что такое турбинное масло

Турбинное масло — свойства, применение и характеристики

Турбины относятся к механизмам, работающим в сложных температурных условиях, и с повышенными нагрузками. Соответственно, к обслуживанию этих агрегатов предъявляются высокие требования, которые распространяются и на расходные материалы.

По этой причине турбинное масло отличается по составу и характеристикам от любых других смазочных материалов, и к его подбору следует относиться более внимательно.

Любая попытка сэкономить на обслуживании, влечет за собой серьезные проблемы с оборудованием, и, как следствие, высокие дополнительные расходы впоследствии.

Вопрос даже не в потере гарантии на агрегат, или стоимости ремонта, любая неисправность, вызванная некачественными смазочными материалами, приводит к простою оборудования.

Назначение турбинного масла

Требования, предъявляемые к смазочным материалам для турбин

С учетом условий технического задания изготовителей турбинных агрегатов, производители масел производители турбинного масла используют нефть только высокого качества.

Сырье подвергается глубокой очистке, а в базовую основу вводится целый комплекс специальных присадок.

Благодаря этому продукт получает уникальные свойства:

Кроме того, в маслопроводах турбоагрегатов накапливаются мельчайшие продукты износа, которые могут вывести из строя всю систему. Поэтому турбинное масло (чаще всего применяется ТП 22С) должно хорошо очищаться фильтрами в текущем режиме эксплуатации.

Общие требования для всех типов турбинных согласно ГОСТ 9972-74 масел изложены в перечне. Эти же параметры необходимо соблюдать при эксплуатации электрических станций, в которых применяются турбины:

ASTM-D 2272RBOT, мин≥800Модифицированный RBOT;% времени минуты в немодифицированном
методе испытания≥85%

В случае, когда после введения присадок, антиокислительные свойства не стабилизируются, масло подлежит замене.

Это дорогостоящая процедура, поэтому производители обеспечивают заданные свойства еще в процессе смешивания основы с комплексом присадок.

Производство турбинных масел

Механическая очистка

С ее помощью из состава удаляются микро вкрапления посторонних жидкостей, особенно воды. Очистка производится с помощью выпаривания.

Затем продукт обрабатывается с помощью центробежной силы в специальных сепараторах. В центрифугах производится разделение на фракции с различной массой.

Также применяется гравитационная и вибрационная очистка. Для удаления частиц металла масло прогоняется через электромагнитное поле большой силы.

Окончательная «доводка» выполняется на вакуумных установках. После фильтрации через грубые и тонкие сетки масло считается освобожденным от примесей.

При сильном (с точки зрения технологии производства) загрязнении может производиться отстаивание, в процессе которого на дно емкости оседают самые тяжелые частицы. Однако этот способ слишком трудоемкий и требует большого количества времени.

Физико-химические способы

После механической очистки применяется химическая обработка: селективное растворение, адсорбция и коагуляция. Современные методики практикуют ионно-обменную очистку.

Ввиду риска взаимодействия с комплексом присадок с химическими реактивами, они добавляются в основу масла после завершения всех этапов очистки.

Кроме того, плотность турбинного масла после добавления примесей не позволяет произвести качественное отделение вредных компонентов.

Параметры и применение наиболее популярных расходных материалов

Технические характеристики ТП-22С

Определены в соответствии с условиями эксплуатации. Масло содержит комплекс присадок, обеспечивающих баланс антиокислительных, антикоррозийных и противовспенивающих свойств.

Вязкость обеспечивает необходимые антифрикционные и противоизносные свойства. Применяется в паровых турбинах, работающих на высоких оборотах, может применяться в турбокомпрессорах, в том числе центробежных.

Производится на основе сернистых парафинистых нефтей. Самый популярный состав благодаря сбалансированным характеристикам и доступной стоимости.

Турбинное масло ТП-22Б

Производится из парафинистых нефтяных основ с низким содержанием серы. Очистка производится с применением селективных растворителей.

Благодаря усиленным присадкам, антиокислительные и деэмульгирующие свойства на высоком уровне, что определяет стоимость масла.

Образование осадков практически сведено к нулю. Аналогов этого типа масла нет, применяется в турбинных компрессорах при производстве аммиака.

Следующее турбинное масло ТП-30

Производится из парафинистых нефтей, с высоким содержанием серы. После тщательной селективной очистки и добавления необходимых присадок получается относительно универсальный продукт, в рамках сферы применения.

Учитывая работу в паровой среде, это масло не образует эмульсии с водой, по крайней мере, стойкой. Используется в любых турбоустановках практически без ограничения условий эксплуатации.

Турбинное масло ТП-46

Имеет основу и пакет присадок, аналогичную ТП-30. При этом улучшенные антиокислительные свойства позволяют не терять характеристик даже в условиях сильного обводнения.

Поэтому смазку можно использовать в турбоагрегатах предыдущих поколения выпуска, или в устройствах с высокой степенью износа.

Основное предназначение – паровые генераторы с редукторами, работающими при повышенных нагрузках. Таковыми являются, например, судовые установки.

Регенерация турбинного масла

В процессе эксплуатации масло неизбежно теряет заложенные при производстве свойства. При достижении критической отметки, в соответствии с правилами, смазка требует замены.

Однако это достаточно дорогой продукт, даже для бюджетов организаций, эксплуатирующих турбоагрегаты. Мы уже знаем, что при потере некоторых свойств, можно просто добавить присадку в рабочее масло. А как быть в случае, когда восстановление невозможно?

Отработку можно регенерировать с помощью специальных установок. В первую очередь смазка очищается до состояния заводской основы. Это требует определенных затрат, но все таки стоимость несопоставима с покупкой новых объемов турбинного масла.

Затем в полученное «сырье» вводятся недостающие присадки, которые закупаются у производителей того же масла. В результате малыми затратами получается практически «новый» продукт.

Единственный недостаток (который, впрочем, покрывается экономией), срок эксплуатации восстановленного продукта меньше, чем у «нового». Зато регенерацию можно повторять несколько раз.

Раньше этот метод практиковался лишь в европейских странах, обеспокоенных больше экологией, чем экономией. С появлением более производительных и недорогих станций регенерации, эта практика применяется повсеместно.

Источник

Что такое турбинное масло

18.09.2012
Турбинные масла: классификация и применение

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

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.

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

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).

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

8. Срок службы масел для паровых турбин

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 ( 2 /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 мм 2 /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.

Источник