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.

Динамическую вязкость ц можно опре­делить по формуле, выражающей силу F внутреннего трения:

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.

£ 120 «О Р 100 ч» 1 Во § 5 во $ 1 Ьо 1 I го

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.

Вязкость масла зависит также и от давления'. Приближенно увеличение вязко,- сти минеральных масел в завнснмостн от давлення в интервале температур от 20 до 100°С может быть представлено в табл. 5-3. Таблица 5-3 Давление, МПа (кгс/см") Повыше! ие вязкости, % от исходной при нор­мальном давлении 6,87(7С) 20—25 14,7(150) 35—40 19,6(200) 50—60 39,2(400) 120—160 58,8(60С) 250—350 Зависимость вязкости от давлення бо­лее точно может быть вычислена по фор­муле Vp=v0aP, (5-3)

 

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.