Турбинные масла

Турбины и турбинные установки применяются в промышленности и производстве уже давно. Первые представители этого оборудования были паровыми и использовались на предприятиях еще в начале 20-го века. Главная функция таких установок – трансформация энергии водяного пара, получаемого при нагреве воды в котле, в механическую работу. Для достижения этой цели используется двигатель, оборудованный вращающимся валом. Энергия вращения вала при работе передается на приводную машину посредством коробки передач, принцип действия которой схож с автомобильной КПП.

Назначение

В процессе работы паровых и водяных турбин подшипники подвергаются серьезной нагрузке. В зависимости от типа турбины количество оборотов, которые делает вал в минуту, варьируется от 3000 до 5000-6000. Быстрое вращение подвижных элементов турбины приводит к выделению огромного количества тепла. Если не обеспечить его своевременный отвод, компоненты турбины деформируются и выйдут из строя. Избежать этого помогают турбинные смазочные материалы.

Смазочные материалы для турбин, или попросту турбинное масло, обладают способностью нагреваться до температуры 60-65 градусов по Цельсию, таким образом забирая с деталей излишки нагрева.

Турбины оснащают отдельной смазочной системой, емкость которой составляет от 500 кг до 10 тонн на промышленных турбинных установках. Даже на установках средней мощности через подшипник может проходить до 40 л масла в минуту, на крупных эта цифра еще выше. Кроме того, смазочные жидкости для турбин также выступают в качестве наполнителя в гидравлических системах управления.

Существует официальная классификация, которая разделяет масла на типы по показателю вязкости. Типов всего пять:

• 22п (турбинное с присадкой ВТИ-1);
• 22 (турбинное Л);
• 30 (турбинное УТ);
• 46 (турбинное Т);
• 57 (турборедукторное).

Принцип действия смазочной системы – циркуляционный. Для обеспечения ее работы используются специальные насосы, которые осуществляют забор смазочной жидкости из бака. Масло поступает в охлаждающую емкость, где его температура снижается до уровня 35-37 ̊ C, после чего оно подается к подшипникам, откуда после нагрева до предельно допустимой температуры отправляется обратно в заборный бак.

Среди факторов, определяющих максимальный срок службы турбинных масел, наиболее критичным является большое количество циклов нагрева-охлаждения. Помимо этого, смазочная жидкость в процессе работы турбины смешивается с водяным конденсатом и водой. Это может происходить из-за того, что влага попадает в подшипник по валу двигателя, либо вследствие негерметичной охладительной системы. Именно поэтому в состав смазки для турбин обязательно должны входить деэмульгирующие компоненты, обеспечивающие отстаивание масла от воды в заборном баке и предотвращающие выпадение осадка. Присутствие воды в смазке негативно влияет на металлические части турбины, изготовленные из стали и железа. Чем интенсивнее происходит циркуляция масла в системе, тем быстрее оно становится непригодным для дальнейшего использования. В малых турбинах прокачка масла может достигать показателя 30 раз в час.

Помимо воды на степень окисления масел также могут оказывать влияние пыль и грязь, попадающие в систему через негерметичные соединения. Из-за процессов окислительной полимеризации в смазке образуются органические кислоты, смолы, спирты, негативно воздействующие на поверхность деталей, с которым соприкасается смазывающий состав.

Срок службы масла целиком зависит от его состава, а также от режима работы установки и ее типа. Однако если говорить о средних значениях, то в стационарных турбинах масло служит до 15000-25000 часов, а в судовых – 800-2000.

Требования, предъявляемые к турбинным маслам

Поскольку смазка для турбин должна превышать по своим рабочим характеристикам обычные индустриальные масла и смазочные составы, к вопросу выбора сырья производители подходят очень тщательно. Кроме того, процесс производства предполагает более глубокую степень очистки конечного продукта. Сложность изготовления и высокая стоимость сырья, в качестве которого может выступать только высококлассная нефть, оказывают серьезное влияние на стоимость готовой продукции.

Что касается состава турбинных масел, то при их изготовлении активно применяют различные органические и неорганические присадки, которые позволяют корректировать те или иные свойства конечного продукта.

Присадки дают:

• Повышенную устойчивость к окислению. Этот показатель остается неизменным при взаимодействии масла с кислородом в различных условиях;
• Пониженное образование осадка, который может разрушительно воздействовать на вращающиеся части турбины, совершающие большое количество оборотов за единицу времени.
• Деэмульгирующие свойства. Сниженная способность образования водяной эмульсии позволяет предотвратить выпадение конденсата. Также это предотвращает коррозию.
• Препятствие вспениванию масла в скоростных установках.

Если говорить о функциональных требованиях к турбинным маслам, то они должны справляться со следующими задачами:

• Смазка всех движущихся элементов турбины;
• Деконцентрация нагрева и выведение излишков тепла с «проблемных» участков конструкции турбины;
• Предупреждение износа, а, следовательно, и повышение эксплуатационного ресурса движущихся частей.

Постепенное скапливание продуктов износа турбинной смазки в маслопроводах системы – это серьезный риск выхода из строя всей турбины. Именно по этой причине уже во время эксплуатации масло обязательно должно проходить тщательную очистку при помощи специальных фильтров. Помимо снижения рисков поломки, это также продлевает срок службы смазки, а значит, экономит средства на ее замене.

Существует государственный стандарт 9972-74, в котором подробно расписаны все требования к физическим и химическим свойствам смазочных материалов, применяемых в промышленных турбинах, включая те, что используются на электростанциях.

• Предельно допустимым показателем кислотности является 0,3 мг.
• В процессе эксплуатации не допускается использование масла, показатель кислотности которого превысил 0,8 мг.
• Присутствие воды в составе смазки не допускается.
• Механические примеси не должны быть видны на просвет, в процентном соотношении допустимая доля осадка не может превышать 0,15%.
• Масло должно сохранять стабильность в течение не менее чем 14 часов при рабочей температуре в 120 градусов по Цельсию.

Если уровень кислотности превышен, к базовому турбинному маслу добавляются специальные антиокислительные присадки, позволяющие добиться необходимых свойств.