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

В настоящее время выпускается турбинное масло марки Ткп-22 с улучшенными эксплуатационными свойствами по ТУ 38-1-01-100-71 взамен масел Т-22п и ТСп-22, выпускавшихся по МРТУ 12-Н-18-63, и частично взамен турбинного масла марки 22 (ГОСТ 32-53). Масло марки Ткп-22 содержит повышенное количество ионола (не менее 0,5%), антиржавейную присадку В-15/41 0,02%, деэмульгирующую присадку дипроксамин Д-157 (не менее 0,02%). Комплекс введенных присадок часто называют «композицией» присадок. Масло с компо­ зицией присадок прошло длительные и широкие испытания на тур­ бинах мощностью от 25 до 300 МВт. Установлено, что с примене­ нием композиции присадок и улучшением конструкции масляного бака, интенсифицирующего выделение посторонних примесей, до­ стигнуто резкое улучшение работы масляных систем паротурбинных установок. За счет удлинения срока службы масла отпала необхо­ димость смены его и очистки системы при ремонтах, устранено ржавление элементов масляных коммуникаций, уменьшились потери масла. С применением пассивирующей присадки ОРГРЭС-7, вклю­ чаемой иногда в композицию присадок, также достигнуты положи­ тельные результаты.

4-8. ОЧИСТКА МАСЛА И СИСТЕМЫ СМАЗКИ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Для продления срока службы масла и одновременного улучшения условий работы смазываемых узлов турбины применяется непрерывная (иногда периодическая) ча­ стично-поточная очистка масла от примесей в центро­ бежных сепараторах, пресс-фильтрах, ватных фильтрах, адсорберах, молекулярных ситах и других устройствах для восстановления первоначальных свойств масла. В некоторых зарубежных системах смазки мощных па­ ровых турбин непрерывно очищается и регенерируется до 10—20% от общего объема масла, залитого в систе­ му {Л. 168, 169].

Для ускорения отделения воды, шлама, смолистых и асфальтообразных веществ, песка, металлических частиц и других примесей применяют центробежную се­ парацию масла [Л. 12, 44, 145]. Турбинное масло, загряз­ ненное шламом и незначительным количеством влаги (0,1—0,3%), очищают способом кларификации (освет­ ление без непрерывного отвода примеси), а при силь­ ном увлажнении—способом пурификации (осветление при непрерывном отводе примесей). Скорость отделения воды и других примесей увеличивается с понижением вязкости масла, поэтому его перед вводом в центрифугу нагревают до 60—65 °С. Более высокие температуры не­ желательны из-за ускорения окислительных процессов и повышения растворимости воды и воздуха. Примене­ ние вакуумных сепараторов может значительно предо­

200

хранить масло от окисления, растворения воды и воз­ духа. Полнота отделения примесей от масла зависит от времени пребывания масла в зоне действия центробеж­ ных сил и от производительности центрифуги. Чем дли­ тельнее идет центрифугирование и чем ниже произво­ дительность аппарата, тем чище масло.

Эффективность сепаратора зависит от содержания воды в масле. Чтобы извлечь из масла следы воды, нуж­ на многократная сепарация. Нередко для обезвожива­ ния масла включают последовательно две центрифуги, первая из которых собрана для работы по способу пурификации, вторая — по способу кларификации.

В схему центрифугирования масла включают прессфильтр для тонкой очистки масла [Л. 44, 145]. Обычно на паровой турбине устанавливается маслоочиститель­ ная машина типа ПСМ1-3000, выпускаемая Полтавским турбомеханическим заводом. В этой машине загрязнен­ ное масло вначале нагревается, подвергается центри­ фугированию и вакуумной обработке1 и, наконец, про­ качивается через пресс-фильтр. Чистота масла зависит от материала перегородок пресс-фильтра, который дол­ жен хорошо задерживать примеси, создавать небольшое гидравлическое сопротивление, быть устойчивым к ме­ ханическим, химическим и термическим воздействиям потока масла. Для зарядки пресс-фильтра применяется технический картон (ГОСТ 6722-65), фильтровальная бумага типа ФОБ (ГОСТ 7247-54), АФБ-1 (ТУ 374-59), а также любые непроклеенные сорта бумаги (афишная, ротаторная, оберточная и др.). Подкладкой под филь­ тровальную бумагу обычно служат бязь, миткаль, диаго­ наль, белтинг. Бумага и картон жадно поглощают влагу, размокают, теряют структуру, прорываются, поэтому через пресс-фильтр необходимо пропускать предвари­ тельно обезвоженное масло.

Для удаления водорастворимых низкомолекулярных кислот и солей органических кислот, растворимых в во­ де, применяют промывку масла конденсатом. Этим ме­ тодом пользуются для восстановления не очень окислен­ ных масел. Для отделения воды и растворенных в ней кислых продуктов и мыл применяют центрифугу, собран­ ную на пурификацию. Иногда включают в работу после-

1 При вакуумировании масла происходит интенсивное его обез­

воживание, эквивалентное четырехразовому центрифугированию.

201

дбвательно две центрифуги, вторая из них может быть

При низкой температуре затрудняется отделение воды, при более высокой — начинается растворение шлама.

Не рекомендуется промывать конденсатом масло, содержащее неизрасходованные водорастворимые при­ садки [Л. 49, 168].

Для непрерывной регенерации масла на работающей турбине применяют адсорберы — металлические сосуды, заполненные гранулированным крупнопористым адсор­ бентом: силикагелем марки КСК. (ГОСТ 3956-54), окисью алюминия и реже отбеливающими глинами. Силикагель лучше поглощает асфальтосмолистые вещества и не­ сколько хуже органические кислоты. Для поглощения и нейтрализации органических кислот, особенно низко­ молекулярных, применяют активную окись алюминия. Известно много природных адсорбентов: отбеливающие глины, опоки, бокситы. Наиболее распространенная на практике зикеевская опока по снижению кислотности масла не уступает силикагелю, а по устранению кислой реакции водной вытяжки почти равноценна ему. Отбе­ ливающие глины применяются в основном для глубокой регенерации масла, слитого из системы смазки турбины и обработанного серной кислотой. Реже они использу­ ются для непрерывной регенерации масла на работаю­ щей турбине.

Наилучшие результаты достигаются при подключе­ нии адсорбера к системе со свежим маслом или маслом, находящимся в начальной стадии старения. Если масло содержит много шлама и воды, то для сохранения свойств адсорбента на длительное время необходимо это масло подвергнуть центрифугированию и очистке на пресс-фильтре.

Искусственные адсорбенты дороги, и применение их экономически целесообразно при многократном исполь­ зовании. Восстановление отработанного гранулирован­ ного адсорбента производится продувкой воздухом в специальных аппаратах.

При сильном загрязнении масла шламом применяют непрерывно действующие ватные фильтры [Л. 27]. Для них используют имеющиеся на станции адсорберы, ко­ торые в верхней части вместо силикагеля заполняются ватой. При загрузке ваты важно проконтролировать

202

распределение ее слоев по всему сечению адсорбера. Для предупреждения попадания волокон ваты в масля­ ную систему турбины поверх слоя ваты кладется подуш­

кулярных сил (цеолитов) |[Л. 44, 145]. Цеолиты широко используются для сушки трансформаторных масел; на некоторых станциях их применяют для обезвоживания и турбинного масла.

На практике обычно рекомендуют применять синте­ зированный цеолит марки NaA. Перед применением цеолита его прокаливают при 350—400 °С в течение 4—5 ч, а затем заливают сухим (вакуумированным) маслом. Собственно сушка масла протекает в адсорбе­ рах, загруженных активированным цеолитом. Опти­ мальный режим сушки масла достигается при 16—20 °С. Отработанный цеолит подвергается регенерации мето­ дом обжига горячим воздухом (400—450 °С) в тех же адсорберах, в которых производилась сушка масла.

При капитальных ремонтах паровых турбин прихо­ дится очищать масляную систему от шлама и ржавчины [Л. 44, 48, 173]. Наиболее прогрессивным является спо­ соб промывки всей системы без разборки ее на состав­ ные элементы. Моющие растворы выбираются с учетом следующих обстоятельств: раствор должен разрушить ржавчину и отмыть шлам от стенок трубопроводов, очи­ щенные поверхности не должны катализировать процесс окисления масла, растворы не должны оказывать кор­ розионного воздействия на металлы масляной системы. Лабораторными опытами установлено, что с усилением основных свойств реагентов моющая способность раство­ ров улучшается, но при этом возрастает каталитическое влияние очищенного металла на окисление масла. По­ этому растворы едкого натра и каустика для промывки систем не должны применяться. Тринатрийфосфат воз­ действует агрессивно на олово, оловянистые припои, баббит и несколько слабее на латунь. Раствор его, оставшийся в системе, вызывает эмульгирование масла, коррозию черных металлов, окисление масла. Хлорпроизводные растворители (например, дихлорэтан) хорошо очищают систему от шлама, однако не затрагивают минеральной части осадка; кроме того, они оказывают

203

вредное для здоровья наркотическое воздействие; остат­ ки этих растворителей в присутствии воды вызывают быстрое старение масла и коррозию черных металлов. Бензин и лигроин обладают хорошими моющими свой­ ствами, но они летучи и легко воспламеняются. Иногда применяют керосин для очистки небольших масляных систем, промывки деталей, сетчатых фильтров; керосин плохо растворяет слежавшийся плотный шлам. Само нефтяное масло, нагретое до 50—70°С, является ценным материалом для промывки масляных систем и в ряде случаев широко применяется (после промывки это мас­ ло обязательно сливается). Некоторые зарубежные фир­ мы поставляют для очистки нефтяное масло со спе­ циальными присадками, действующее как хорошее рас­ творяющее и моющее средство [Л. 168, 173].

Директивными материалами Минэнерго СССР ;(Л. 110] применение дихлорэтана, керосинового контакта, керо­ сина и каустика для промывки масляных систем запре­ щено. В отечественной практике наиболее распространен фосфатно-нитритный способ очистки масляных систем при капитальных ремонтах паровых турбин. После слива масла систему предварительно очищают от шла­ ма и остатков масла сначала водой, затем 1%-ным рас­ твором тринатрийфосфата. Затем производят промывку 4—5%-ным раствором тринатрийфосфата. Циркуляцию раствора необходимо осуществлять, минуя картеры под­ шипников. Промывку можно проводить отдельными участками. Раствор тринатрийфосфата нагревают до 85—95°С. Промывку 1%-ным раствором производят 4—8 ч, 4%-ным 12—30 ч в зависимости от степени загрязнения системы. Скорость циркуляции раствора должна быть максимально возможной (производитель­ ность насоса 150—300 м3/ч).

После полного слива раствора тринатрийфосфата производят промывку в течение 5—8 ч холодным 0,1— 0,5%-ным раствором нитрита натрия до полного удале­ ния тринатрийфосфата. Пассивирующий раствор нитри­ та натрия не оказывает отрицательного влияния на эксплуатационные свойства масел. Окончательная про­ мывка системы производится маслом, прокачиваемым через сепаратор.

Отдельные элементы разобранной масляной системы (маслопроводы, бак, охладители, фильтры, арматура) во время ремонта турбины могут промываться конденса­

204

том, продуваться паром, кипятиться в фосфатном рас­ творе, протираться салфетками или чистыми тряпками

сподрубленными концами, подвергаться пескоструйной

идробеструйной очистке. Как показал опыт, при нетща­ тельном выполнении пескоструйной очистки частицы песка внедряются в стенки маслопроводов, а затем вымываются маслом и попадают в систему.

Отмытые поверхности необходимо пассивировать тонким слоем масла во избежание повторной коррозии. Концы очищенных и промытых маслопроводов до их сборки закрываются деревянными пробками, обернуты­ ми чистыми тряпками. Прокачку масла после чистки системы следует производить при отглушенных элемен­ тах гидроавтоматики [Л. 110].

Трудоемкость работ по очистке масляных систем уменьшается при использовании полимерных материа­ лов для изготовления элементов масляных коммуника­ ций.

Внастоящее время полимерные материалы при­

меняются для прокладок во фланцевых соединениях, уплотнительных колец в маслоохладителях, сальниковой набивки штоков задвижек, маслоотбойных уплотнений картеров подшипников. В УралВТИ проведена работа по изысканию полимерных материалов для изготовле­ ния пакетов наклонных перегородок, устанавливаемых в масляных баках ]Л. 71]. Наиболее оптимальная кон­ струкция масляного бака с перегородками из однослой­ ного стеклопластика на основе поливинилового спирта была проверена в лабораторных и эксплуатационных условиях и дала положительный результат.

При работе с турбинным маслом необходимо соблю­ дать меры техники безопасности и противопожарной техники. Нефтяные масла относятся к химически вред­ ным веществам, так как они содержат токсичные про­ дукты, хотя и в относительно небольшом количестве. При продолжительном контакте с маслом без необхо­ димой профилактики происходит обезжиривание кожи, закупоривание каналов в кожных покровах, образова­ ние фолликулитов и масляных угрей, ороговение кожи на плечах и предплечьях, раздражение дыхательных путей, липоидная пневмония (профессиональная бо­ лезнь). В редких случаях возникают экзема и злокаче­ ственная опухоль. Очень болезненны повреждения кож­ ных покровов маслом, попавшим под кожу под большим

205

П р и м е ч а н и я : 1. Коэффициенты Фн, Фс, Фт подсчитаны по вязкости

масла jai на входе в подшипник.

2. Безразмерный коэффициент х, характеризующий крутизну кривой зави­

значения Фн, Фс, Фр приведены в [Л. 128].

207

П Р И Л О Ж Е Н И Е 2

Ос н о в н ы е х а р а к т е р и с т и к и о т е ч е с т в е н н ы х

СИНТЕТИЧЕСКИХ ОГНЕСТОЙКИХ ТУРБИННЫХ МАСЕЛ

Сырьем для производства огнестойких турбинных масел, разра­ ботанных ВТИ, служат хлорокись фосфора, получаемая в качестве полупродукта на химзаводе, и узкая ксиленольная фракция, полу­ чаемая из каменноугольной смолы. При реакции между хлорокисью фосфора и ксиленольной фракцией образуется сырой продукт, под­ вергающийся затем разгонке при пониженном давлении. Фракция, имеющая температуру выкипания 240—260 °С при давлении 600 Па (5 мм рт. ст.), представляет нейтральный ксиленоловый эфир фос­ форной кислоты — триксиленилфосфат. После отмывки, отстаивания

иьВиоль-3 и ОМТИ. Иввиоль-3 несколько токсично, ОМТИ практиче­ ски нетоксично. По физико-химическим же свойства они почти не отличаются друг от друга. Ниже приводятся основные характеристи­ ки свежих огнестойких турбинных масел.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

АССОРТИМЕНТ ТУРБИННЫХ МАСЕЛ МАРКИ 22 ДЛЯ СТАЦИОНАРНЫХ ТУРБИН

208

П Р И Л О Ж Е Н И Е 4

ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ТУРБИННОГО МАСЛА МАРКИ 22