Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Компрессоры в технологических процессах. Смазочные материалы. Учебное пособие
.pdf
41
Темпы окисления масла, кроме его химического состава, в значительной степени зависят от условий, в которых происходит эксплуатация или хранение масла.
Скорость окисления масел может существенно возрастать под
действием металлических катализаторов. Чрезвычайно активным катализатором окисления являются медь и ее сплавы (бронза и др.), а также
свинец, в меньшей степени железо и другие металлы и их окислы. Алюминий практически не ускоряет окисление.
Из изложенного вытекают следующие выводы о мерах, способных уменьшить скорость окисления и тем самым повысить срок
службы масла:
1) обеспечивать относительно невысокую эксплуатационную тем-
пературу масла в объеме, а по возможности и на поверхностях трения;
2) уменьшать свободную поверхность соприкосновения масла с
воздухом. Для этого целесообразно заменять смазку окунанием на струйную при помощи циркуляционной системы; предотвращать попадание
воздуха в циркулирующее масло; предупреждать вспенивание масла;
3) заменять маслопроводные трубы из меди и латуни сталь-
ными или алюминиевыми;
4) тщательно фильтровать масло с извлечением продуктов кор-
розии и износа.
Особенностью старения легированных масел является постепенное ухудшение свойств содержащихся в масле присадок, вызываемое следующими причинами:
1) истощением («срабатываемостью») в результате израсходо-
вания активных компонентов присадки, действие которых основано на
образовании в зоне трения химических соединений с материалом смазываемых поверхностей, а также с некоторыми компонентами и примесями масел;
2) разложением присадок в объеме масла под действием высо-
ких температур, а также некоторых других факторов, например, радиоактивного облучения, наличия в масле воды и др.;
3) деструкцией полимерных присадок (деполимеризацией),
применяемых в качестве вязкостных (загущающих), депрессорных и
других в результате механических воздействий преимущественно при
прокачке масел через узкие зазоры в насосах, клапанах, дросселях
и т. п. При механической деструкции молекулы полимеров дробятся на
более мелкие и эффективность присадки снижается;
42
4) выпадением присадки в осадок, что может, как исключение,
происходить при ее плохом растворении или в результате некоторых
специфических воздействий, например при попадании в масло воды.
Все эти явления необратимы и приводят, как правило, к ухудшению качества масла. При чрезмерно длительной его эксплуатации
присадки могут полностью исчерпать свою работоспособность и качество легированного масла в пределе становится идентичным качеству
его основы (базового масла).
Главным фактором, влияющим на срок службы любого масла, следует считать его температуру в объеме. Тепловой режим работы в процессе эксплуатации имеет для долговечности масел такое же значение, как
для долговечности деталей машин их наряженное состояние под действием эксплуатационных нагрузок. Поэтому в центробежных и винтовых
компрессорных установках температура масла на сливе из подшипников
компрессора, мультипликатора, зубчатых муфт не должна превышать 60–
65 °С. При температуре 75 °С на сливе должно происходить аварийное от-
ключение центробежного или винтового компрессора.
На основании браковочных показателей устанавливаются допустимые сроки использования масла без замены (моторесурс масла), которыми можно руководствоваться для смены масла в агрегате в случае
отсутствия возможностей для проведения анализа проб масла по браковочным показателям (характеристикам).
По результатам лабораторных исследований и эксплуатационных испытаний масел на турбокомпрессорах ОАО «ВНИИ НП» и
АО «НИИтурбокомпрессор им. В. Б. Шнеппа» разработаны предельные показатели качества, превышение которых отрицательно влияет на
состояние узлов трения и работу компрессоров. В табл. 2.2 приведены
допустимые значения браковочных показателей масел компрессоров,
которыми рекомендуется руководствоваться при решении вопроса о
смене масла в компрессорном агрегате.
Таблица 2.2
Максимально допустимые значения физико-химических
показателей для масел на нефтяной основе компрессоров [9]
Показатель
Максимально
допустимое значение
Кислотное число, мг КОН/г
0,2
Массовая доля воды, %
0,05
Массовая доля осадка, нерастворимого в бензине-растворителе, %
0,05
Отклонение вязкости от свежего масла, %
±15
43
Допустимые значения физико-химических показателей для масел
на синтетической основе (ПАО и ПАГ) компрессоров указаны в прил. А.
Стоит отметить, что падение кислотного числа свидетельствует
о том, что начался процесс выработки просадок масел. Затем в процессе
эксплуатации компрессора по мере выработки присадок кислотное
число начинает расти и достигает браковочного параметра (начинается
окисление масла).
К маслам, работающим в компрессорах, предъявляют ряд специфических требований. Это усиленные деэмульгирующие и антиокислительные свойства, высокие антикоррозионные свойства по отношению к меди. Содержание меди в масле не должно превышать 6 ppm
(0,0006 %).
Такие требования обусловлены тем, что в масло медь попадает
в виде его соединений (как правило, нафтенаты). В результате происходит практически моментальное окисление масла. Растет значение таких показателей, как кинематическая вязкость и кислотное число. Этот
процесс необратим и приводит к непригодности масла и необходимости его замены.
Норма по деэмульгирующим свойствам для свежих масел составляет не более 180 с по методу, представленному в ГОСТ 12068-66.
Для работающих масел браковочное значение деэмульгируемости составляет 600 с. При достижении этого значения необходимо дополнительно добавлять деэмульгирующую присадку. Значение данного показателя характеризует хорошее отделение воды от масла и отсутствие
эмульсии. Как правило, воду отделяют от масла центрифугированием.
Хорошие водоотделяющие свойства необходимы, если возможно попадание воды или если перекачиваемый газ взаимодействует с водой
(например, аммиак). Попадание воды возможно в следующих случаях:
1) если привод компрессора осуществляется от паровой тур-
бины, а маслосистема для компрессора и паровой турбины общая;
2) если в составе перекачиваемого газа компрессора имеются
пары воды.
Проблема с отделением воды от масла также усложняется тем,
что в промышленности применяется не дистилированная вода, а техническая. Техническая вода может содержать в своем составе различные
соли металлов, которые ухудшают отделение воды от масла, например,
Са(НСО3)2, Mg(HCO3)2.
44
Антиокислительные свойства масла характеризуют стойкость к
окислению. Для масел компрессоров, перекачивающих аммиак, стабильность против окисления определяется в присутствии аммиака (МЭК 1125).
2.1 4 . Р е г е н е р а ц и я м а с е л
В процессе работы компрессных машин смазочные масла сливают при замене как отработанные. Они являются источником загрязнения окружающей среды.
В последние годы, учитывая необходимость экономии энергетических ресурсов, больше внимания уделяют рациональному использованию отработанных масел. Отработанное масло – это уникальное
сырье для повторной переработки. Выход масла из такого сырья составляет 80 % и более.
Регенерация представляется одним из наиболее эффективных и
экономичных путей использования отработанных масел. Схема процесса регенерации обычно включает следующие стадии: удаление воды
и шлама, контактирование масла с отбеливающей глиной (адсорбционная очистка), отгон от масла топливных фракций и воды, отделение
глины и загрязнений (фильтрование, центрифугирование).
Методы, используемые при регенерации, можно разделить на
физические, физико-химические и химические (табл. 2.3).
Таблица 2.3
Методы регенерации масел
Метод переработки
Технологический процесс
Физический
Отстаивание, фильтрация, отгон
топливных фракций, центрифугирование, промывка водой, вакуумная перегонка и т. д.
Физико-химический
Коагуляция загрязнений ПАВ,
очистка отбеливающими глинами, селективная очистка пропаном, фенолом и др.
Химический
Сернокислотный, щелочной,
гидрогенизационный
Регенерация в ряде случаев может осуществляться в системе
смазки (отстаивание, сепарация, фильтрование и т. п.) или на специальных установках. Самой распространенной и эффективной является регенерация на специальных установках – стационарных и подвижных.
В технологической схеме подвижных установок предусматривается отстой от воды и крупных частиц загрязнений, обработка масла
коагулянтами, контактирование с отбеливающей глиной, отделение от
масла паров воды и горючего, фильтрование. К недостаткам этих установок следует отнести сравнительно низкое качество получаемой основы, ее небольшой выход и значительные отходы.
В стационарных установках можно использовать такие современные технологические процессы, как вакуумная перегонка, гидроочистка и др. Эффективность регенерации определяется получением
регенерированных продуктов, которые по уровню эксплуатационных
свойств либо не отличаются, либо отличаются незначительно от соответствующих масел, полученных по обычной технологии.
46
3 . МАСЛА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ
В КОМПРЕССОРНЫХ МАШИНАХ
Масла для смазки компрессоров выбираются в зависимости от
свойств сжимаемого газа, конструкции компрессорной установки и
собственно компрессора, типа привода компрессора, условий эксплуатации и т. д. Поэтому разработано большое количество марок масел,
предназначенных специально для использования в компрессорной технике: ГОСТ 1861-73 «Масла компрессорные», ГОСТ 32-74 «Масла турбинные», ГОСТ 5546-66 «Масла для холодильных машин», ГОСТ
23013-78 «Масла вакуумные».
3.1. М а с л а д л я ц е н т р о б е ж н ы х к о м п р е с с о р о в
Первым, на что стоит обратить внимание при выборе масла для
центробежных компрессоров, является тип привода. Если привод компрессора осуществляется электродвигателем через мультипликатор
(редуктор), то масло выбирается из условий обеспечения нормальной
работы зубчатой пары мультипликатора. Дело в том, что при использовании масел с малой вязкостью зубья шестеренчатой передачи не получают необходимых условий смазки и возникает прогрессирующий питтинг, при котором происходит усталостное выкрашивание зубьев. При
смазке маслом с достаточно большой вязкостью или с вязкостью выше
некоторой определенной для данных условий работы питтинга не происходит. Многолетний опыт эксплуатации центробежных компрессоров с мультипликаторным приводом при единой централизованной системе смазки показал, что для этих условий работы следует использовать масла с вязкостью 28–32 сСт при 50 °С [10]. Они должны обладать
также деэмульгирующими свойствами. Этим требованиям отвечают
турбинные масла: Т-30, Тп-30, Кп-8С и др.
После выбора сорта масла для смазки мультипликатора производится гидродинамический расчет подшипников скольжения ротора
компрессора.
Для смазки шеек роторов центробежных компрессоров с непосредственным приводом от электродвигателя или паровой турбины
47
рекомендуется использовать масла с вязкостью 18–32 сСт при 50 °С,
так как подшипники таких агрегатов нагружены сравнительно мало, но
имеют высокие окружные скорости вращения вала.
Для смазывания и охлаждения подшипников скольжения различных турбоагрегатов: паровых и газовых турбин, гидротурбин, турбокомпрессорных машин, в РФ широко применяется масло Тп-22С марок 1 и
2 (ТУ 38.1018221-2001). Эти же масла используют в качестве рабочих
жидкостей в системах регулирования турбоагрегатов, а также в циркуляционных и гидравлических системах различных промышленных механизмов. Специально для турбокомпрессоров, перекачивающих агрессивные среды, такие как хлор, аммиак и т. д. разработано масло Тп-22Б
(ТУ 38.401-58-48-92). Данное масло производится из парафиновых
нефтей с применением очистки селективными растворителями. По сравнению с маслом Тп-22С, масло Тп-22Б обладает усиленными антиокислительными свойствами, большим сроком службы и меньшей склонностью к осадкообразованию. Срок службы масел Тп-22Б в турбокомпрессорах, перекачивающих агрессивные газы, например аммиак, кислород,
хлор, составляет в среднем около 1 года. При плохих (негерметичных)
торцевых уплотнениях происходит попадание агрессивной среды в маслосистемы, что приводит к интенсивному «старению» (окислению)
масла. Свойства масел Тп-22С и Тп-22Б указаны в прил. Б.
В турбокомпрессорах с высоконагруженными редукторами
условия работы часто диктуют применение более вязкого специально
разработанного компрессорного масла Кп-8С (ТУ 38.1011296-90).
Свойства масла Кп-8С указаны в прил. В.
В настоящее время взамен турбинного масла Тп-22Б компания
ООО «Роснефть-Смазочные материалы» разработала новую марку масла
Rosneft Compressor Syngas (ТУ 0253-041-44918199-2007) с двумя классами вязкости 32 и 46, которая по своим эксплуатационным свойствам
превосходит ранее применяемые классические марки масла для аммиачных компрессоров. Также взамен турбинного масла Тп-22С разработана
марка масла Rosneft Turbogear OE (СТО 44918199-073) с двумя классами
вязкости 32 и 46. Указанные новые марки масел имеют существенно
улучшенные антиокислительные и противоизносные свойства. В состав
масел входит импортный пакет присадок, который обеспечивает хорошие антиокислительные, антикоррозионные, деэмульгирующие и
противоизносные свойства. Серия ОЕ – это масла с улучшенными противоизносными свойствами, которые строго нормируются и определяются на машине трения ЧШМ и шестеренной машине износа FZG, что
48
наиболее важно для компрессорных агрегатов, где присутствуют зубчатые передачи. Это позволяет успешно применять указанные марки
наряду с импортными в паровых и газовых турбинах иностранных
производителей. Свойства масел указаны в прил. В, Г.
3 . 1 . 1 . С м а з о ч н ы е м а с л а г а з о п е р е к а ч и в а ю щ и х
а г р е г а т о в с о т е ч е с т в е н н ы м г а з о т у р б и н н ы м
п р и в о д о м
В ГПА широко используются масла для смазки и охлаждения подшипников скольжения компрессора, стационарных газоперекачивающих
установок, электродвигателей зубчатых муфт (при необходимости), торсионного вала, а также для обеспечения постоянного превышения давления масла над газом на всех режимах работы агрегата с целью исключения
возможности прорыва газа из компрессора в контейнер турбоагрегата [11].
В современных конструкциях турбоагрегатов масла работают
при повышенных температурах в циркуляционных системах, где к
маслу имеется свободный доступ воздуха и, кроме того, возможно попадание воды. В связи с этим качество турбинных масел определяют
такие показатели, как стабильность против окисления, склонность к
эмульгированию и вспениванию, способность защищать металлические поверхности от ржавления.
Одна из важных эксплуатационных характеристик турбинных
масел – стабильность против окисления и способность сохранять ее в
условиях длительной эксплуатации в широком интервале рабочих температур. От этого зависят работоспособность масла и непосредственно
срок его службы. Нестабильные масла быстро темнеют, в них появляются коррозионно-агрессивные соединения, осадок, отлагающийся на
деталях турбин, в маслопроводах и маслобаках.
Кроме того, турбинные масла должны обладать и хорошими деэмульгирующими свойствами. Вода, попавшая в систему через лабиринтные уплотнения и неплотности в маслоохладителях, при конденсации может образовывать с маслом эмульсию. При этом уменьшается вязкость
масла, ухудшаются его антифрикционные и противоизносные свойства,
снижаются надежность работы подшипников и чувствительность системы
регулирования. Вода способствует окислению масла и ржавлению
49
деталей. Низкие деэмульгирующие свойства масла приводят к сокраще-
нию сроков до его смены и увеличению его расхода.
Возможность попадания воды в систему смазки обусловливает
и повышенные требования к защитным свойствам турбинных масел.
Полициклические ароматические углеводороды не улучшают
защитных свойств масел, а сернистые соединения, присутствуя в маслах в определенных количествах, резко активизируют коррозию стали
(кроме сульфонатных присадок) [11].
Базовые турбинные масла не содержат естественных ингибиторов коррозии, что приводит к сильной коррозии подшипников. Улучшение антикоррозионных свойств в турбинных маслах достигается введением в них антикоррозионных присадок.
Турбинные масла в процессе работы обогащаются воздухом и
газом, что приводит к интенсивному вспениванию, поэтому в составе
масел используется антипенная присадка.
Особенно широкое распространение для смазки компрессоров
отечественных ГПА нашли масла Тп-22С и взаимозаменяемое масло
Тп-22Б. В магистральных ГПА применяют авиационное масло МС-8п,
а также специальные масла Петрим, Б-3В, АСМО-200.
При использовании в качестве привода турбокомпрессоров газотурбинных двигателей для смазки подшипников наряду с турбинными используются также авиационные масла. Дело в том, что в газотурбинных двигателях традиционно используются подшипники качения, а в компрессорах – подшипники скольжения. Чтобы обеспечить
нормальную работу этих опор при единой системе смазки, например, в
газоперекачивающих агрегатах магистральных газопроводов используется смесь авиационного масла МС-20 (50 %) и трансформаторного
масла (50 %) или масла МС-20С, МГД-14М (ТУ38.101930-83) [11].
3 . 1 . 2 . С м а з о ч н ы е м а с л а г а з о п е р е к а ч и в а ю щ и х
а г р е г а т о в с з а р у б е ж н ы м г а з о т у р б и н н ы м
п р и в о д о м
При использовании в качестве привода зарубежных турбин таких фирм, как Solar или Siemens, предъявляются следующие отличные,
в чем-то более строгие требования к свежим маслам (табл. 3.1).
50
Также в этом случае предъявляются особые требования к маслам в
эксплуатации. Независимо от вида применяемого масла физикохимические свойства смазочного масла со временем ухудшаются. Так как
скорость ухудшения свойств зависит от многих факторов (таких как модель
двигателя, обслуживание, режим работы, очистка технологических газов
при дожимном компрессоре, тип масла и т. п.), ресурс работоспособности
смазочного масла нельзя установить конкретно. Далее приводятся указания
и нормативы физико-химического состояния масла ГПА с приводом иностранного производства в процессе эксплуатации.
Таблица 3.1
Требования приемки свежих смазочных масел [12]
ASTM
Свойства
Требования к свежим смазочным
маслам
D2422
Сорт вязкости
ISO VG 32 (S150)
ISO VG 46 (S215)
D92
Точка вспышки, COC*, °Ф (°C)
миним.
390 °Ф (199 °C)
390 °Ф (199 °C)
Точка воспламенения, COC*, °Ф
( °C) миним.
440 °Ф (227 °C)
450 °Ф (232 °C)
D130
Коррозия меди при 212 °Ф
(100 °C), 3 ч
Класс 1b
Класс 1b
D665
Антикоррозийность, метод B (метод A для класса IV)
Проходит
Проходит
D892
Нормативы вспенивания, мл,
макс.
Цикл I
Цикл II
Цикл III
50/0
50/0
50/0
50/0
50/0
50/0
D943
1
Стойкость к окислению, часов до
числа нейтрал. 2,0, миним.
2000 ч
2000 ч
D1401
Водоотделимость (эмульс. испытание)
40–40–0 (30)
40-40–0 (30)
D4628
Цинк, вес. %, макс.
0,005 вес. %
0,005 вес. %
E659
Точка самовоспламенения, °Ф
(°C), миним.
590 °Ф (310 °C)
590 °Ф (310 °C)
D4172
Противоизносность, диам. поврежд. (167 °Ф или 75 °C,
1200 об/мин, 88,1 фн или 40 кг, 1 ч),
мм, макс.
0,90 мм
0,90 мм
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]