Грег Ливингстон, Fluitec
Февраль, 2014

Введение

Эффективный метод очистки отложений из систем смазки турбинного масла основан на использовании моющего / диспергирующего очищающего раствора. Обратной стороной этого метода является то, что чистящее средство несовместимо с турбинным маслом, что ухудшает его характеристики разделения воды и воздуха. В этой презентации описывается менее дорогой вариант использования совместимого усилителя растворимости для удаления продуктов разложения масла из масляной системы турбины. Тематические исследования покажут, когда подходит этот метод и как решить проблемы загрязнения системы с помощью методов промывки маслом.

Рис.1. Пример отложений высокой степени на подшипниках скольжения турбин

Что такое «промывка» системы смазки?

«Промывка» – это универсальный термин, используемый для описания различных действий, направленных на удаление загрязнений из системы смазки и очистку внутренних компонентов вашей системы.

Noria определяет промывку маслом как «процесс циркуляции жидкости, предназначенный для удаления загрязнений и продуктов разложения масла из системы».

ASTM D6349 (Стандартное руководство по очистке, промывке и очистке паровых, газовых и гидроэлектрических систем смазки турбин) определяет промывку как «циркуляцию жидкости через систему смазки или компонент, когда турбина не работает, для удаления загрязнений.

На самом деле существует множество методов восстановления чистоты системы смазки. Выбор метода промывки должен зависеть от общих целей установки, типов загрязняющих веществ в системе и состояния компонентов системы смазки.

Промывка, когда она требуется и выполняется эффективно, является дорогостоящей практикой обслуживания вашего оборудования. Восстановление чистоты системы смазки может продлить срок службы вашего оборудования. Однако промывка нарушает работу любой системы смазки и сопряжена со значительным риском, если ее не выполнить надлежащим образом. Первым шагом является определение того, требуется ли промывка вашей системы.

Промывка требуется во многих случаях, например:
• Ввод в эксплуатацию нового оборудования
• Повторный ввод в эксплуатацию машин, которые были выведены из эксплуатации на определенный период времени
• После выхода из строя компонентов системы в системе смазки остаются частицы(осколки).
• После разрушения фильтра загрязняющие вещества попадают обратно в систему
• Когда в систему случайно была добавлена несовместимая жидкость
• Переход на новую марку или формулировку смазочного материала, где совместимость масел неизвестная.
• Когда в системе присутствуют продукты разложения масла, такие как шлам и лак.

Если нет катастрофического отказа, пользователи турбинного масла чаще всего думают о промывке между заменами масла.

Требуется ли промывка каждый раз при замене турбинного масла?
Для определения этого не существует общепринятой практики. Перед заправкой системы новым маслом, безусловно, имеет смысл удалить деградировавшее масло и отложения из внутренних частей вашей системы смазки. Не стоит принимать ванну в грязной ванне. Но промывка может быть дорогостоящей и ресурсоемкой. Возникает вопрос: действительно ли это необходимо?

Промывка не требуется между заменами масла, если:
• В системе смазки нет шлама, лака и других отложений.
• Большую часть старого масла можно удалить из системы.
• Новое турбинное масло того же типа и марки, что и масло для эксплуатации, или если были проведены обширные испытания на совместимость (ASTM D7155) для проверки совместимости.

Промывка между заменами масла должна производиться в следующих случаях:
• Есть признаки того, что в системе могут быть отложения, нагар или другие отложения.
• Текущее масло в эксплуатации находится в плохом физическом или химическом состоянии, и невозможно удалить более 98% масла из системы.
• Новая заправка турбинного масла будет иметь другой состав, который может быть несовместим с действующей смазкой.

Влияние доливок свежего турбинного масла в загрязненную систему
Поскольку основной причиной отказа турбинного масла является окисление, часто говорят, что срок службы и рабочие характеристики турбинного масла зависят от состояния его антиоксидантной системы. Заправка загрязненной системы смазки свежим маслом может существенно повлиять на срок службы и характеристики этого свежего масла.

Продукты разложения масла являются химически активными веществами, которые быстро истощают свежие антиоксиданты. Остаточный лак и шлам в системе могут влиять на другие свойства, такие как кислотность, водоотделение, ингибирование пенообразования и значения колориметрии мембранных пятен. Ниже приведены несколько примеров, иллюстрирующих, почему заливка нового масла в загрязненную систему может иметь неблагоприятные последствия.

Пример 1: Влияние на срок службы масла от добавления свежего масла в загрязненную систему в поддоне гидравлической жидкости гребного винта с регулируемым шагом (ВРШ) большого корабля.
Большие суда часто используют масло R&O(турбинное масло) в качестве гидравлической жидкости для управления рулевым управлением в своей системе гребного винта с регулируемым шагом. Судно в этом примере проходило ежегодный ремонт, в период которого менялась гидравлическая жидкость, когда кислотное число поднималось выше 0,20 мг КОН / г. Между этими заменами масла промывка судна не производилась. Ниже приведены результаты, которые эта практика обслуживания повлияла на срок службы масла.

Рис. 2: Срок службы масла в системе ВРШ сокращается примерно вдвое, когда новое масло заливается в грязную систему.

Обратите внимание, что после каждой из этих трех замен масла срок полезного использования смазочного масла уменьшался – при первой заправке он составлял 5 лет; вторая замена – 3 года, третья замена – 1 год. После каждого цикла смены масла произошли значительные потери срока его службы.

Несмотря на то, что использовалась одно и то же смазочное масло, а операции системы были номинально эквивалентными, замена масла стала менее эффективной для продления срока службы.
Когда судну исполнилось девять лет и потребовалась третья замена масла после года эксплуатации, была проведена промывка системы. Это удалило все продукты разложения в системе. Эта промывка восстановила чистоту системы, и новое масло снова прослужило 5 лет.

Рис. 3. Во время очистки системы был обнаружен широкий спектр типов отложений. Фотографии любезно предоставлены Clarus Fluid Intelligence.

Пример 2: Влияние отсутствия очистки маслобака газовой турбины высокой мощности между заменами масла

В системе смазки газовой турбины высокой мощности решили не делать промывку маслосистемы при замене масла. Отработанное масло ухудшилось, и на заводе возникли проблемы с работой клапанов из-за отложений в системе управления ГТУ. Последствия недостаточной очистки системы перед заправкой новым маслом можно увидеть ниже.

Таблица 1: Добавление нового масла в систему смазки газовой турбины с лаковыми отложениями значительно влияет на качество смазочного масла.

Как видно из Таблицы 1, количество антиоксидантов уменьшилось на 26% после одной недели использования ГТУ после замены масла. Это происходит из-за того, что антиоксиданты нового масла реагируют на остаточное загрязнение, оставшееся в системе смазки. МРС (потенциал лаковых отложений) также вырос за пределы «нормальной» классификации для этого применения.
В этом случае отказ от очистки системы смазки перед новой заливкой масла привел к сокращению срока службы примерно на 30%.
Масло также будет иметь более низкие характеристики, что может повлиять на надежность и КПД ГТУ.

Таблица 2: Расчетные финансовые последствия отказа от очистки системы смазки между заменами масла

Эксперимент по определению реакционной способности компонентов лака.
Был проведен простой эксперимент, чтобы понять реактивную природу лака и его влияние на новое масло. Фильтр, содержащий значительные отложения лака, сначала промывали петролейным эфиром, чтобы удалить масло, оставив лак на носителе. Затем среду, заполненную лаком, помещали в стакан с новым маслом и давали перемешиваться в течение одного дня.

Рис. 4. Изображение растворённого лака новым маслом с фильтрующего материала с течением времени.

Инфракрасный анализ с преобразованием Фурье был затем проведен на масле через 48 часов.

Рис. 5. Дифференциальный FTIR-спектр нового масла и нового масла с растворёнными компонентами лаковых отложений с фильтра.

Визуально видно, что масло значительно изменило цвет и растворило некоторые компоненты лака в фильтре. Добавление продуктов разложения к маслу можно увидеть при 1664 см-1 (олефиновые компоненты) и 1716 см-1 (карбоновые кислоты).

Как показывают спектры FTIR, значительная концентрация аминовых антиоксидантов была потеряна из нового масла. Это можно увидеть по резким пикам при 3052 см-1, 1633 см-1, 1599 см-1, 887 см-1, 853 см-1, 773 см-1, 742 см-1, соответствующих химическому составу аминных антиоксидантов в новом масле. Этот эксперимент демонстрирует негативное

Варианты промывки масляных систем турбины перед заменой масла

Используется множество различных технологий для промывки системы смазки. Мы разделили эти методы на три основные группы:

Химическая промывка – поверхностно-активная химия используется для удаления лака и шлама из системы смазки. Поверхностно-активное чистящее средство обычно представляет собой растворимый в масле раствор, состоящий из нафтеновой основы с детергентами, диспергаторами и ингибиторами коррозии, который добавляется в рабочее турбинное масло. Поверхностно-активный агент часто добавляют из расчета 10% за 48 часов до отключения ГТУ. Дополнительная фильтрация обычно требуется для обработки большого количества загрязнений, которые выделяются во время промывки. Рабочее масло и очиститель сливаются из системы, а промывочное масло используется для смывания оставшегося очистителя из системы. Часто несколько частичных заправок промывочного масла используются для адекватного разбавления очистителя в системе, чтобы минимизировать влияние на производительность новой заправки масла. Иногда в качестве промывочной жидкости используются жидкости на водной основе с очистителями.

Механическая промывка – нагретое масло перекачивается с высокой скоростью по всей системе с помощью внешних насосов. Расходы обычно в 3-4 раза превышают нормальный расход и требуют минимального числа Рейнольдса 4000 для достижения турбулентного потока. Перемычки подшипников устанавливаются для увеличения скорости подачи и обратного потока подшипников, а также для защиты поверхностей подшипников от абразивных загрязнений. Другие компоненты, такие как системные коллекторы и клапанные блоки, также изолированы от промывки. Дополнительные боковые фильтры, обычно рукавные, также устанавливаются для сбора загрязняющих веществ, которые выталкиваются из системы турбулентным потоком масла. Ручная очистка компонентов часто сопровождается механической промывкой.

Очистка системы с помощью повышения растворимости масла – Boost VR + или Decon, совместимый агент, повышающий растворимость, добавляется в рабочее масло для турбин за 3 месяца до запланированного отключения ГТУ. Этот химический состав значительно улучшает характеристики турбинного масла по контролю отложений. Он работает за счет увеличения растворимости рабочей смазочного масла, так что масло получает способность повторно впитывать отложения в системе смазки, такие как шлам и лаки. Во время простоя рабочее масло и агент, повышающий растворимость, сливаются из системы, а очищенный резервуар пополняется новым маслом. Использование дополнительного промывочного масла не требуется, поскольку усилитель растворимости совместим с маслом в процессе эксплуатации.

С термодинамической точки зрения способность масла повторно растворять отложения зависит от наличия отрицательной свободной энергии. Закон Ле Шателье (закон равновесия) регулирует баланс этой энергии и делает это путем растворения большего количества отложений в масле. Добавление агента Boost VR +/Decon в смазочное масло увеличивает его растворимость, обеспечивая необходимые кинетические силы для растворения отложений обратно в масло.

Кроме того, система Fluitec VITA ESP может быть подключена к системе смазки и может работать в течение 3 месяцев до останова ГТУ. Данная система фильтрации обеспечивает удаление растворенных продуктов разложения из масла. Это позволяет постоянно удалять загрязнения из масла и восстанавливать способность жидкости растворять больше загрязняющих веществ.

Рис.6 – Пример синергии между Boost VR + и технологии ESP для эффективного восстановления чистоты системы смазки

Таблица 3: Обзор технологий промывки турбинных масляных систем

Услуги промывки часто включают сочетание технологий и методов промывки. Однако во всех случаях очень важно сопоставить различные технологии с вашей целью и ресурсами промывки.

Пример сравнения методов промывки системы смазки на угольной электростанции

На угольной электростанции было два насоса питательной воды для котлов на 11 400 литров с очень старым и сильно разложившимся турбинным маслом. Заказчик решил попробовать два разных сервиса для очистки своих систем. Ниже представлен обзор обоих способов.

Промывка насоса питательной воды котла 1

Услуги были переданы на аутсорсинг профессиональной промывочной компании, которая оказывала услуги во время планового отключения. Были соблюдены следующие процедуры:

  • В начале отключения система смазки была слита и утилизирована.
  • Участки с ограниченным потоком и критические компоненты были изолированы от промывки с помощью специальных соединительных шлангов.
  • Очистка резервуара замкнутого пространства произведена на резервуаре.
  • В систему добавлен водный раствор с очистителем на основе цитрусовой кислоты.
  • Внешний насос и рукавные фильтры использовались для создания очень высокого расхода.
  • По завершении химической промывки вода была удалена из системы для слива и испарения.
  • Масляная система заправлена ​​новым маслом
  • Произведена высокоскоростная промывка маслом при высокой температуре для удаления любых других загрязнений из системы.
Рис.7 – Установка промывочной установки для очистки системы

Общее время для промывки: 2,5 недели.
Расчетное время, необходимое для поддержки промывки во время простоя: 100 часов
Общая стоимость промывки: 150 000 долларов США.
Эффективность промывки: весь лак и загрязнения были удалены из системы. Промывка была завершена успешно.

Промывка насоса питательной воды котла 2

Для второй системы завод выполнил очистку системы смазки способом повышения растворимости, выполнив следующие процедуры:

  • добавление в систему смазки 5% реагента Boost VR/Decon, повышающий растворимость, был добавлен в систему за 3 месяца до останова.
  • Подходящая система химической фильтрации (технология ESP) была настроена для непрерывной очистки жидкости и восстановления способности жидкости растворять загрязнения.
  • Во время отключения отработанное масло было слито из резервуара и из всех нижних точек системы.
  • Затем система была заправлена новым маслом
Рис. 8. Фильтры значительно очищаются вместе с другими компонентами системы во время промывки.

Общее время очистки системы: 3 месяца.
Приблизительное количество часов, необходимых для поддержки слива: 8
Общая стоимость промывки: 50 000 долларов США.
Эффективность промывки: весь лак и отложения были удалены из системы. Промывка считается успешной.

Краткое изложение тематического исследования промывки резервуаров насосов питательной воды

Завод в равной степени остался доволен результатами обоих промывок.
Однако Boost VR +/Decon стоил на 33% дешевле по сравнению с химической промывкой и требовал значительно меньше внутренних ресурсов для обслуживания.
Также были устранены другие опасения по поводу остатков чистящего средства в турбинном масле.

Заключение

Промывка маслосистемы включает в себя множество различных методов очистки для удаления загрязнений из систем смазки и восстановления ее чистоты. Очень важно согласовать технологию очистки с типом загрязнителя в системе и целью промывки.

Любая процедура промывки системы смазки является рискованной, если выполняется некорректно. Однако иногда промывка маслосистемы неизбежна. Когда компоненты системы выходят из строя или вводится в эксплуатацию новая машина, требуется промывка для удаления вредных загрязнений.

Чаще всего пользователи турбинного масла думают о промывке между заменами масла. Если в системе нет отложений и новое смазочное масло совместимо с рабочим масло, промывка может не потребоваться. Однако во многих случаях рекомендуется промывать масло между заменами. Затраты на ненадлежащую очистку системы перед заливкой нового масла могут быть значительными и подвергают установку риску потери работоспособности и надежности оборудования.

Два наиболее распространенных метода промывки между заменами масла – это химическая промывка или очистка системы путем повышения растворимости. В большинстве случаев очистка системы с улучшенной растворимостью обеспечивает более дешевую альтернативу восстановлению чистоты системы с меньшим риском и меньшими затратами.

ASTM D6439 определяет успешную промывку как «получение чистого маслопровода и компонентов системы за минимальное время и с минимальными усилиями». Boost VR +/Decon и технология ESP обеспечивают наиболее эффективный способ восстановления чистоты системы между заменами масла.

ДЛЯ БОЛЕЕ ПОДРОБНОЙ ИНФОРМАЦИИ, ПОЖАЛУЙСТА, СВЯЖИТЕСЬ С FLUITEC НА
info@fluitec.com или посетите нас на www.fluitec.com.