книги из ГПНТБ / Казанский, В. Н. Системы смазки паровых турбин

масла его необходимо сливать через пучок дренажных трубок 16 (рис. 4-12,(3) малого диаметра, затопленных как в демпферном 15, так и главном 13 баках. В таких трубках установится напорное движение масла, исклю­ чающее эжектирование воздуха. При колебаниях рас­ хода сливающегося масла должно изменяться и число подключенных дренажных трубок. С этой целью верх­ ние концы трубок, размещенные в демпферном баке, смещаются относительно его дна на постепенно возра­ стающие расстояния. Аварийный перелив масла осуще­ ствляется по трубе 14 большого диаметра.

г] Удаление воздуха из всасывающих маслопроводов

Во всасывающих маслопроводах к насосам воздух мо­ жет скапливаться в виде «мешков», «пробок», «снаря­ дов». Узел отвода масла из бака обычно оформляется в виде козырька 6 (рис. 4-14,а), огражденного внизу

дырчатым листом 7. Верхние точки козырька снабжены воздушниками 5 (трубками диаметром 10— 15 мм). Для выделения воздуха всасывающий маслопровод необхо­ димо делать наклонным, обеспечивающим нисходящее движение масла (§ 4-4,6). Скорость движения масла в таких трубопроводах сравнительно высока, поэтому воздух, скопившийся на потолочной части трубы, не

190

может двигаться в бак навстречу потоку. Для удаления воздуха применяют различные ловушки, соединенные воздушниками с маслобаком. На рис. 4-14,а показан всасывающий маслопровод, верхняя часть которого со­ держит перфорацию 2, закрытую желобом ловушки 3. Воздух через камеру 4 отводится в пенное пространство бака. Масло непосредственно к насосу подводится через патрубок 1, врезанный сбоку всасывающего коллектора.

Визуальные наблюдения на прозрачном трубопрово­ де показали, что эффект улавливания воздуха в устрой­ ствах типа 3, 10 и 11 значительно выше, чем в простом воздушнике 9, врезанном в верхнюю часть трубы без применения ловушек (рис. 4-14,6).

Воздушники 8 устанавливаются и в других местах, где возможно скопление воздуха: в корпусах задвижек

(рис. 4-14,в), насосов и др. (Л. 152].

Схемы отвода воздуха (рис. 4-14) применимы при установке насоса ниже уровня масла в баке. В системах с главным насосом, установленным на валу турбины, целесообразно делать короткие вертикальные всасываю­ щие трубопроводы без ловушек и воздушников. Извест­ ны конструкции масляных насосов, в которых всасы­ вающая полость представляет центрифугу. Такой насос, перекачивая масло, одновременно сепарирует его от воздуха независимо от работы масляного бака. Центри­ фуги, совмещенные с насосом, могут быть достаточно компактными (Л. 50].

4-5. ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОБВОДНЕНИЯ МАСЛА

Важным моментом, в борьбе с обводнением масла явля­ ется определение источника попадания воды и водяного пара в систему [Л. 12, 68, 86, 87].

Часто масло обводняется из-за несовершенства схе­ мы канализации парового потока в концевых уплотне­ ниях турбины. Во многих случаях несложные 'переделки этой схемы помогают избежать обводнения масла: уве­ личение диаметров трубопроводов подачи и отсоса уплотняющего пара, тщательное удаление водяных «пробок» из нижних точек паропроводов, увеличение по­ верхности охлаждения «сальниковых» подогревателей, интенсификация отсоса несконденсировавшихся газов из «сальниковых» подогревателей или пара в бескаминной схеме уплотнений, повышение стабильности регулироза-

191

т

ния давления уплотняющего пара. Масло обводняется из-за износа или повреждения деталей турбины: истира­ ния гребней концевых уплотнений, коробления и раскры­ тия горизонтальных разъемов цилиндров и каминных камер, эрозийного износа элементов гидроуплотнения, нарушения плотности сильфонов регуляторов давления отборного пара и трубной системы маслоохладителей. Надлежащий ремонт и замена износившихся деталей позволяют избежать обводнения масла. Труднее реша­ ется вопрос при сильном короблении фланцев разъема цилиндра. Иногда установка дополнительного крепежа позволяет ликвидировать пропаривание через эти разъемы.

Проникновению влаги в систему смазки немало спо­ собствует разрежение в картерах подшипников, возни­ кающее вследствие вентиляционного эффекта вращаю­ щихся деталей вала (полумуфт, гребней, колец, буртов), эжектирующего действия струй отработанного масла, увлечения потоком масла пузырьков воздуха, увлечения больших масс воздуха потоком масла в сливных трубо­ проводах, работы газоотсасывающих устройств. Таким образом, борьба с обводнением является одновременно борьбой и с аэрацией масла, поэтому эти вопросы долж­ ны решаться комплексно. Установка барьеров, например небольших гидрозатворов, на пути движения масла по сливным трубопроводам снижает эжектирующее воздей­ ствие потока и уменьшает разрежение в картерах. Уменьшение поверхности вращающихся деталей вала подрезка гребней и буртов, закрытие полумуфт кожуха­ ми, разделение картера иа отсеки уменьшают разреже­ ние и подсос воздуха и пара. При неудовлетворительной деаэрации масла в баке пузырьки воздуха попадают, в насос, сжимаются и растворяются, а водяной пар, содержащийся в пузырьке, конденсируется в виде микро­ скопических капель, удаление которых затруднительно.

Обводнению масла способствует непродуманная схе­ ма дренажей масла. В распространенной конструкции уплотнения картера дренажная камера D (рис. 1-18,а) обычно сообщается сверлениями Т с картером. Попав­ шие в дренажную камеру масло (со стороны подшип­ ника) и вода (от концевых уплотнений) сливаются в картер и перемешиваются с основным потоком чистого масла. Целесообразно все дренажи обводненного масла (от уплотнений картеров, расширительных бачков экс-

192

гаустера и др.) направлять для длительного отстоя в вспомогательный бачок (§ 4-6) [Л. 69].

Для устранения обводнения масла применяют винтоканавочные уплотнения (рис. 1-18,6). Обычно делают два участка: один (например, с левой резьбой) для сбра­ сывания масла с вала, другой (с правой резьбой) для ликвидации протечек конденсата. Эффективным меро­ приятием является устройство пневматического затвора в наружных уплотнениях картеров подшипников. Осу­ шенный и слегка подогретый воздух под давлением не­ много выше атмосферного подводится в кольцевое пространство D (рис. 1-18,а) между маслозащитными и пароотбойными гребнями. В ряде случаев удачно соче­ тается работа винтоканавочных уплотнений и пневма­ тических затворов. Следует отметить, что при избыточ­ ной подаче воздуха к пневмоуплотнениям происходит нежелательное выбивание масляных паров наружу.

Вода попадает в масло через неплотности в охлади­ телях. Следует поддерживать положительную разность давлений масла и воды в охладителях, а при ремонтах восстановить плотность трубной системы. Гидравличе­ ское испытание маслоохладителей при капитальном ре­ монте турбины является обязательным [Л. ПО].

4-6. ВЕНТИЛЯЦИЯ МАСЛЯНОЙ СИСТЕМЫ

Для надежного удаления коррозионно-активных летучих продуктов окисления масла, водяных паров, водорода, воздуха и других газов применяется принудительная вентиляция масляного бака, сливных трубопроводов и картеров подшипников. При недостаточной вентиля­ ции происходит выбивание масляных паров из картеров подшипников и дефлекторов на баке, замасливание ще­ точного аппарата генератора и возбудителя, ухудшение санитарно-гигиенического состояния атмосферы в ма­ шинном зале. Чрезмерная вентиляция также нежела­ тельна: повышенные расходы воздуха через систему за­ грязняют и увлажняют масло; глубокие разреже­ ния способствуют подсосу пара и воды со стороны концевых уплотнений; при плохой работе сепарационных устройств увеличиваются потери масла; из-за испа­ рения летучих фракций возрастает вязкость масла.

Схема удаления паров и газов из масляной системы показана на рис. 4-15,а [Л. 89]. Перед вентилятором 8

установлен маслоуловитель 9, который предотвращает попадание в вентилятор и выброс в атмосферу брызг масла. Расширительный бачок 7 защищает вентилятор, от масла и воды, сконденсировавшихся на стенках вы­ хлопной трубы. Дренаж из расширительного бачка по-

Рис. 4-15. Схема вентиляции и ее элементы,

я — общая схема; 6 — простейший гидрозатвор; в, г — тарельчатый и желобковый маслоуловители; в— сечение трубы с желобом.

194

ступает в маслоуловитель 9. Водород на участке до пет­ левого гидрозатвора удаляется через атмосферную тру­ бу 5, в нижней части которой установлен расширитель­ ный бачок 4. Иногда к вентилятору 8 по трубе 6 подсое­ диняются сливные маслопроводы генератора. Это нельзя признать правильным, так как шунтирование гидрозатвора 2 на сливном коллекторе 3 очень опасно. Исклю­ чить этот недостаток можно установкой второго венти­ лятора в пределах системы маслоснабжения генератора.

Для удаления паров и газов из масляной системы применяют центробежные вентиляторы, рабочие колеса которых изготовлены из меди или латуни во избежание искрообразования при задеваниях о корпус. Трубопро­ воды к вентилятору должны иметь уклон в сторону маслоуловителя. Недопустимо образование гидрозатво­ ров, отделяющих вентилятор от системы смазки на вса­ сывающей стороне или от атмосферы на стороне нагне­ тания. В случае выхода из строя вентилятора открыва­ ют задвижку на байпасной линии, соединяющей бак 1 с расширительным бачком 7. При больших повреждени­ ях уплотнений генератора водород должен удаляться наружу машинного зала по атмосферной трубе 5.

В устаревших схемах вентиляции применялись водо­ струйные эжекторы или маслобак просто подсоединялся к сливным водоводам конденсатора, в которых созда­ вался сифон [Л. 12]. Эти схемы, связанные с загрязнени­ ем сбросных вод на электростанции, ныне запрещены санэпидемстанциями.

Отсасываемые газы содержат много капель масла, выброс которого нежелателен. Расширительные бачки отделяют лишь грубодисперсные капли. Более эффектив­ ная сепарация масла происходит в гравитационных и инерционно-осадительных ловушках, циклонах, тканевых и волокнистых фильтрах. На рис. 4-15,в показана конст­ рукция тарельчатого маслоуловителя, высокая эффектив­ ность которого подтверждена длительным опытом экс­ плуатации на ТЭЦ-20 Мосэнерго [Л. 89]. Газ совершает зигзагообразное движение между конусными терелками 12 с центральными отверстиями и тарелками 15 без отверстий, но с буртом 14. Масло стекает с тарелок ,по дренажным трубкам 13, служащим одновременно под­ ставками.

Содержащиеся в потоке отсасываемого газа масля­ ные капли диаметром более 20 мкм довольно быстро

осаждаются на стенках трубопроводов, поэтому на длинных участках труб 1МОЖно обеспечить достаточно хо­

рошую сепарацию масла [Л. 123]. Важно предохранить

фрагмы, колена. Вводить эту пленку из трубы в ловуш­ ку следует плавно, применяя расширяющийся конус или отогнутый вниз желоб 16 (рис. 4-15,г). Во многих слу­ чаях сепарирующее действие длинных участков гори­ зонтальных труб бывает выше, чем специальных сепара­ торов, использующих инерционные эффекты или центро­ бежные силы. В наклонных газопроводах с восходящим движением газа стекающая пленка масла будет разру­ шаться и повторно вовлекаться в поток. В этом случае можно отводить масло по желобу 17, защищенному сверху перфорированной перегородкой 18 (рис. 4-15,<3). Капли диаметром менее 10 мкм не могут удаляться из потока газа простым гравитационным осаждением. Для их улавливания применяют тонковолокнистые фильтры, ткань «Белтинг» (ГОСТ 332-41), стекловолокно, филь­ тровальное сукно (ГОСТ 6986-54) [Л. 63]. По мере про­ питки такого фильтра маслом сопротивление его воз­ растает. Стабилизация режима наступает после 4—5 ч. Важно обеспечить большую площадь фильтрации для указанных маслоуловителей, применяемых обычно для утилизации дорогостоящих синтетических огнестойких масел.

Отсепарированное масло отводится из ловушек, бач­ ков, циклонов в главный масляный бак, где и переме-. шивается с основным потоком. Между тем это масло насыщено летучими продуктами кислого характера, содержит воду, грязь. Целесообразно подвергнуть пред­ варительной очистке это сравнительно небольшое коли­ чество масла еще до смешения его с основным потоком в баке. На рис. 4-15,а показана схема подключения дренажей загрязненного масла к промежуточному от­ стойнику 10 с пакетом наклонных перегородок. Расчет­ ное время пребывания масла в таком отстойнике может быть выбрано в десятки раз больше, чем в главном баке. Нижнюю часть отстойника 10 можно подсоеди­ нить к центрифуге 11, пресс-фильтру или адсорберу. Такой способ избирательной очистки и регенерации наиболее загрязненных и окисленных масел позволит продлить срок службы всего масла, залитого в систему.

196

Масло при движении по сливным трубопроводам эжектирует большие объемы воздуха, который затем нагнетается в масляный бак. Создание гидравлических затворов (рис. 4-15,6) и других аналогичных преград на пути сливающегося масла в значительной мере уменьшает эжекцию воздуха, нагнетание его в бак и последующий выброс через дефлекторы в машинный зал. Такие схемы проверены в эксплуатационных усло­ виях на турбинах большой мощности и дали положи­ тельный результат {Л. 63, 87].

4-7. ПРИМЕНЕНИЕ ПРИСАДОК

Турбинные масла нуждаются в улучшении антиокислительных, антч-

2 0 лет стали широко применяться в условиях эксплуатации масля­

ных систем стационарных паровых турбин [Л. 43, 44, 124, 157]. Любая высококачественная присадка может быть эффективной в том случае, если базовое масло хорошо очищено, имеет оптималь­ ный углеводородный состав и, таким образом, достаточно подготов­ лено к введению присадок. Испытания показали, что присадки, при­ годные для масел из малосернистого сырья, могут оказаться мало­ эффективными для масел из сернистого сырья и наоборот. Присад­ ки, улучшающие стабильность моторных масел, оказываются непри­ годными для улучшения аналогичных свойств энергетических масел. Вот почему приходится подбирать присадки конкретно для каждой группы масел с учетом особенностей производства их и применения.

Присадки должны хорошо растворяться в масле и плохо — в воде, обладать низкой летучестью, быть химически устойчивыми и к другим компонентам масла, не быть агрессивными к конструк­ ционным материалам маслосистемы, положительно действовать без ухудшения других свойств масла, быть стабильными при длитель­ ном хранении. К сожалению, не всегда эти требования выполняют­ ся [Л. 8 , 43].

Присадки являются наиболее дорогостоящими компонентами масла. Поэтому введение их должно быть всегда экономически обосновано. Не следует, однако, забывать и об оптимальном содер­ жании присадок в масле. Избыток, так же как и недостаток, приса­ док может привести к нежелательным последствиям. Например, при недостаточной концентрации ионола происходит просжислительное действие его (Л. 85], при очень малых концентрациях силиконов (антипенных присадок) наблюдается интенсивное вспенивание мас­

ла (Л. 42].

Наиболее существенной является группа присадок, воздействую­ щих на антиокислительную способность масла.

Эффективной антиокислительной присадкой к бакинским и дру­ гим малосернистым маслам является антраниловая кислота [Л. 49], представляющая в обычном виде порошок светло-серого (иногда желтоватого) цвета, частично растворимый в воде; в масле раство­ ряется в количестве до 2% при температуре '125—430°С и сильном

197

перемешивании. Вводится в концентрации 0,025%, обеспечивает удлинение срока службы масла в 2—4 раза. Перед вводом присадки производится тщательная очистка масла путем включения адсорбе­ ра, заполненного свежим адсорбентом. После введения присадки адсорбер отключается во избежание извлечения антраниловой кис­ лоты из масла. Присадка вымывается 'водой, поэтому введение ее

всистему, подвергающуюся систематическому обводнению, не допу­ скается.

Для сернистых турбинных масел наиболее эффективной антиокислительной присадкой является ионол, известный также под на­ званием ДБПК, янол, топанол, керобит [Л. 44, $5, 157]. Отечествен­ ной промышленностью выпускается ионол марки БК-69 (ГОСТ 10894-64). Он легко растворяется в масле в значительных концен­ трациях, практически нерастворим в воде и щелочных растворах, не извлекается адсорбентами и металлическим натрием. Поэтому при эксплуатации масло с ионолом может промываться конденсатом, периодически обрабатываться щелочными растворами. И лишь при сернокислотной очистке масла происходит удаление ионола. Глав­ ное преимущество ионола — способность почти полностью предотвра­ щать образование осадков, особенно в первоначальный период окис­ ления масла. Образующиеся продукты окисления легко растворяются

вмасле. Недостаток ионола — необходимость добавления его в боль­ ших количествах (от 0,2 до 3%). Кроме того, ионол, обладая незна­ чительной полярностью (подобно ароматическим углеводородам),

способен повышать гигроскопичность масла.

Как и большинство присадок, ионол эффективно действует на достаточно хорошо очищенные масла, содержащие небольшое коли­ чество ароматических и смолистых соединений. Попытки улучшить свойства сернистых масел неглубокой фенольной очистки путем вве­ дения ионола не увенчались успехом. В то же время сернистое мас­ ло глубоко очищенное (содержание серы снижено до 0,4—0,6%) оказалось восприимчивым к ионолу. Испытания показали [Л. 85], что масло после израсходования ионола окисляется быстрее, чем масло, не содержащее этой присадки. Поэтому ее следует систематически дополнять.

Для устранения отрицательного влияния растворенной в масле меди вводят пассивирующие присадки. В отечественной практике' применяются присадки ОРГРЭС-7, ОРГРЭС-35, ОРГРЭС-37, ОРГРЭС-57, обладающие и пассивирующими, и антиокислительными свойств-ами, а поэтому являющиеся более эффективными, чем просто антиокислительные присадки, и, кроме того, обладающие универсальным действием (для малосернистых и сернистых масел). Наиболее доступной является присадка ОРГРЭС-7, вводимая в мас­ ло в концентрации 0,02 —0,04%. Она достаточно хорошо растворяется в масле, не вымывается водой, не возгоняется. Для достижения наибольшего эффекта эта присадка применяется совместно с ионо­ лом (Л. 43].

Для предотвращения ржавления черных металлов применяют антиржавейные присадки {Л. 8 , 157]. Обычно это полярные соеди­

нения, действие которых основано на обволакивании поверхностей черных металлов защитными водоотталкивающими пленками. В по­ следнее время в качестве антиржавейных присадок стали применять присадку под названием В -15/41 (изготавливается промышленностью по ТУ 6-14-510-70). При вводе этой присадки кислотное число масла возрастает примерно на 0,04 мг КОН, так как кислотное число са­

198

В -15/41 ухудшает деэмульгирующие свойства масел. Добавка 0,02% присадки к маслу марки ТСп-22 увеличила время деэмульсации с 2 до 7— 10 мин. Поэтому ее следует применять совместно с деэмульга­

торами.

В отечественной практике наиболее хорошие результаты были получены от применения деэмульгирующих присадок, синтезирован­ ных во ВНИИ НП и известных под названием дипроксаминов '[Л. 157]. Чаще всего применяется дипроксамин-157 (ДГЩ-157), обес­ печивающий длительный эффект деэмульсации. ДПК-157, имея ярко выраженные гидрофильные свойства, адсорбируясь на поверхности раздела ’фаз, снижает поверхностное натяжение на границе «мас­ ло — вода» и тем самым способствует слиянию мельчайших капелек воды в крупные, быстро осаждающиеся на дно бака. Введение при­ садки ДПК-157 приводит к снижению поверхностной прочности воздушных пузырьков, дроблению их и как следствие к снижению деаэрируемости масла '[Л. 70, 87, 121]. Поэтому ее применяют при наличии в масляном баке устройств, интенсифицирующих выделение воздуха (§ 4-3).

Для снижения пенообразования масла предложено огромное ко­

истинных растворов. Поскольку растворимость присадки ограничена, наличие ее в рецептуре масла еще не означает, что присадка содер­ жится на самом деле: она может выпасть на дно резервуара, осесть на стенках, удалиться из бака при его дренировании. Чтобы избе­ жать выпадения присадки, ее вводят незадолго до непосредственно­ го использования масла. Очень важна тщательная гомогенизация смеси масла с присадкой. По данным (Л. 73], силиконовую антипенную присадку необходимо диспергировать до размера 10 мкм, что

возможно при использовании высокооборотных коллоидных мешалок (частота вращения 4 800 мин-1). Известен и другой способ получе­ ния высокодиспергированпой смеси масла с присадкой: силиконовую жидкость предварительно растворяют в бензоле (толуоле или кси­ лоле), а затем полученный раствор диспергируют в масле. Промежу­

мендовалось кремнийорганическое соединение под названием иолиметалсилоксана марки ПМС-200А (МРТУ 6-02-260-63). Обычно со­ держание ПМС-200А в масле невелико и составляет 0,002%, хотя в отдельных случаях может достигать и 0,01%. Эффективность этой присадки увеличивается, если ее предварительно подвергнуть воздей­ ствию ионизирующего облучения (Л. 73]. ОРГРЭС показал [Л. 43], что присадка ПМС-200А повышает стабильность турбинного масла, изготовленного из сернистого сырья, и улучшает смазывающие свой­ ства. Вместе с этим присадка обладает нежелательным свойством понижать поверхностную прочность воздушных пузырьков, интенсив­ но дробить их и замедлять последующее выделение из слоя масла в баке. Из-за ухудшения деаэрируемости масла присадка ПМС-200А не получила широкого применения [Л. 121].

199