Применение турбинного масла

Оглавление

• Классификация турбинных масел
• Требования к турбинным маслам
• Характеристики турбинных масел
• Производство турбинных масел
• Как смазывается турбина

Турбинные агрегаты повсеместно используются в современной промышленности как эффективные преобразователи энергии в механическую работу. Первопроходцами в этой области стали паровые турбины, внедренные на производственных предприятиях еще в начале ХХ века. Их основная задача – трансформация энергии водяного пара из котельной установки в энергию вращения вала. Вращающийся вал, в свою очередь, передает полученную механическую энергию на рабочие механизмы через систему передач, аналогичную автомобильной трансмиссии.

В процессе работы турбинные подшипники испытывают колоссальные нагрузки из-за высоких оборотов вращения вала – от 3000 до 6000 об/мин. Такая интенсивная работа сопровождается выделением большого количества тепла, которое крайне важно эффективно отводить, чтобы предотвратить деформацию и преждевременный выход из строя турбинных компонентов. Решением данной проблемы служат специализированные турбинные масла.

Масла турбинные способны нагреваться до температур 60-65°C, тем самым поглощая излишки тепла от горячих деталей турбины. Объем системы смазки промышленных турбинных установок может составлять от 500 кг до 10 тонн. Даже на агрегатах средней мощности через подшипник проходит до 40 литров масла в минуту, а на крупных установках – еще больше. Помимо смазки узлов турбины, масла также применяются в гидросистемах управления турбинными агрегатами.

Классификация турбинных масел

ЛУКОЙЛ предлагает большой выбор турбинных масел, предназначенных для использования в различных типах турбин, включая паровые, газовые и гидравлические турбины. Циркуляция смазочного материала осуществляется по замкнутому контуру. Насосы обеспечивают забор жидкости из резервуара и ее подачу в охладитель, где происходит снижение температуры примерно до 35-37°С. Затем охлажденная смазка поступает к подшипникам турбинного вала, где вновь нагревается до максимально допустимых пределов, после чего возвращается обратно в бак.

Одним из главных факторов, определяющих ресурс смазки, является количество циклов нагрев-охлаждение, через которые она проходит в процессе эксплуатации. Также негативно сказывается контакт с влагой и загрязнениями, попадающими через неплотности системы.

Поэтому в составе используемых составов обязательно присутствуют деэмульгирующие компоненты, предотвращающие образование стойких эмульсий и способствующие разделению масла и воды. Наличие воды провоцирует коррозию металлических деталей оборудования. Твердые частицы загрязнений вызывают окислительные процессы с выделением агрессивных кислот, смол и спиртов, негативно влияющих на поверхности.

Интервал замены смазки напрямую зависит от ее рецептуры, режима работы агрегата и типа турбинной установки. Обычно на стационарных объектах она служит 15000-25000 часов, а на судовых – 800-2000 часов из-за более тяжелых условий эксплуатации.

Требования к турбинным маслам

Учитывая жесткие требования производителей турбинного оборудования, для изготовления смазывающих жидкостей используется только высококачественная нефтяная основа, прошедшая тщательные стадии очистки, как, например, турбинные масла ЛУКОЙЛ. Кроме того, в состав вводится комплекс специальных присадок, обеспечивающих уникальные эксплуатационные свойства:

• Высокую стойкость к окислительным процессам в условиях контакта с кислородом при различных режимах работы;
• Минимальное образование осадков, способных привести к выходу из строя высокоскоростных узлов турбины;
• Противодействие образованию эмульсий с водой и коррозии металлических поверхностей при изменении температуры и выпадении конденсата внутри турбины;
• Низкую склонность к вспениванию, что критично важно для высокоскоростного оборудования;
• Минимальную кавитацию.

Помимо этого, масло для турбин в процессе эксплуатации должно эффективно очищаться от мельчайших продуктов износа, накапливающихся в маслосистеме и способных вывести из строя весь агрегат.

Характеристики турбинных масел

Для производства смазывающих жидкостей используется только высококачественное сырье – отборная нефтяная основа, прошедшая многоступенчатую глубокую очистку. Сложность технологического процесса изготовления и высокая стоимость исходного сырья существенно влияют на итоговую цену готового продукта.

В состав турбинных масел входят различные органические и неорганические присадки, позволяющие скорректировать их свойства. Основные функциональные требования:

• Эффективная смазка всех подвижных узлов турбины;
• Отвод избыточного тепла от наиболее нагруженных зон конструкции;
• Предотвращение ускоренного износа и повышение эксплуатационного ресурса трущихся деталей.

Если в ходе эксплуатации смазывающей жидкости показатель его кислотности превышает нормативные значения, в состав вводятся дополнительные антиокислительные присадки.

Требования к физико-химическим свойствам турбинных масел, в том числе используемых на электростанциях, подробно расписаны в ГОСТ 9972-74:

• Кислотность нового масла не более 0,3 мг КОН/г;
• После окисления в процессе работы кислотность не более 0,8 мг КОН/г;
• Полное отсутствие воды;
• Отсутствие видимых механических примесей, доля осадка менее 0,15%;
• Сохранение стабильности свойств при 120°C минимум 14 часов непрерывной работы.

Если в процессе эксплуатации показатель кислотности превышает нормативы, в состав вводятся дополнительные антиокислительные присадки.

Одним из важных показателей, характеризующих пожаробезопасность материала, является температура вспышки турбинного масла. Она определяет минимальную температуру, при которой пары масла образуют с воздухом горючую смесь и вспыхивают при поднесении источника открытого пламени. Для турбинных масел общего назначения согласно ГОСТ 32599-2013 температура вспышки должна быть не ниже 200°C в открытом тигле. Более высокие требования к этому параметру предъявляются для высокотемпературных и огнестойких смазочных материалов, применяемых на объектах повышенной пожароопасности. Их температура вспышки должна превышать 250°C. Турбинные масла с присадками обычно имеют более низкую температуру вспышки по сравнению с базовыми маслами из-за наличия легколетучих компонентов. Регулярный контроль температуры вспышки входит в перечень требований по безопасной эксплуатации турбинного оборудования.

Производство турбинных масел

Процесс производства включает несколько последовательных стадий очистки:

Механическая очистка:

• Выпаривание для удаления микровключений посторонних жидкостей, особенно воды;
• Центробежная сепарация для разделения на фракции различной плотности;
• Гравитационная и вибрационная очистка;
• Электромагнитная фильтрация для извлечения частиц металла;
• Финишная вакуумная фильтрация через системы грубых и тонких сеток.

При сильном загрязнении может применяться длительное отстаивание в емкостях, при котором тяжелые примеси оседают на дно. Однако этот метод крайне трудоемкий и затратный по времени.

Физико-химические методы:

• Селективное растворение, адсорбция, коагуляция;
• Современные ионообменные технологии очистки.

Важно отметить, что присадки вводятся в турбинное масло только после завершения всех стадий очистки во избежание их взаимодействия с химическими реактивами. Кроме того, высокая плотность смазочных материалов не позволяет эффективно отделять от них вредные компоненты после ввода присадок.

Как смазывается турбина

На гидроэлектростанциях используются специальные смазочные материалы для обеспечения бесперебойной работы турбинного оборудования. Правильный выбор и применение турбинных масел имеет важное значение, так как они не должны загрязнять водные ресурсы.

Смазочные материалы выполняют смазку подшипников, редукторов, систем регулирования и управления гидротурбинами. Они могут быть как минерального, так и синтетического происхождения, с добавлением различных присадок или без них. Выбор конкретного масла зависит от условий эксплуатации на конкретной ГЭС.

Основными требованиями к турбинным маслам являются: эффективное отделение воды и воздуха, низкое вспенивание, высокие антикоррозионные и противоизносные свойства, стойкость к старению, совместимость с уплотнительными материалами. Поскольку специальных стандартов не существует, к ним предъявляются требования для общепромышленных турбинных масел.

Вязкость масла подбирается индивидуально в зависимости от типа гидротурбины, ее конструкции и рабочих температур.

Объемы маслосистем велики, а нагрузки невысоки, поэтому интервалы замены масла могут быть увеличены по сравнению с промышленным оборудованием. Важно обеспечить герметичность контура циркуляции масла.