ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТУРБИННЫХ МАСЕЛ

А) Маркировка и области примене­ния

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.

Физико-химические свойства турбинных масел. приведены в табл. 5-2.

Б) Свойства турбинных масел

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

0,0631

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

О го 4д во во °с

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.

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.

Поэтому содержание низкомоле­кулярных кислот и щелочей в тур­бинном масле считается недопусти­мым. Эти кислоты и щелочи хорошо растворяются в воде, особенно го­рячей, и называются поэтому водо­растворимыми. Наличие водорас­творимых кислот и щелочей опреде­ляется реакцией водной вытяжки, которая для качественного масла должна быть нейтральной.

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.

Г) Контроль качества масла

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.

Д) Регенерация масла

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.

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 оборудовании 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.

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.

Хорошо зарекомендовали себя в эксп­луатации способы эффективного удаления механических примесей, разработанные ЛМЗ и ВТИ.

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 [42]. 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.

Е) Применение присадок

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.