Условия работы турбинного ма­сла. Старение масла

Условия работы масла в масля­ной системе турбогенератора счита­ются тяжелыми вследствие постоян­ного действия целого ряда неблаго­приятных для масла факторов. К ним относятся:

1. Воздействие высокой темпера­туры

Нагрев масла в присутствии воздуха способствует усиленно. му его окислению. Изменяются и дру­гие эксплуатационные характери­стики масла. Вследствие испарения легкокипящих фракций увеличива­ется вязкость, уменьшается темпе­ратура вспышки, ухудшается де - эмульсионная способность и т. д. Основной нагрев масла происходит в подшипниках турбины, где масло нагревается от 35—40 до 50—55°С. Масло главным образом нагрева­ется за счет трения в масляном слое подшипника и частично за счет передачи тепла по валу от бо­лее нагретых частей ротора.

Температура масла, выходящего из подшипника, замеряется в слив­ной линии, что дает приблизитель­ное представление о температурном режиме подшипника. Однако срав­нительно низкая температура масла на сливе не исключает возможности местного перегрева масла вследст­вие несовершенства конструкции подшипника, некачественного изго­товления или неправильной его сборки. Особенно это относится к упорным подшипникам, где раз­личные сегменты могут быть нагру­жены по-разному. Такие местные перегревы способствуют усиленному старению масла, поскольку с увели­чением температуры* свыше 75— 80°С окисляемость масла резко возрастает.

Масло может нагреваться и в самих картерах подшипников от соприкосновения с горячими стен­ками, нагреваемыми извне паром или за счет теплопередачи от кор­пуса турбины. Нагрев масла проис­ходит также в системе регулирова­ния— серводвигателях и маслопро­водах, проходящих вблизи горячих поверхностей турбины и паропрово­дов.

2. Распыливание масла вращающи­мися деталями турбоагрегата

Все вращающиеся детали — муфты, зубчатые колеса, гребни на валу, уступы и заточки вала, цент­робежный регулятор скорости и др.— создают разбрызгивание масла в картерах подшипников и колонках центробежных регуляторов скоро­сти. Распыленное масло приобрета­ет весьма большую поверхность со­прикосновения с воздухом, всегда находящимся в картере, и переме­шивается с ним. В результате мас­ло подвергается интенсивному воз­действию кислорода воздуха и окисляется. Способствует этому также большая скорость, приобре­таемая частицами масла относи­тельно воздуха.

В картерах подшипников проис­ходит постоянный обмен воздуха за счет подсасывания его в зазор по валу в связи с несколько понижен­ным давлением в картере. Пониже­ние давления в картере можно объяснить эжектирующим действи­ем сливных маслопроводов. Особен­но интенсивно разбрызгивают масло подвижные муфты с принудитель­ной смазкой. Поэтому для уменьше­ния окисления масла эти, муфты окружаются металлическими кожу­хами, уменьшающими разбрызгива­ние масла и вентиляцию воздуха. Защитные кожухи устанавливаются также и при жестких муфтах для того, чтобы уменьшить циркуляцию воздуха в картере и ограничить ско­рость окисления масла, находяще­гося в картере подшипника.

Для предотвращения вытекания масла из корпуса подшипника в осевом направлении весьма эф­фективны маслоотбойные кольца и канавки, выточенные в баббите у концов подшипника в местах выхода вала. Особенно большой эффект дает применение винтокана - вочных уплотнений УралВТИ.

3. Воздействие содержащегося в масле воздуха

Воздух в масле содержится в виде пузырьков различного диа­метра и в растворенном виде. За­хват воздуха маслом. происходит в местах наиболее интенсивного перемешивания масла с воздухом, а также в сливных маслопроводах, где масло не заполняет всего сече­ния трубы и подсасывает воздух.

Прохождение масла, содержа­щего воздух, через главный масля­ный насос сопровождается быстрым сжатием воздушных пузырьков. При этом температура воздуха в крупных пузырьках резко возра­стает. Вследствие быстроты процес­са сжатия воздух не успевает от­дать тепло окружающей среде, и поэтому процесс сжатия следует считать адиабатическим. Выделяю­щееся тепло, несмотря на ничтож­но малую абсолютную величину и на кратковременность воздействия, существенно катализирует процесс окисления масла. Пройдя иасос, сжатые пузырьки постепенно рас­творяются, а содержащиеся в воз­духе примеси (пыль, зола, водяной пар и т. д.) переходят в масло и, таким образом, загрязняют и обвод­няют его.

Старение масла за счет содержа­щегося в нем воздуха особенно за­метно в крупных турбинах, где дав­ление, масла после главного масло­насоса велико, а это приводит к значительному повышению темпе­ратуры воздуха в воздушных пу­зырьках со всеми вытекающими от­сюда последствиями.

4. Воздействие воды и конденсирую­щегося пара

Основным источником обводне­ния масла в турбинах старых кон­струкций (без отсоса пара ,из лаби­ринтовых уплотнений) является пар.

Выбивающийся из лабиринто­вых уплотнений и подсасываю­щийся в корпус подшипника. Интен­сивность обводнения в этом случае в значительной мере зависит от со­стояния лабиринтового уплотнения вала турбины и от расстояния меж­ду корпусами подшипника и турби­ны. Другим источником обводнения является неисправность парозапор - ной арматуры вспомогательного турбомаслонасоса. Вода попадает также в масло и из воздуха вслед­ствие конденсации паров и через м а ело ох л а д ите ли.

В питательных турбонасосах с централизованной смазкой масло может обводняться за счет утечек воды из уплотнений насоса.

Особенно опасно обводнение масла, происходящее вследствие контакта масла с горячим паром. В этом случае масло не только обводняется, но и нагревается, что ускоряет старение масла. При этом образующиеся низкомолекулярные кислоты переходят в водный рас­твор и активно воздействуют на металлические поверхности, кон­тактирующие с маслом. Наличие воды в масле способствует образова­нию шлама, который оседает на по­верхности маслобака и маслопрово­дов. Попадая в линию смазки под­шипников, шлам может закупорить отверстия в дозирующих шайбах, установленных на нагнетательных линиях, и вызвать перегрев или да­же выплавление подшипника. Попа­дание шлама в систему регулирова­ния. может нарушить нормальную работу золотников, букс и других элементов этой системы.

Проникновение горячего пара в масло также приводит к образо­ванию масловодяной эмульсии. В этом случае поверхность соприко­сновения масла с водой резко уве­личивается, что облегчает растворе­ние в воде ниэкомолекулярных кис­лот. Масловодяная эмульсия может попасть в систему смазки и регули­рования турбины и существенно ухудшить условия ее работы.

5. Воздействие металлических поверхностей

Циркулируя в маслосистеме, масло постоянно находится в кон­такте с металлами: чугуном, сталью, бронзой, баббитом, что способствует окислению масла. Вследствие 'воз­действия иа металлические. поверх­ности кислот образуются продукты коррозии, попадающие в. масло. Не­которые металлы оказывают ката­литическое действие на процессы окисления турбинного масла.

Все эти постоянно действующие неблагоприятные условия вызывают старение масла.

Под старением мы понимаем изменение физико-химических

Свойств турбинного масла в сторо­ну ухудшения его эксплуатацион­ных качеств.

Признаками старения масла являются:

1) увеличение вязкости масла;

2) увеличение кислотного числа;

3) понижение температуры вспышки;

4) появление кислой реакции водной вытяжки;

5) появление шлама и механиче­ских примесей;

6) уменьшение прозрачности.

Интенсивность старения масла

Зависит от качества залитого масла, уровня эксплуатации маслохозяй - ства и конструктивных особенностей турбоагрегата и маслосистемы.

Масло, имеющее признаки ста­рения, согласно нормам еще счита­ется годным. к эксплуатации, если:

1) кислотное число не превыша­ет 0,5 мг КОН на 1 г масла;

2) вязкость масла не отличается от первоначальной более чем на 25%;

3) температура вспышки понизи­лась не более чем на 10°С от. пер­воначальной;

4) реакция водной вытяжки — нейтральная;

5) масло прозрачно и не содер­жит воды и шлама.

При отклонении одной из пере­численных характеристик масла от норм и невозможности восстановить качество его на работающей турби­не масло в кратчайший срок под­лежит замене.