Турбинные масла
Паровые и водяные турбины работают в очень жестких условиях: вал делает до 3000 об/мин в стационарных и до 5000 — 6000 об/мин в судовых установках, а подшипники испытывают высокую нагрузку. В результате трения выделяется тепло и для его отвода через подшипник прокачивают до 40 л/мин масла. Охлаждая подшипники турбины, шестерни редуктора и другие трущиеся детали машины, масло нагревается до 60—65 °С. Таким образом турбинное масло осуществляет смазку трущихся частей и выполняет роль охлаждающей среды.
Емкость систем смазки турбин колеблется от 500 кг до 10 т. и менять такие количества масел слишком часто нецелесообразно, помимо прочего, эта операция связана с остановкой турбины, поэтому турбинное масло должно работать длительное время без его замены когда его небольшое количество добавляют для восполнения утечек и потерь на испарение и т. п. Получение турбинных масел с необходимыми свойствами достигается тщательным отбором сырья и более глубокой его очисткой по сравнению с индустриальными маслами.
Турбинные масла обладают более высокой устойчивостью против окисления кислородом воздуха при повышенных температурах, высокой способностью быстро и полностью отделяться от воды, попадающей в систему смазки, имеют низкие начальную кислотность и зольность, в них не допускается присутствие каких-либо механических примесей. Турбинные масла выпускают пяти марок, отличающихся по вязкости:
22п (турбинное Л)22 (турбинное Л)
30 (турбинное УТ)
46 (турбинное Т)
57 (турборедукторное)
Смазка турбин обычно осуществляется по циркуляционной системе.
Масло из бака забирается насосом через фильтр и подается через редуктор в трубчатый маслоохладитель. Здесь оно охлаждается до 35 - 37° С и направляется к подшипникам. Находясь длительное время в работе, турбинное масло подвергается многократному нагреванию и охлаждению, что способствует изменению качества масла и влияет на характер и степень старения. При работе турбинные масла смешиваются с водой, попадающей в подшипники по валу в виде конденсата. Масло с недостаточными деэмульгирующими свойствами не отстаивается от воды в питательном баке и становится непригодным к работе. Вода в присутствии кислорода воздуха действует на металл и образует соединения, которые выпадают в виде осадка. В присутствии воды резко усиливается растворимость металлов в масле, подвергшемся окислению. В безводном масле с кислотным числом 1,280 мг КОН/г растворяется железа 0,021 мг/см2 поверхности, а в присутствии воды до 0,582 мг/см2. Железо и сталь наиболее подвержены разъеданию, в присутствий воды, а медь и чугун — в ее отсутствие. Чем больше кратность циркуляции масла в системе смазки, тем скорее оно окисляется и загрязняется.
В установках малой мощности масло прокачивается через систему до 30 раз в 1 ч. Одной и той же величины числа омыления достигает масло с кратностью циркуляции 23,5 через 500 ч и 8,5 через 20 000 ч. При негерметичности системы пыль и грязь проникают в подшипники и усиливают процесс окисления масла. Повышенное давление в системе способствует окислительной полимеризации. Металлические поверхности частей машины, с которыми соприкасается масло, катализируют реакции окисления. При окислении и полимеризации турбинного масла образуются органические кислоты (в том числе весьма агрессивные низкомолекулярные кислоты), оксикислоты, фенолы, спирты, смолы и асфальтовые вещества. Низкомолекулярные кислоты разъедают металл, образуя мыла, которые в свою очередь ускоряют окисление масла. В результате старения турбинного масла увеличивается его вязкость, возрастает кислотное число, содержание механических примесей и зольность, ухудшается деэмульгирующая способность; натровая проба становится неудовлетворительной. При увеличении вязкости турбинного масла ухудшается его циркуляция, так как образующиеся смолы забивают циркуляционную систему и подшипники турбины.
Изменение свойств масла в паровых турбинах иллюстрируется данными, приведенными в табл. 15 (масло I невысокой степени очистки, масло II — с хорошими исходными свойствами). ТАБЛИЦА 15 Изменение свойств масла при работе в турбогенераторе
Показатели | Масло I | Масло II | ||
свежее | после 8 месяцев работы | свежее | после 8 месяцев работы | |
Плотность р4 20 | 0,8829 | 0,8932 | 0,8900 | 0,8913 |
Вязкость V50, стт | 21,6 | 28,4 | 27,6 | 28,2 |
Кислотное число, мг КОН/г | 0,14 | 2,68 - | 0,04 | 0,13 |
Смолы, извлекаемые серной кислотой, % | 2,0 | 9,0 | 1,0 | 1,5 |
Низкомолекулярные кислоты | Нет | Есть | Нет | Нет |
Устойчивость масла против окисления является основным фактором в оценке пригодности его к работе в турбогенераторе. Срок службы турбинного масла зависит от изменения его качества при эксплуатации. В среднем масло работает в стационарных условиях 15—20 тыс. ч, в отдельных случаях — до 40 тыс. ч. ТАБЛИЦА 16 Показатели качества турбинного масла
Показатели | Турбинное масло | |||
свежее | отработанное | регенерированное | ||
силикагелем (5%) | неактивированной отбеливающей глиной (15%) | |||
Кислотное число, мг КОН/г | 0,02 | 0,15 | 0,01 | 0,02 |
Общая стабильность кислотное число окисленного масла, мг КОН/з | 0,35 | 1,27 | 0,31 | 0,32 |
осадок после окисления, % | 0,10 | 0,11 | 0,07 | 0,08 |
Зольность, % | 0,005 | 0,004 | Отсутствие | |
Скорость деэмульгаций, мин, не более | 8 | 40 | 4 | 5 |
Содержание водорастворимых кислот и щелочей | Отсутствие | |||
Натровая проба с подкислением, баллы | 2 | 4 | 2 | 1 |
В судовых установках масло сменяют чаще, однако срок его работы все же исчисляется 800—2000 ч. Согласно действующим техническим условиям, находящееся в эксплуатации масло необходимо удалять из системы и заменять, после того как: 1) кислотное число его достигнет 1,5 мг КОН/г или в масле будут обнаружены низкомолекулярные органические кислоты при общей кислотности 0,2 мг КОН/г (если промывка масла конденсатом не дает устойчивого результата); 2) вязкость масла повысится более чем на 25% по сравнению с первоначальной или 3) резко ухудшится его деэмульгирующая способность. Продление срока службы турбинных масел достигается периодической промывкой масляных систем водными растворами моющих веществ (тринатрийфосфат и др.) или увеличением стабильности масла при помощи антиокислительных присадок. Применение присадок позволяет в 2—3 раза повысить срок службы масла, а также надежность работы агрегатов.
оптовый отдел - контакты для связи