Эксперт Ойл
Введите название продукта:



Эксперт-ойл / Статьи / Турбинные масла: классификация и применение
Главная страницаКарта сайтаe-mail

18.09.2012
Турбинные масла: классификация и применение

1. Введение

Паровые турбины существуют уже более 90 лет. Они представляют собой двигатели с вращающимися элементами, которые превращают энергию пара в механическую работу в одну или несколько ступеней. Паровая турбина обычно связана с приводной машиной, чаще всего через коробку передач.

Температура пара может достигать 560 °С, а давление находится в пределах от 130 до 240 атм. Повышение эффективности за счет повышения температуры и давления пара является фундаментальным фактором при совершенствовании паровых турбин. Однако высокие температуры и давления повышают требования к смазочным материалам, применяемым для смазки турбин. Изначально турбинные масла изготавливались без присадок и не могли удовлетворить этим требованиям. Поэтому уже около 50 лет в паровых турбинах применяются масла с присадками. Такие турбинные масла содержат ингибиторы окисления и антикоррозийные агенты и при условии соблюдения некоторых специфических правил обеспечивают высокую надежность. Современные турбинные масла также содержат небольшое количество противозадирных и противоизносных присадок, которые защищают смазываемые узлы от износа. Паровые турбины применяются на электростанциях для привода электрогенераторов. На обычных электростанциях их выходная мощность составляет 700—1000 МВт, тогда как на атомных электростанциях эта цифра составляет около 1300 МВт.


 


     2. Требования к турбинным маслам — характеристики

Требования к турбинным маслам определяются собственно турбинами и специфическими условиями их эксплуатации. Масло в системах смазки и управления паровых и газовых турбин должно выполнять следующие функции:
     • гидродинамической смазки всех подшипников и коробок передач;
     • рассеивания тепла;
     • функциональной жидкости для контуров управления и безопасности;
     • предупреждения возникновения трения и износа ножек зубьев в коробках передач турбин при ударных ритмах работы турбин.
Наряду с этими механико-динамическими требованиями турбинные масла должны обладать следующими физико-химическими характеристиками:
     • стойкостью к старению при длительной эксплуатации;
     • гидролитической стабильностью (особенно если применяются присадки);
     • антикоррозийными свойствами даже в присутствии воды/пара, конденсата;
     • надежным водоотделением (паров и выделением конденсированной воды);
     • быстрым деаэрированием — низким вспениванием;
     • хорошей фильтруемостью и высокой степенью чистоты.
    
Только тщательно подобранные базовые масла, содержащие специальные присадки, могут удовлетворять этим строгим требованиям к смазочным материалам для паровых и газовых турбин.

3. Композиции турбинных масел

Современные смазочные материалы для турбин содержат специальные парафиновые масла с хорошими вязкостно-температурными характеристиками, а также антиоксиданты и ингибиторы коррозии. Если турбины с зубчатыми коробками передач нуждаются в высокой степени несущей способности (например: ступень отказа при испытании на шестереночном стенде FZG не ниже 8 DIN 51 354-2, то в масло вводят противозадирные присадки.
    В настоящее время турбинные базовые масла получают исключительно экстракцией и гидрированием. Такие операции, как очистка и последующая гидроочистка под высоким давлением, в значительной степени определяют и влияют на такие характеристики, как окислительная стабильность, водоотделение, деаэрация и ценообразование. Это особенно справедливо в отношении водоотделения и деаэрации, так как эти свойства не могут быть существенно улучшены с помощью присадок. Турбинные масла, как правило, получают из специальных парафиновых фракций базовых масел.
     В турбинные масла для улучшения их окислительной стабильности вводят фенольные антиоксиданты в сочетании с аминными антиоксидантами. Для улучшения антикоррозийных свойств применяют неэмульгируемые антикоррозийные агенты и пассиваторы цветных металлов. Загрязнения водой или водяным паром не оказывают вредного влияния, так как эти вещества остаются во взвешенном состоянии. При применении стандартных турбинных масел в турбинах с зубчатой коробкой передач в масла вводят небольшие концентрации термически стойких и стойких к окислению противозадирных/противоизносных присадок с длительным сроком службы (фосфорорганические и/или сернистые соединения). Кроме того, в турбинных маслах применяют не содержащие силиконов антипенные и депрессорные присадки.
     Следует обратить пристальное внимание на полное исключение силиконов в антипенной присадке. Кроме того, эти присадки не должны отрицательно влиять на деаэрационные характеристики (очень чувствительные) масла. Присадки не должны содержать золы (например, не содержать цинка). Чистота турбинного масла в резервуарах в соответствии с ISO 4406 должна быть в пределах 15/12. Необходимо полностью исключить контакты турбинного масла и различных контуров, проводов, кабелей, изоляционных материалов, содержащих силиконы (строго соблюдать при производстве и применении).

4. Турбинные смазочные материалы

Для газовых и паровых турбин обычно в качестве смазочных материалов применяются специальные парафиновые минеральные масла. Они служат для защиты подшипников вала турбины и генератора, а также коробки передач в соответствующих конструкциях. Эти масла также могут применяться в качестве гидравлической жидкости в системах управления и безопасности. В гидравлических системах, эксплуатируемых под давлением около 40 атм (если имеются раздельные контуры для смазочного масла и масла для регулирования, так называемые спиральные контурные системы) обычно применяются огнестойкие синтетические жидкости типа HDF-R  . В 2001 г. был пересмотрен DIN 51 515 под названием «Смазочные и управляющие жидкости для турбин» (часть 1-L-TD официальный сервис, спецификации), а новые так называемые высокотемпературные турбинные масла описаны в DIN 1515, часть 2 (часть 2-L-TG смазочные материалы и управляющие жидкости для турбин — для высокотемпературных условий эксплуатации, спецификации). Следующий стандарт — ISO 6743, часть 5, семейство Т (турбины), классификация турбинных масел; последний вариант стандарта DIN 51 515, опубликованный в 2001/2004 гг., содержит классификацию турбинных масел, которая приведена в табл. 1. 

 Таблица 1. DIN 51515 классификация турбинных масел. Проект 1999
 Характеристика  Нормальные турбинные масла, турбинные масла для паровых турбин  Высокотемпературные турбинные масла
 Без противозадирных присадок  DIN 51 515-1  DIN 51 515-2
 С противозадирными присадками  DIN 51 515-1  DIN 51 515-2
 FZG ступень нагрузки не меньше 8  Приложение А  Приложение А


Требования, выдвигаемые в DIN 51 515-1 — масла для паровых турбин  и DIN 51 515-2 — высокотемпературные турбинные масла, приведены в табл. 2 и 3.

 Таблица 2. Требования к маслам для паровых турбин. D1N 51 515. Часть 1, июнь 2001 г. — LTD для нормальных условий эксплуатации
 Испытания  Предельные значения  Испытания в соответствии с2)  Сопоставимы с ISO* стандартами
 Группа смазочных масел  TD 32  TD 46  TD 68  TD 100    
 Класс вязкости по ISO1)  ISO VG 32  ISO VG 46  ISO VG 68  ISO VG100  DIN 51 519  ISO 3448
 Кинематическая вязкость: при 40 °С          DIN 51 562-1 или    DIN 51 562-2 или DIN EN ISO 3104  ISO 3104
     минимальная, мм2  28,8  41,4  61,2  90,0 110
     максимальная, мм2/с  35,2  50,6  74,8  110
 Температура вспышки, минимальная, °С  160  185  205  215  DIN ISO 2592  ISO 2592
 Деаэрационные свойства4) при 50 °С максимальные, мин.  5  5  6  Не нормируется  DIN 51 381  —
 Плотность при 15 °С, максимальная, г/мл

 Должно быть указано поставщиком

 DIN 51 757 или DIN EN ISO 3675

 ISO 3675

 Температура застывания, максимальная, °С  ≤-6  ≤-6  ≤-6  ≤-6  DIN ISO 3016  ISO 3016
 Кислотное число, мг КОН/г

 Должно быть указано поставщиком

 DIN 51558, часть 1  ISO 6618
 Зольность (оксидная зола) %масс.

 Должно быть указано поставщиком

 DIN EN ISO 6245  ISO 6245
 Содержание воды, максимальное, мг/кг

 150

 DIN 51 777-1  ISO/D1S 12 937
 Уровень чистоты, минимальный

 20/17/14

 DIN ISO 5884с DIN ISO 4406  ISO 5884 с ISO 4406
 Водоотделение (после обработки паром), максимальное, с  300  300  300  300  4 51 589, часть 1

 Медная коррозия, максимальная Коррозионная агрессивность (3 ч при 100 °С)

 2-100 A3

 DIN EN ISO 2160  ISO 2160
 Защита от коррозии стали, максимальная

 Отсутствие ржавчины

 DIN 51 585  ISO 7120
 Стойкость к окислению (TOST)3) Время в часах до достижения дельта NZ 2,0 мг КОН/г  2000  2000  1500  1000  DIN 51 587  ISO 4263
 Пена:        

 ISO 6247
 Ступень 1 при 24 °С, максимально, мл

 450/0

 
 Ступень II при 93 °С, максимально, мл

 100/0

 
 Ступень III при 24 °С после 93 °С, максимально, мл

 450/0

 
  *) Международная организация стандартизации
1)Средняя вязкость при 40 °С в мм2/с.
2) Образец масла должен храниться без контакта со светом перед испытанием.
3) Испытание на стойкость к окислению должно проводиться по типовой методике, в связи с продолжительностью испытания.
4) Температура испытания составляет 25 °С и должна быть указана поставщиком, если потребителю нужны значения при низких температурах.
Приложение А (нормативное) для турбинных масел с противозадирными присадками. Если поставщик турбинного масла также поставляет набор турбинных зубчатых передач, то масло должно выдерживать минимум восьмую ступень нагрузки по DIN 51 345, часть 1 и часть 2 (FZG).

 

Атмосферный воздух поступает в воздухозаборник 1 через систему фильтров и подается на вход многоступенчатого осевого компрессора 2. Компрессор сжимает атмосферный воздух, и подает его под высоким давлением в камеру сгорания 3 , куда через форсунки подается и определенное количество газового топлива. Воздух и топливо перемешиваются и воспламеняются. Топливовоздушная смесь сгорает, выделяя большое количество энергии. Энергия газообразных продуктов сгорания преобразуется в механическую работу за счёт вращения струями раскаленного газа лопаток турбины 4. Часть полученной энергии расходуется на сжатие воздуха в компрессоре 2 турбины. Остальная часть работы передаётся на электрический генератор через ось привода 7. Эта работа является полезной работой газовой турбины. Продукты сгорания, которые имеют температуру порядка 500-550 °С, выводятся через выхлопной тракт 5 и диффузор турбины 6, и могут быть далее использованы, например, в теплоутилизаторе, для получения тепловой энергии.




 

Таблица 3. Требования к высокотемпературным турбинным маслам, DIN 51 515, часть 2, ноябрь 2004 г. L-TG для эксплуатации в условиях высоких температур
 Группа смазочных масел

 Предельные значения

 Испытания в соответствии с2)  Сопоставимы с ISO* стандартами
 TG 32  TG 46
 Класс вязкости по ISO1)  TSOVC 32  TSOVC 46  DIN 51 519  ISO 3448
 Кинематическая вязкость: при 40 °С,          DIN 51 550 в соответствии
с DIN 51 561 или DIN 51 562-1
 ISO 3104
     минимальная, мм2  28,8  41,4
     максимальная, мм2  35,2  50,6
 Температура вспышки (в закрытом тигле), минимальная, °С  160  185  DIN ISO 2592  ISO 2592
 Деаэрационные свойства4) при 50 °С, максимальные, мин.  5  5  DIN 51 381  —
 Плотность при 15 °С, минимальная, г/мл  Должно быть указано поставщиком  DIN 51 757  ISO 3675
 Температура застывания, максимальная, °С

 ≤-6

 DIN ISO 3016  ISO 3016
 Кислотное число, мг КОН/г  Должно быть указано поставщиком  DIN 51 558-1  ISO/DIS 6618
 Зола (оксидная зола), %масс.  Должно быть указано поставщиком  DIN EN 7  ISO 6245
 Содержание воды, максимальное, мг/кг

 150

 DIN 51 777-1

 ISO/DIS 12937
 Уровень чистоты, минимальный

 20/17/14

 DIN ISO 5884 с DIN ISO 4406  ISO 5884 с ISO 4406
 Пена:      

 ISO 6247

 Ступень 1 при 24 °С, максимально, мл

 450/0

 
 Ступень II при 93 °С, максимально, мл

 100/0

 
 Ступень III при 24 °С после 93 °С, максимально, м;

 450/0

 
 Деэмульгируемость, мин  Должно быть указано поставщиком  DIN 51 599  ASTM-D 1401
 Водоотделение (после обработки паром), максимальная, с  300  300  DIN 51 589, часть 1  
 Медная коррозия, максимальная

 2-125/43

 DIN 51 759  ISO 2160
 Защита стали от коррозии.
Коррозионная агрессивность, максимальная

 0-А

 DIN 51 585  ISO/DIS 7120
 Стойкость к коррозии3)

 3,000

 DIN 51 587  ISO DIS 4263
 Время в часах до достижения дельта NZ 2,0 мг КОН/г        ASTM-D 2272
 RBOT, мин

 ≥ 800**

 
 Модифицированный RBOT, % времени минуты в немодифицированном методе испытания

 ≥85%

 
  * Международная организация стандартизации.
  ** General Electric рекомендует только 450 мин.
   1)Средняя вязкость при 40 °С в мм2/с.
  2)Образец масла должен храниться без контакта со светом перед испытанием.
  3) Испытание на стойкость к окислению должно проводиться по типовой методике, в связи с продолжительностью испытания.
  4)Температура испытания составляет 25 °С и должна быть указана поставщиком, если потребителю нужны значения при низких температурах
Приложение А (нормативное для турбинных масел с противозадирными присадками). Если поставщик турбинного масла также поставляет набор турбинных зубчатых передач, то масло должно выдерживать минимум восьмую ступень нагрузки по DIN51 345, часть 1 и часть 2 (FZG).



ISO 6743-5 классифицирует турбинные масла по их назначению (для паровых или газовых турбин) и по содержанию противозадирных агентов (табл. 4).

 

 Таблица 4. ISO 6743-5 Классификация турбинных смазочных масел в сочетании с ISO/CD 8068
 Характеристика  Нормальные турбинные масла  Высокотемпературные турбинные масла
 Без противозадирных присадок ISO-L-TSA (пар)
ISO-L-TG4(Tia)
ISO-L-TGB (газ)
ISO-L-TGSB(= TGA + TGB качество)  
 С противозадирными присадками  FZG ступень нагрузки не меньше 8  ISO-L-TSE (пар)
ISO-L-TGE (газ)
 ISO-L-TGF
ISO-L-TGSE



 

Спецификация согласно ISO 6743-5 и в соответствии с ISO CD 8086 «Смазочные материалы. Индустриальные масла и родственные им продукты (класс L)— Семейство T (турбинные масла), ISO-L-Т все еще находится в стадии рассмотрения» (2003).
Синтетические жидкости типа ПАО и сложные эфиры фосфорной кислоты также описаны в ISO CD 8068 2003 г. (см. табл. 5).

 

 Таблица 5. Классификация смазочных масел дли турбин, ISO 6743-5  в сочетании с ISO/CD 8068
 Общее назначение  Состав и свойства  Символ ISO-L  Типичное применение
 1) Паровые турбины непосредственно соединенные, или с зубчатыми передачами для нагрузки в нормальных условиях
2) Базовые турбины непосредственно соединенные, или с зубчатыми передачами пля нагрузки, в нормальных условиях
 Очищенные минеральные масла с соответствующими антиоксидантами и ингибиторами коррозии   TSA

 

 TGA
 Генерирование электроэнергии и индустриальные приводы и их соответствующие системы управления, судовые приводы, их улучшенная несущая способность не требуется для зубчатого зацепления
 3) Паровые турбины, непосредственно соединенные или с зубчатыми передачами для нагрузки, высокая несущая способность
4) Газовые турбины, непосредственно соединенные или с зубчатыми передачами для нагрузки, высокая несущая способность
 Очищенные минеральные масла с соответствующими антиоксидантами и ингибиторами коррозии, с дополнительными противозадирными характеристиками для смазки зубчатых передач  TSF

 


 TGF
 Генерирование электроэнергии и индустриальные приводы и их соответствующие системы управления, где для зубчатых передач требуется улучшенная несущая способность
 5) Газовые турбины, непосредственно связанные или с зубчатыми передачами для нагрузки, более высокая несущая способность  Очищенные минеральные масла с соответствующими антиоксидантами и ингибиторами коррозии — для более высоких температур  TGB
  TGSB
(= TSA + TGB)
 Генерирование электроэнергии и и индустриальные приводы и их соответствующие системы управления, где требуется высокотемпературная стойкость из-за высоких температур на отдельных участках
  6) Прочие смазочные материалы (в соответствии с ISO 6749-5 и ISO/CD 8068)
      а) TSC — синтетические жидкости для турбин без специфических огнестойких свойств (например, ПАО);
      б) TSD — синтетические жидкости для паровых турбин на базе сложных эфиров фосфорной кислоты с огнестойкими свойствами (сложный эфир алкилфосфата);
     в) TGC — синтетические жидкости для газовых турбин без специфических огнестойких свойств (например, ПАО);
     г) TGD — синтетические жидкости для газовых турбин на базе сложных эфиров фосфорной кислоты с огнестойкими свойствами (сложный эфир алкилфосфата);
    д) TCD — синтетические жидкости систем управления на базе сложных эфиров фосфорной кислоты с огнестойкими свойствами

 Таблица 6. Основные требования к турбинным маслам со стороны ведущих мировых производителей.
 Характеристики  Siemens TLV 901304  Масла для паровых и газовых турбин1)   General Electric GEK 101 941А  Масла для газовых турбин с противозадирными/ противоизносными присадками с температурами выше 260 °С2)  General ElectricGEK 32568 Е.  Масла для газовых турбин с температурой подшипников выше 260 °С3)  Alstom HTGD 90717 Масла для паровых и газовых турбин с и без противозадирных и противоизносных присадок ISO VG 32/464)  Alstom HTGD 90117 Масла для паровых и газовых турбин с и без противозадирных и противоизносных присадок ISO VG 684)  Испытание
по DIN ISO
 Испытание по ASTM
Кинематическая вязкость при 40 °С, мм2 ISO VG VG 32: ±10% VG 46:±10%  28,8-35,2
 
  28,8-35,2
 
 VG 32: +10%
 VG 46: +10%
 VG 68: ±10%  DIN 51 562-1  ASTM-D 445
 Плотность (API°)  —  29-33.5  29-33.5        ASTM-D 287
Деаэрационные свойства при 50 °С, мин  ≤4  5 (максим)  5 (максим)я  <4  <7  DIN 51 381  ASTM-D 3427
 Кислотное число, мгКОН/г            DIN51 558-1  ASTM-D 974
      без ЕР/АW присадок  ≤0,2  0,2 (максим)  0,2 (максим)  0,2 (максим)  0,2 (максим)
      с ЕР/AW присадками  ≤0,3  0,3 (максим)  0,3 (максим)
 Содержание воды, мг/кг  ≤ 100  —  —  —  —  DIN 51777-1  ASTM-D 892
 Водоотделение, с  < 300      ≤ 300  ≤ 300  DlN 51 589-1  
 Деэмульгируемость, минуты  ≤20      <30  ≤30  DIN51 599  ASTM-D 1401
 Плотность при 15 °С, кг/м3  ≤900      ХХО  ≤900  DIN 51 757  ASTM-D 1298
 Температура вспышки            DIN ISO 2592  ASTM-D 92
     ISO VG 32, °С  > 160  215(миним)   215(миним)  VG 32 и 46 ≥200  VG 68: ≥ 205
     ISO VG 46, °С  > 185
 Температура застывания, °С  <-6  -12(максим)  -12 (максим)  <-9  <-6  ISO 3016  ASTM-D 97
 Распределение частиц {ISO класс)  ≤ 17/14      18/15  18/15  ISO 4406  —
 Цвет  ≤ 2 2,0 (максим)  2,0 (максим)  —  —  DIN ISO 2049  ASTM-D 1500
 Медная коррозия. Коррозионная агрессивность  < 2-100 A3  1 В (максим)  1 В (максим)  ≤ 2-100 A3  < 2-100 A3  DIN EN ISO 2160  
 Защита стали от коррозии, Коррозионная агрессивность  0-В  0-В  0-В  0-В    DIN 51 585  ASTM-D 665
 Стойкость к старению  ≤ 2,0  ≤ 2,0  ≤ 2,0  1  1  DIN 51 587  ASTM-D 943
 Увеличение кислотности в мг КОН/гр после 1 ч испытаний по методу TOST  (после 2500 ч)  (после 2500 ч)  (после 3000 ч)  (после 2000 ч) *  (после 2000 ч) *    
 Дополнительные требования к турбинным маслам для применения в коробках передач, метод FZG:A/8.3/90 ступень отказа  ≥8  ≥8    8  8  DIN 51 354  ASTM-D 1947
 Коксуемость по Рэмсботтому, %    0,1% (максима) (или эквив)  0,1% (максима) (или эквив)  —  —   —  ASTM-D 524
 Стойкость к окислению во вращающейся бомбе, мин    500 (миним)  500 (миним)   > 300 (миним)   > 300 (миним)   —  ASTM-D 2272
 Стойкость к окислению во вращающейся бомбе (модифицированной RBOT c N2 продувкой    85% (миним)  85% (миним)  —  —  —  ASTM-D 2272
 Индекс вязкости (ИВ)    95 (минима  95 (миним)  ≥90  ≥90  —  ASTM-D 2270
 Атомно-эмиссионная спектроскопия    <5 ppm     <5 ppm   <5 ppm  —  ASTM-D 4951
 Содержание цинка        Ступень I, минимум 93%    
 Фильтруемость        Ступень I, минимум 93%  ISO 13 357-2  
 * Кислотное число < 1,8 мг КОН/г; шлам < 0,4% по DP 7624.
   Базовые масла:
  1) Минеральные масла или синтетические масла с присадками для повышения антикоррозионных свойств и стойкости к старению (дополнительно ЕР/А W присадки в случае смазки коробки передач).
  2) Нефтяное смазочное масло — синтетические углеводороды с большей высокотемпературной окислительной стабильностью и R&O ингибитор EP/AW присадки.
  3) Нефтяное смазочное масло — синтетические углеводороды с большей высокотемпературной окислительной стабильностью и R&O ингибиторами
  4) Очищенное минеральное масло: с присадками — в основном ингибиторами старения и коррозии (без ЕР/AW присадок)
Прочие важные спецификации (примеры):
Westinghouse I.L. 1250-5312 — Паровые турбины
21 T 059I — Газовые турбины
Solar ES 9-224 — Газовые турбины
  5) L.S. ступень нагрузки.

5. Контуры циркуляции турбинных масел

Для смазки турбин на электростанциях особенно важную роль играют контуры циркуляции масла. Паровые турбины обычно снабжены контурами циркуляции масла под давлением и контурами регулирования, а также раздельными емкостями для контура смазочного масла и масла контура регулирования.
     В нормальных условиях эксплуатации основной масляный насос с приводом от турбинного вала всасывает масло из емкости и нагнетает в контуры регулирования и смазки подшипников. Контуры давления и регулирования обычно находятся под давлением в пределах 10—40 атм (давление главного турбинного вала может достигать 100—200 атм). Величина температуры в масляной емкости находится в пределах от 40 до 60 °С. Скорость подачи масла в контуры питания составляет от 1,5 до 4,5 м/сек (около 0,5 м/сек в возвратном контуре). Охлажденное и прошедшее через редукционные клапаны масло поступает в подшипники турбины, генератора и, возможно, коробки передач под давлением 1—3 атм. Индивидуальные масла возвращаются в масляный бак под давлением, равным атмосферному. В большинстве случаев подшипники вала турбины и генератора имеют вкладыши из белого металла. Аксиальные нагрузки обычно поглощаются подшипниками. Контур смазочного масла газовой турбины в основном подобен контуру паровой турбины. Однако в газовых турбинах иногда применяют подшипники качения и подшипники скольжения.
     Крупные масляные контуры снабжены центробежными фильтрационными системами. Эти системы обеспечивают удаление мельчайших частиц загрязнителей вместе с продуктами старения и шламом. В зависимости от размера турбины в переточных системах масло пропускают через фильтры каждые пять часов с помощью специальных насосов. Масло выводится из самой нижней точки масляной емкости и подвергается фильтрации непосредственно перед возвращением обратно. Если масло отбирают из основного потока, то скорость потока должна быть снижена до 2—3% от производительности основного насоса. Часто применяют следующие виды оборудования: масляные центрифуги, бумажные фильтры, целлюлозные картриджные фильтры тонкой очистки и фильтрующие установки с сепараторами. Рекомендуется также использование магнитного фильтра. Иногда фильтры байпасного и основного потока снабжаются охлаждающими устройствами для снижения температуры фильтруемого масла. Если существует вероятность попадания в систему воды, пара или других загрязнителей, то должна быть предусмотрена возможность удаления масла из емкости с помощью мобильного фильтра или центрифуги. Для этого в нижней части емкости необходимо предусмотреть специальный соединительный патрубок, который также может быть использован для отбора проб масла.
     Старение масла также зависит от того, как и с какой скоростью масло прокачивают через контур. В случае если масло прокачивается слишком быстро, то избыточный воздух диспергируется или растворяется (проблема: кавитация в подшипниках, преждевременное старение и т. д.). Также может иметь место вспенивание масла в масляной емкости, но эта пена обычно быстро разрушается. Положительно влиять на деаэрацию и вспенивание в масляной емкости можно с помощью различных инженерных мер. К таким мерам относятся масляные емкости с большей площадью поверхности и возвратные контуры с трубами большего сечения. Простые меры, например возвращение масла в емкость через перевернутую U-образную трубу, тоже положительно влияют на деаэрационную способность масла и дают хороший эффект. Установка дросселя в емкости также дает положительные результаты. Эти меры продлевают интервал времени, за который вода и твердые загрязнители могут быть удалены из масла.

6. Контуры для промывочного турбинного масла

Все маслопроводы перед вводом в эксплуатацию должны быть механически очищены и промыты. Следует удалять из системы даже такие загрязнители, как чистящие средства и агенты, предотвращающие коррозию (масла/пластичные смазки). Затем необходимо ввести масло с целью промывки. Для промывки требуется около 60-70% от общего объема масла. Промывочный насос должен работать на полную мощность. Подшипник рекомендуется удалять и временно заменять чистым (во избежание попадания загрязнителей в зазор между валом и вкладышами подшипников). Масло следует неоднократно подогревать до температуры 70 °С, а затем охлаждать до 30 °С. Расширение и сужение в трубопроводе и фитингах рассчитаны на удаление грязи в контуре. Вкладыши подшипников вала должны промываться последовательно для поддержания высокой скорости работы. После 24-часовой промывки масляные фильтры, масляные сита и сита масла для подшипников могут быть установлены. Мобильные фильтровальные установки, которые также могут быть использованы, должны иметь размер ячеек не больше 5 мкм. Все части цепи снабжения маслом, включая запасное оборудование, должны быть тщательно промыты. Все узлы и детали системы должны быть очищены снаружи. Затем промывочное масло сливают из масляного бака и холодильников. Возможно и вторичное его использование, но только после очень тонкой фильтрации (байпасная фильтрация). Кроме того, масло должно быть предварительно подвергнуто тщательному анализу на предмет соответствия требованиям спецификации DIN 51 515 или специальных спецификаций на оборудование. Промывку следует производить до тех пор, пока на фильтре не будут обнаружены твердые загрязнители и/или не будет зарегистрировано поддающееся измерению повышение давления в байпасных фильтрах после 24 ч. Рекомендуется проводить промывку в течение нескольких дней, а также анализ масла после любых модификаций или ремонтных работ.

7. Мониторинг и техническое обслуживание турбинных масел

В нормальных условиях вполне достаточно производить мониторинг масла с интервалом в 1 год . Как правило, эта процедура осуществляется в лабораториях производителя. Кроме того, необходима еженедельная визуальная проверка для своевременного обнаружения и удаления загрязняющих масло примесей. Наиболее надежным методом является фильтрование масла с помощью центрифуги в байпасном контуре. При эксплуатации турбины следует учитывать загрязнение окружающего турбину воздуха газами и другими частицами. Такой метод, как подпитка утраченного масла (освежение уровней содержания присадок), заслуживает внимания. Фильтры, сита, а также такие параметры, как температура и уровень масла, должны проверяться регулярно. В случае продолжительного простоя (более двух месяцев) масло следует ежедневно рециркулировать, а также регулярно проверять содержание воды в нем. Контроль отработанных:
     • огнестойких жидкостей в турбинах;
     • отработанных смазочных масел в турбинах;
     • отработанных масел в турбинах.
осуществляют в лаборатории поставщика масла. В VGB Kraftwerktechnic Merkbl tter, Германия (VGB — ассоциация германских электростанций) описан анализ, а также требуемые значения различных свойств.

8. Срок службы масел для паровых турбин

Обычный срок службы паровых турбин составляет 100 000 ч. Однако уровень антиоксиданта снижается до 20-40% от уровня в свежем масле (окисление, старение). Срок жизни турбины в значительной степени зависит от качества турбинного базового масла, условий эксплуатации — температуры и давления, скоости циркуляции масла, фильтрации и качества технического обслуживания и, наконец, от количеств подпитанного свежего масла (это помогает поддерживать адекватные уровни присадок). Температура масла в турбине зависит от нагрузки на подшипники, размеров подшипников и скорости течения масла. Радиационная теплота может также быть важным параметром. Фактор циркуляции масла, т. е. отношение между объемом потока h-1 и объемом емкости с маслом, должен быть в пределах от 8 до 12 ч-1. Такой относительно низкий фактор циркуляции масла обеспечивает эффективное разделение газообразных, жидких и твердых загрязнителей, тогда как воздух и другие газы могут быть выпущены в атмосферу. Кроме того, низкие факторы циркуляции снижают термические нагрузки на масло (в минеральных маслах скорость окисления увеличивается вдвое при повышении температуры на 8-10 К). Во время эксплуатации турбинные масла подвергаются значительному обогащению кислородом. Турбинные смазочные материалы испытывают воздействие воздуха в ряде точек вокруг турбины. Температуры подшипников могут контролироваться с помощью термоэлементов. Они очень высоки и могут достигать 100 °С, а в смазочном зазоре даже выше. Температура подшипников может достигать 200 °С при локальном перегреве. Такие условия могут встречаться только в больших объемах масла и при высокой скорости циркуляции. Температура масла, сливаемого с подшипников скольжения, обычно находится в пределах 70-75 °С, а температура масла в баке может достигать 60—65 °С в зависимости от фактора циркуляции масла. Масло остается в баке в течение 5—8 мин. За это время воздух, увлеченный потоком масла, деаэрируется, твердые загрязнители выпадают в осадок и их выделяют. Если температура в баке выше, то компоненты присадок с более высоким давлением насыщенных паров могут испариться. Проблема испарения усложняется при установке устройств экстракции паров. Максимальная температура подшипников скольжения ограничивается пороговыми температурами вкладышей подшипников из белого металла. Эти температуры составляют около 120 °С. В настоящее время разрабатывают вкладыши подшипников из металлов, менее чувствительных к высоким температурам.

9. Масла для газовых турбин — применение и требования

Газотурбинные масла применяются в стационарных турбинах, используемых для выработки электроэнергии или тепловой энергии. Компрессорные воздуховки нагнетают давление газа, который подается в камеры сгорания, до 30 атм. Температуры сгорания зависят от типа турбины и могут достигать 1000 °С (обычно 800—900 °С). Температуры выхлопных газов обычно колеблются около 400—500 °С. Газовые турбины с мощностью до 250 МВт применяются в городских и пригородных системах парового отопления, в бумагоделательной и химической промышленности. Преимущества газовых турбин заключаются в их компактности, быстроте запуска (<10 минут), атакже в малом расходе масла и воды. Масла для паровых турбин на базе минеральных масел применяются для обычных газовых турбин. Однако следует помнить о том, что температура некоторых подшипников в газовых турбинах выше, чем в паровых турбинах, поэтому возможно преждевременное старение масла. Кроме того, вокруг некоторых подшипников могут образовываться «горячие участки», где локальные температуры достигают 200—280 °С, при этом температура масла в баке сохраняется на уровне порядка 70—90 °С (горячий воздух и горячие газы могут ускорить процесс старения масла). Температура масла, поступающего в подшипник, чаще всего бывает в пределах 50— 55 °С, а температура на выходе из подшипника достигает 70—75 °С. В связи с тем, что объем газотурбинных масел обычно меньше, чем объем масел в паровых турбинах, а скорость циркуляции выше, их срок службы несколько короче. Объем масла для электрогенератора мощностью 40—60 МВт («General Electric») составляет приблизительно 600-700 л, а срок службы масла — 20 000-30 000 ч. Для этих областей применения рекомендуются полусинтетические турбинные масла (специально гидроочищенные базовые масла) — так называемые масла группы III — или полностью синтетические масла на базе синтетических ПАО. В гражданской и военной авиации газовые турбины применяются в качестве тяговых двигателей. Так как в этих турбинах температура очень высокая, для их смазки применяют специальные маловязкие (ISO VG10, 22) синтетические масла на базе насыщенных сложных эфиров (например, масла на базе сложных эфиров полиолов). Эти синтетические сложные эфиры, применяемые для смазки авиационных двигателей или турбин, имеют высокий индекс вязкости, хорошую термическую стойкость, окислительную стабильность и превосходные низкотемпературные характеристики. Некоторые из этих масел содержат присадки. Их температура застывания находится в пределах от —50 до —60 °С. И, наконец, эти масла должны отвечать всем требованиям военных и гражданских спецификаций на масла для авиационных двигателей. Смазочные масла для турбин самолетов в некоторых случаях могут также применяться для смазки вертолетных, судовых, стационарных и индустриальных турбин. Применяются также авиационные турбинные масла, содержащие специальные нафтеновые базовые масла (ISO VG 15-32) с хорошими низкотемпературными характеристиками. 
 


10. Огнестойкие жидкости, не содержащие воды, применяемые на электростанциях

В целях безопасности в контурах регулирования и управления, подверженных опасностям возгорания и пожаров, применяются огнестойкие жидкости. Например, на электростанциях это относится к гидравлическим системам в высокотемпературных зонах, в частности вблизи перегретых паровых труб. Огнестойкие жидкости, применяемые на электростанциях, как правило, не содержат воды; это синтетические жидкости на базе сложных эфиров фосфорной кислоты (типа DFD-R по DIN 51 502 или ISO VG 6743-0, ISO VG 32-68). Эти HFD жидкости обладают следующими особенностями. Спецификации турбинных жидкостей на базе сложных триарилфосфатов описаны в ISO/DIS 10 050 — категория ISO-L-TCD. Согласно им такие жидкости должны обладать:
     • огнестойкостью;
     • температурой самовозгорания выше 500 "С;
     • стойкостью к самоокислению при поверхностных температурах вплоть до 300 °C;
     • хорошими смазочными свойствами;
     • хорошей защитой от коррозии и износа;
     • хорошей стойкостью к старению;
     • хорошей деэмульгируемостью;
     • низкой вспениваемостью;
     • хорошими деаэрационными характеристиками и низким давлением насыщенных паров.
Для улучшения окислительной стабильности иногда применяют присадки (возможно, ингибиторы пенообразования), а также ингибиторы ржавления и коррозии. В соответствии с 7-м Люксембургским докладом (The 7th Luxembourg Report) максимально допустимая температура HFD жидкостей в гидродинамических системах составляет 150 °С, а постоянные температуры жидкостей не должны превышать 50°C. Эти синтетические жидкости на базе сложных эфиров фосфорной кислоты обычно применяются в контурах управления, но в некоторых особых случаях они также применяются и для смазки подшипников качения в турбинах (а также в других гидравлических системах паровых и газовых турбин). Однако системы должны быть сконструированы с учетом того, что будут использоваться именно эти жидкости (HFD — совместимые эластомеры, окраска и покрытия). В стандарте (E)DIN 51 518 перечислены минимальные требования к жидкостям для систем управления электростанций. Дополнительную информацию можно почерпнуть в инструкциях и спецификациях, связанных с огнестойкими жидкостями, например в VDMA лист 24317 и в СЕТОР рекомендациях R39 Н и R97 H. Информация, связанная с заменой одной жидкости на другую, содержится в VDMA лист 24314 и СЕТОР Rp86 H.

 



11. Смазка гидротурбин и гидроэлектростанций

Персонал гидроэлектростанций должен обращать особое внимание на использование водозагрязняющих веществ, таких как смазочные материалы. На ГЭС используются масла как с присадками, так и без них. Они применяются для смазки подшипников и коробок передач на главном и вспомогательном оборудовании, а также средств регулирования и управления. При выборе смазочных материалов следует учитывать специфические условия эксплуатации на гидростанциях. Масла должны обладать хорошими водовыделяющими и деаэрационными свойствами, низкой вспениваемостью, хорошими антикоррозионными свойствами, высокими противоизносными свойствами (FZG ступень нагрузки в коробках передач), хорошей стойкостью к старению и совместимостью со стандартными эластомерами. В связи с тем, что отсутствуют установленные стандарты на масла для гидротурбин, основные требования к ним совпадают со спецификациями на общие турбинные масла. Вязкость масел для гидротурбин зависит от типа и конструкции турбины, а также от рабочей температуры, и может находиться в пределах от 46 до 460 мм2/с (при 40 °С). Для таких турбин применяют смазочные масла и масла для системы управления типа TD и LTD по DIN 51 515. В большинстве случаев одно и то же масло может применяться для смазки подшипников, коробок передач и систем управления. Обычно вязкость таких турбиных масел и масел для подшипников находится в пределах от 68 до 100 мм2/сек. При запуске турбин температура масел, используемых в системах управления, не должна опускаться ниже 5 °С, а температура масел для смазки подшипников не должна быть ниже 10 °С. Если оборудование находится в холодных окружающих условиях, настоятельно рекомендуется установка подогревателей масла. Масла для гидротурбин не испытывают сильных термических нагрузок, а их объемы в резервуарах довольно высоки. В связи с этим срок службы турбинных масел довольно велик. На гидроэлектростанциях интервалы отбора масел для анализа могут быть соответственно удлинены. Особенное внимание следует обращать на уплотнение контуров циркуляции турбинных смазочных масел для исключения попадания воды в систему. В последние годы успешно применяются биологически разлагаемые турбинные масла на базе насыщенных сложных эфиров. По сравнению с минеральными маслами эти продукты легче поддаются биологическому разложению и относятся к более низкой категории загрязнителей воды. Кроме того, гидравлические масла типа HLP46 (с присадками, не содержащими цинка), быстро биологически разлагаемые жидкости типа HEES 46 и пластичные смазки NLGI сорта 2 и 3 применяются на гидроэлектростанциях.

Роман Маслов.
По материалам зарубежных изданий.

Адрес: г. Москва, дер. Старосырово, Симферопольское шоссе д.20 стр. 1 (Щербинская нефтебаза 11 км. от МКАД)
Телефон: (495)77-11-093, E-mail: info@expert-oil.com