - ства и конструктивных особенностей турбоагрегата и маслосистемы.
Масло, имеющее признаки старения, согласно нормам еще считается годным. к эксплуатации, если:
1) кислотное число не превышает 0,5 мг КОН на 1 г масла;
2) вязкость масла не отличается от первоначальной более чем на 25%;
3) температура вспышки понизилась не более чем на 10°С от. первоначальной;
4) реакция водной вытяжки - нейтральная;
5) масло прозрачно и не содержит воды и шлама.
При отклонении одной из перечисленных характеристик масла от норм и невозможности восстановить качество его на работающей турбине масло в кратчайший срок подлежит замене.
Важнейшим условием качественной эксплуатации маслохозяйства турбинного цеха является тщательный и систематический контроль качества масла.
Для масла, находящегося в эксплуатации, и предусматриваются два вида контроля: цеховой контроль и сокращенный анализ. Объем и периодичность этих видов контроля иллюстрируются табл. 5-4.
При ненормально быстром ухудшении качеств эксплуатируемого масла сроки проведения испытаний могут быть сокращены. Испытания в этом случае проводятся по особому графику.
Масло, поступающее на электростанцию, подвергается лабораторному испытанию по всем показателям. В том случае, если один или несколько показателей не соответствуют установленным нормам на свежее масло, необходимо полученную партию свежего масла отправить обратно. Анализ масла производится также и перед заливкой его в баки паровых турбин. Масло, находящееся в резерве, подвергается анализу не реже 1 раза в 3. года.
Процесс старения масла, находящегося в непрерывной эксплуатации, приводит к тому, что масло теряет свои первоначальные свойства и становится непригодным к использованию. Дальнейшая эксплуатация такого масла невозможна, и требуется его замена. Однако, учитывая высокую стоимость турбинного масла, а также количества, в которых оно применяется на электростанциях, рассчитывать на полную замену масла нельзя. Необходимо регенерировать отработанное масло с целью дальнейшего использования.
Регенерацией масла называется восстановление первоначальных физико-химических свойств бывших в зксплутации масел.
Сбор и регенерация использованных масел являются одним из эффективных способов их эконо-
Мии. Нормы сбора и регенерации турбинного масла приведены в табл. 5-5.
Существующие методы регенерации использованных масел разделяются на физические, физико-химические и химические.
К физическим методам относятся методы, при которых в процессе регенерации не меняются химические свойства регенерируемого масла. Основными из этих методов являются отстой, фильтрация и се - па рация. С помощью указанных методов достигается очистка "масел от нерастворенных в масле примесей и воды.
К физико-химическим методам регенерации относятся методы, при которых частично меняется химический состав обрабатываемого масла. Наиболее распространенными из физико-химических методов являются очистка масла адсорбентами, а также промывка масла горячим конденсатом.
К химическим методам регенерации относится очистка масел различными химическими реагентами (серной кислотой, щелочью и др.). Этими методами пользуются для восстановления масел, претерпевших в процессе эксплуатации значительные химические изменения.
Таблица 5-4
|
Выбор способа регенерации определяется характером старения масла, глубиной изменения его эксплуатационных качеств, а также требованиями, предъявляемыми к качеству регенерации масла. При выборе способа регенерации нужно учитывать также и стоимостные показатели этого процесса, отдавая предпочтение по возможности наиболее простым и дешевым методам.
Некоторые методы регенерации позволяют вести очистку масла на работающем в отличие от способов, требующих полного слива масла из маслосистемы. С эксплуатационной точки зрения методы непрерывной регенерации более предпочтительны, поскольку они позволяют удлинить срок службы масла без перезаливки и не допускают глубоких отклонений эксплуатационных показателей масла от нормы. Однако непрерывная регенерация масла на работающей турбине может быть осуществлена лишь при использовании малогабаритного оборудования, не загромождающего помещение и допускающего легкий монтаж и демонтаж. К такому оборудованию относятся сепараторы, фильтры, адсорберы.
При наличии более сложного и громоздкого оборудования последнее размещается в отдельном помещении, и процесс очистки в этом случае производится со сливом масла. Наиболее дорогостоящее оборудование для регенерации масла нерационально использовать для одной станции, если учитызать периодичность его работы. Поэтому такие установки часто выполняются передвижными. Для крупных блочных станций с значительным объемом масла, находящегося в эксплуатации, оправдывают себя и стационарные регенеративные установки любого типа.
Рассмотрим основные методы очистки и регенерации турбинного масла.
Отстой. Наиболее простым и дешевым методом отделения от масла воды, шлама и механических примесей является отстой масла в специальных баках-отстойниках с коническими днищами. В этих баках с течением времени происходит расслоение сред с различным удельным весом. Чистое масло, имеющее меньший удельный вес, перемещается в верхнюю часть бака, а вода и механические примеси скапливаются внизу, откуда и удаляются через специальную задвижку, установленную в низшей точке бака.
Роль отстойника выполняет и масляный бак. Масляные баки также имеют конические или наклонные днища для сбора воды и шлама и их последующего удаления. Однако в масляных баках отсутствуют надлежащие условия для расслоения масловодяной эмульсии. Масло в баке находится в постоянном движении, что вызывает перемешивание верхних и нижних слоев. Находящийся в масле невыделившийся воздух сглаживает разницу между плотностями отдельных компонентов масловодяной смеси и затрудняет их расслоение. Кроме того, время нахождения масла в маслобаке не превышает 8-10 мин, что явно недостаточно для качественного отстоя масла.
В баке-отстойнике масло находится в более благоприятных условиях, так как время отстоя ничем не ограничивается. Недостатком этого метода является малая производительность при значительном времени отстоя. Такие отстойники занимают много места и увеличивают пожароопасность помещения.
Сепарация. Более производительным методом очистки масла от воды и примесей является сепарация масла, заключающаяся в отделении взвешенных частиц и воды от масла за счет центробежных сил, возникающих в барабане сепаратора, вращающегося с высокой частотой.
По принципу действия маслоочиститель - ные сепараторы разделяются на два типа: тихоходные с частотой вращения от 4500 до 8000 об/мин и быстроходные с частотой вращения порядка 18 000-20000 об/мин. Тихоходные сепараторы, имеющие барабан, оснащенный тарелками, нашли наибольшее распространение в отечественной практике. На рис. 5-14 и 5-15 приводятся схема устройства и габаритные размеры тарельчатых сепараторов.
Сепараторы также подразделяются на вакуумные, в которых обеспечивается удаление из масла, помимо механических примесей и взвешенной влаги, также частично растворенной влаги н воздуха, и на сепара
торы открытого типа. iB зависимости от характера загрязнений очистка масла сепараторами может производиться способом осветления (кларификация) и способом очистки і(лурификация).
Очистку масла способом осветления применяют для отделения твердых механических примесей, шлама, а также для отделения воды, содержащейся в масле в столь незначительном количестве, что непосредственного удаления ее не требуется. В этом случае отделяемые от масла примеси остаются в грязевике барабана, откуда периодически удаляются. Удаление из масла загрязнений способом очистки применяют в тех случаях, когда масло значительно обводнено и представляет собой в сущности смесь двух жидкостей с разными плотностями. В этом случае и вода, и масло выводятся из сепаратора непрерывно.
Турбинное масло, загрязненное механическими примесями и незначительным количеством влаги (до 0,3%), очищают по способу осветления. При более значительном обводнении - по способу очистки. На рис. 5-114 левая сторона барабана изображена собранной на работу по способу осветления, а правая - по способу очистки. Стрелками показаны потоки масла и отсепарированной воды.
Переход от одного способа работы сепаратора к другому требует переборки барабана и отводящих маслопроводов.
Производительность барабана, собранного по способу осветления на 20-30% выше, чем прн сборке его по способу очистки. Для увеличения производительности сепаратора масло предварительно подогревают до 60-65°С в электрическом подогревателе. Этот подогреватель комплектуется вместе с сепаратором и имеет терморегулятор, ограничивающий. температуру подогрева масла.
С помощью сепаратора очистку масла можно вести на работающей турбине. Такая необходимость обычно возникает при значительном обводнении масла. В этом случае всасывающий патрубок сепаратора подсоединяется к самой нижней точке грязного отсека маслобака, а очищенное масло направляется в чистый отсек. При наличии па станции двух сепараторов их можно подсоединить последовательно, причем первый сепаратор должен быть собран по схеме очистки, а второй - по схеме осветления. Это значительно повышает качество очистки масла.
Рис. 5-15. Общий вид и габаритные размеры сепаратора НСМ-3. |
Фильтрация. Фильтрацией масла называется отделение нерастворимых в масле примесей посредством пропуска (продавлива - ния) через пористую фильтрующую среду. В качестве фильтрующего материала применяют фильтровальную бумагу, картон, войлок, мешковину, бельтинг и др. Для фильтрации турбинных масел широко используются рамочные фильтр-прессы. Рамочный фильтр-пресс имеет свой ма - слонасос ротационного или вихревого типа, который под давлением 0,294-0,49 МПа (3-5 кгс/см2) пропускает масло через фильтрующий материал, зажатый между специальными рамками. Загрязненный фильтрующий материал систематически заменяется новым. Общий вид фильтр-пресса приведен на рис. 5-16. Фильтрация масла с помощью фильтр-пресса обычно сочетается с очисткой его в сепараторе. Сильно обводненное маслС) нерационально пропускать через фильтр - пресс, поскольку фильтрующий материал быстро загрязняется, а картон и бумага теряют механическую прочность. Более разумной является схема, по которой масло пропускается сначала через сепаратор, а затем через фильтр-пресс. При этом очистку масла можно производить на работающей турбине. При наличии двух последовательно работающих сепараторов фильтр-пресс можно включить после второго по ходу масла сепаратора, собранного по схеме кларификации. Это позволит добиться особо высокой степени очистки масла.
ЛМЗ применяет в фильтр-прессе специальную ткань типа «фильтр-бельтинг» с организацией процесса фильтрования под малым перепадом. Этот способ весьма эффективен при сильном засорении масла адсорбентом, а сам фильтр не нуждается в систематическом обслуживании.
"Во ВТИ разработан ватный фильтр, который также с успехом применяется.
Для обеспечения нормального функционирования маслосистемы турбоагрегата надлежит не только непрерывно чистить масло, но периодически (после ремонтов) очищать и всю систему.
Принятый ламинарный режим течения масла в трубопроводах системы со скоростью, не превышающей 2 м/с, способствует отложению шлама и грязи на внутренних и особенно на холодных поверхностях.
ЦКБ Главэнергоремоита разработан и проверен на практике гидродинамический способ очистки маслосистем . Он заключается в следующем: вся маслосистема, исключая подшипники, очищается прокачиванием масла со скоростью выше рабочей в 2 раза и более при температуре 60- бб^С. Этот способ основан на организации турбулентного течения в пристенной области, при котором шлам и продукты коррозии за счет механического воздействия потока масла смываются с внутренних поверхностей и выносятся в фильтры.
Гидродинамический способ очистки имеет следующие преимущества:
1) не нарушается пассивирующая пленка, образовавшаяся в результате длительного контакта металла с эксплуатационным маслом;
2) исключает образование коррозии на баббитовых и азотированных поверхностях;
3) не требует химических растворов для смыва отложений;
4) исключает разборку маслосистемы (кроме мест установки перемычек);
5) сокращает на 20-40% трудоемкость очистки и позволяет сократить длительность капитального ремонта турбоагрегата на 2-3 сут.
Эксплуатация масла, использованного для очистки систем, показала, чго физико - химические свойства его не ухудшаются, следовательно, очистка маслосистем может производиться эксплуатационным маслом.
Адсорбция. В основу этого метода очистки турбинных масел положено явление поглощения растворенных в масле веществ твердыми высокопористыми материалами (адсорбентами). Посредством адсорбции производится удаление из масла органических и низкомолекулярных кислот, смол и других растворенных в нем примесей.
В качестве адсорбентов применяются различные материалы: силикагель (БЮг), окись алюминия и различные отбеливающие земли, химический состав которых в основном характеризуется содержанием БіОг и А1203 (бокситы, диатомиты, сланцы, отбеливающие глины). Адсорбенты обладают сильно разветвленной системой пронизывающих их капилляров. Вследствие этого они обладают весьма большой удельной поверхностью поглощения на 1 г вещества. Так, например, удельная поверхность активированного угля достигает 1000 м2/г, си - ликагеля и окиси алюминия 300-400 м2/г, отбеливающих земель ilOO-300 м2/г.
Помимо общей поверхности, эффективность адсорбции зависит от размера пор и от величины поглощаемых молекул. Диаметр отверстий -(пор) в поглотителях составляет величину порядка нескольких десятков ангстрем. Эта величина соизмерима с размером поглощаемых молекул, вследствие чего некоторые высокомолекулярные соединения не будут поглощаться особо мелкопористыми адсорбентами. Так, например, активированный уголь не может быть применен для очистки масла вследствие своей мелкопористой структуры. В качестве адсорбентов для турбинного масла могут применяться материалы с размерами пор в 20-60 ангстрем, что позволяет поглощать высокомолекулярные соединения, такие, как смолы и органические кислоты.
Получивший большое распространение силикагель хорошо - поглощает смолистые вещества и несколько хуже органические кислоты. Окись алюминия, наоборот, хорошо извлекает из масел органические, особенно низкомолекулярные, кислоты и хуже поглощает смолистые вещества.
Эти два поглотителя относятся к искусственным адсорбентам и обладают высокой стоимостью, особенно окись алюминия. Более дешевыми являются природные адсорбенты (глины, бокситы, диатомиты), хотя эффективность их значительно ниже.
Очистка адсорбентами может осуществляться двумя. методами: контактным и перколяционным.
Контактный метод обработки масла заключается в смешении масла с тонкоразмолотым порошком адсорбента. Перед очисткой. масло должно быть подогрето. Очистка от адсорбента производится путем пропуска масла через пресс-фильтр. Адсорбент при этом теряется.
Процесс перколяционного фильтрования заключается в пропускании масла, нагретого до 60-80 °С, через слой зернистого адсорбента, загруженного в специальные аппараты (адсорберы). В этом случае адсорбент имеет вид гранул с размерами зерна 0,5 мім и выше. При перколяционном методе восстановления масел в отличие от контактного метода возможны восстановление и повторное использование адсорбентов. Это удешевляет процесс очистки и, кроме того, позволяет применять для обработки масла более эффективные дорогие адсорбенты.
Степень использования адсорбента, а также качество очистки масла при перколяционном методе, как правило, выше, чем при контактном способе. Кроме того, пер- коляционный метод - позволяет восстанавливать масло без слива его из маслобака, на работающем оборудовании. Все эти обстоятельства. привели. к тому, это этот метод нашел преимущественное распространение в отечественной практике.
Адсорбер передвижного типа изображен на рис. 5-17. Он представляет собой сварной цилиндр, заполняемый гранулированным адсорбентом. Крышка и дно адсорбера съемные. В верхней части адсорбера установлен фильтр для задерживания мелких частиц адсорбента. Фильтрование імасла происходит снизу вверх. Это обеспечивает наи - боле полное вытеснение воздуха и уменьшает засорение фильтра. Для удобства выемки отработанного адсорбента аппарат может поворачиваться вокруг своей оси на 180°.
Адсорбент обладает свойством поглощать не только продукты старения масла, но и воду. Поэтому,
Прежде чем подвергнуться обработке адсорбентом, масло должно быть тщательно очищено от воды и шла - їма. Без этого условия адсорбент быстро потеряет свои поглощающие свойства и очистка масла будет некачественной. В общей схеме обработки масла адсорбция должна стоять после очистки масла через сепараторы и фильтр-прессы. При ■наличии на станции двух сепараторов роль фильтр-пресса может выполнять один из сепараторов, работающий в режиме кларификации.
Использованный адсорбент может быть легко восстановлен путем продувки через него горячего воздуха с температурой около 200ЦС. На рис. 5-18 изображена установка для восстановления адсорбентов, включающая в себя вентилятор для прокачки воздуха, электрический нагреватель для его подогрева и бак - реактиватор, куда загружается восстанавливаемый адсорбент.
Адсорбционная очистка не может быть использована для масел, содержащих присадки, так как последние (кроме ионола) полностью удаляются адсорбентами.
Промывка конденсатом. Этот вид обработки масла применяется при увеличении кислотного числа масла и появлении в нем низкомолекулярных водорастворимых кислот.
Как показала практика, вследствие промывки масла улучшаются и другие его показатели: повышается деэмульсионная способность, уменьшается количество шлама и механических примесей. Для улучшения растворимости кислот масло и конденсат следует подогреть до температуры 70-809С. Количество конденсата, необходимого для промывки, составляет 50-100% количества промываемого масла. Необходимыми условиями качественной промывки являются хорошее перемешивание масла с конденсатом и создание возможно большей поверхности их соприкосновения. Для обеспечения этих условий удобно воспользо-
Ваться сепаратором, где вода и. масло находятся в мелкодисперсном состоянии и хорошо перемешиваются друг с другом. Низкомолекулярные кислоты переходят при этом из масла в воду, с которой они и отводятся из сепаратора. Шлам и примеси, находящиеся. в масле, увлажняются, их плотность увеличивается, вследствие чего улучшаются условия их сепарации.
Промывку масла.конденсатом можно производить и в отдельном бачке, где циркуляция воды и масла осуществляется с помощью пара или специальным насосом. Такую промывку можно осуществлять во время ремонта турбины. Масло при этом забирается из маслобака и после промывки поступает в резервную емкость.
Обработка щелочами применяется при глубокой изношенности масла, когда все предыдущие методы восстановления эксплуатационных свойств масла оказываются недостаточными.
Щелочь применяется для. нейтрализации в маслах органических кислот, остатков свободной серной кислоты (яри обработке масла кислотой), удаления эфиров и других соединений, которые при взаимодействии с щелочью образуют соли, переходящие в водный раствор и удаляемые последующей обработкой масла.
Для регенерации отработанных масел чаще всего применяется 2,5- 4%-ный едкий натр или 5-14%-ный тринатрийфосфат.
Обработку масла щелочами можно производить в сепараторе аналогично тому, как это осуществляется при промывке масла конденсатом. Процесс ведется при температуре 40-90°С. Для сокращения расхода щелочи, а также улучшения качества очистки масло должно быть предварительно обезвожено в сепараторе. "Последующая обработка масла после восстановления его щелочью заключается в промывке его горячим конденсатом и обработке адсорбентами.
Поскольку использование химических реагентов требует предварительной и последующей обработки масла, появились комбинированные установки для глубокой регенерации масла, где все этапы обработки масла соединены в единый технологический процесс. Эти установки в зависимости от применяемой схемы регенерации масла имеют довольно сложное оборудование и выполняются как стационарными, так и передвижными.
Каждая схема включает в себя специфическое для данного метода обработки оборудование: насосы, баки-мешалки, отстойники, фильтр - прессы и др. Имеются также универсальные установки, позволяющие вести процесс регенерации масел по любому методу.
Применение присадок является наиболее современным и эффективным методом сохранения фйзико - химических свойств масла в процессе длительной эксплуатации.
Присадками называются высокоактивные химические соединения, добавляемые в масло в незначительном количестве, позволяющие поддерживать основные эксплуатационные характеристики масла на требуемом уровне в течение длительного срока работы. Присадки, добавляемые к турбинным маслам, должны отвечать целому ряду требований. Эти соединения должны быть достаточно дешевы, применяться в малых количествах, хорошо растворяться в масле при рабочей температуре, не давать осадков и взвесей, не вымываться водой и не извлекаться адсорбентами. Действие присадок должно давать одинаковый эффект, для масел различного происхождения и различной степени изношенности. Кроме того, стабилизируя одни показатели, присадки не должны ухудшать другие эксплуатационные показатели масла.
Нужно отметить, что присадок, удовлетворяющих всем этим требованиям, пока еще нет. Кроме того, не существует соединения, способного стабилизировать сразу все эксплуатационные показатели масла. Для этой цели существуют композиции различных присадок, каждая из которых воздействует на тот или иной показатель.
Для масел нефтяного происхождения разработаны самые различные присадки, из которых для турбинного масла важнейшими являются антиокислительная, антикоррозийная и деэмульгирующая.
Главной по своему значению является антиокислительная присадка, стабилизирующая кислотное число масла. Именно по этому показателю при неблагоприятных условиях эксплуатации масло стареет быстрее всего. Длительное время основным типом антиокислительной присадки отечественного производства была присадка ВТИ-1. Эта присадка достаточно активна, хорошо растворяется в масле, применяется в малых количествах (0,01% массы масла). Недостатком этой присадки является то, что она пригодна только для стабилизации свежих масел. У масел, бывших в эксплуатации и частично окислившихся, она уже не может задержать процесс дальнейшего окисления.
В этом отношении лучшие характеристики имеет присадка ВТИ-8. Она более активна и, кроме того, пригодна как для свежих масел, так и для масел, бывших в употреблении. В качестве недостатка следует отметить способность этого соединения выделять через некоторое время взвесь, вызывающую помутнение масла. Для устранения этого явления масло в начальной стадии эксплуатации необходимо пропустить через фильтр-пресс. Присадка ВТИ-8 добавляется в количестве 0,02-0,025% массы масла.
Наиболее эффективным антиокислителем, получившим широкое распространение как у нас, так и за рубежом, является 2,6-дитретичный бутил-4-метилфенол, получивший в СССР название ДБК (ионол). Эга присадка легко растворяется в масле, не дает осадков, не извлекается из масла адсорбентами, не разрушается при обработке масла щелочью и металлическим натрием. Присадка удаляется лишь при очистке масла серной кислотой. Применение присадки ДБК в 2-5 раза удлиняет срок работы хорошо очищенного масла. Единственный недостаток этого антиокислителя - увеличенный по сравнению с другими присадками расход (0,2-0,5%). Имеются также основания к тому, чтобы и эту норму увеличить.
Антикоррозийные присадки применяются с целью защиты металла от действия кислот, содержащихся в свежем масле, а также продуктов окисления масла. Антикоррозийный эффект сводится к образованию на металле защитной пленки, защищающей его от коррозии. Одной из наиболее эффективных антикоррозийных присадок является присадка В-15/41, представляющая эфир алкенил-янтарной кислоты. Антикоррозийные присадки могут в некоторой мере повышать кислотное число масел и уменьшать их стабильность. Поэтому антикоррозийные присадки применяются в минимально необходимой концентрации совместно с антиокислительными присадками.
Деэмульгирующие присадки (деэмульгаторы) - вещества, применяемые для разрушения нефтяных и масляных эмульсий. Деэмульгаторы представляют собой водные растворы нейтрализованно- ного кислого гудрона или эмульсии минерального масла высокой степени очистки с водным раствором натриевых солей нефтяных и сульфо - нефтяных кислот. В последнее время в качестве деэмульгаторов были предложены новые соединения - ди - проксамины. Наиболее эффективным из них является дипрокса - мин-157 [ДПК-157], разработанный ВНИИНП.