Регенерация турбинных масел с использованием сорбентов на основе фуллеровой земли: уникальная разработка украинских ученых

Основное назначение турбинных масел — смазка поверхностей паровых и водяных турбин, охлаждение рабочих поверхностей, использование в качестве технологической жидкости в системах управления оборудованием. Качество турбинного масла обеспечивает сохранность и целостность турбин, а также надежность их работы. От качества смазочного материала зависит долговечность деталей и подшипников турбин.  

Турбинные масла долгое время изготавливались из нефти. Они справлялись со своими основными задачами, однако увеличивали риск возникновения возгораний и повреждения дорогостоящего оборудования электростанций. Для снижения риска возникновения пожаров в машинных залах электростанций с середины XX века стали использовать негорючие или огнестойкие синтетические жидкости. Отличительной особенностью таких жидкостей является то, что они не поддерживают горение, а если даже пламя и возникает, то не распространяется в струе жидкости, выбрасываемой из оборудования под давлением. 

Причины ухудшения качества турбинных масел

В процессе длительной эксплуатации турбогенераторных установок состояние масла, подаваемого в их системы, существенно меняется. Этот процесс можно назвать «старением». Старение турбинного масла характеризуется ухудшением его эксплуатационных свойств. 

К основным причинам старения турбинного масла относятся:

Задача поддержания качества турбинных масел решается путем периодической очистки масла с использованием специальных установок фильтрации и обезвоживания, которые позволяют удалять твердые частицы и воду. Однако этих мероприятий достаточно лишь до определенного момента. Например, огнестойкие турбинные масла показывают резкое увеличение кислотного числа — ключевого показателя старения — уже после четырех лет эксплуатации. Увеличение кислотного числа в процессе эксплуатации турбинного масла является следствием его неустойчивости к окислению и гидролизу, которые приводят к образованию кислых продуктов. В этот момент обычные установки фильтрации уже не справляются с удалением таких продуктов. 

В энергетическом секторе эта задача может быть решена тремя способами, перечисленными ниже: 

Первый способ добавления новых масел не решает проблему в долгосрочной перспективе, поскольку кислотные компоненты и продукты старения быстро перемещаются в объем добавляемого масла, распределяются в нем и вызывают активное старение масла. 

Второй способ применяется в крайнем случае, поскольку полная замена масла в турбине обходится довольно дорого. Помимо стоимости покупки нового масла, финансовые затраты включают простой энергогенерирующего оборудования, который может длиться до двух недель и даже дольше, стоимость оплаты труда рабочих, меняющих жидкость, оплату утилизации отработанной жидкости, а также закупку и утилизацию промывочной жидкости (при необходимости). Стоимость замены огнестойких жидкостей будет измеряться сотнями тысяч и даже миллионами долларов в зависимости от объема масла в турбине и количества турбин, на которых производится замена масла. 

Поэтому наиболее целесообразным и реализуемым представляется третий способ с дополнительной очисткой огнестойких турбинных масел, содержащих кислотные соединения и продукты старения.

Украинская компания GlobeCore нашла более эффективный способ регенерации старыхогнестойких турбинных масел. Предлагаем рассмотреть возможности регенерации огнестойкого турбинного масла на примере огнестойкого турбинного масла Fyrquel с использованием сорбента на основе фуллеровой земли. Fyrquel — самозатухающая(огнестойкая) синтетическая неводная жидкость на основе триарилфосфатного эфира, которая в настоящее время используется при эксплуатации энергетических турбин. 

Результаты экспериментальных исследований 

Скорость регенерации огнестойкого турбинного масла оценивали по изменению кислотного числа. Кислотное число масла Fyrquel составило 0,02 миллиграмма гидроксида калия на грамм. Для эксперимента использовали отработанное огнестойкое масло с кислотным числом 0,54 мг КОН/г. В качестве сорбента для очистки масла использовали фуллерову землю(представляет собой природный материал серовато-белого, коричневого, зеленого, оливкового или синего цвета, приблизительно на 70% состоящий из кремнезема. Также в состав данного вещества входят сапфировое стекло, оксид магния, оксид железа и оксид кальция). Технически процесс регенерации был реализован с использованием машины СММ-12Р, состоящей из 12 сорбционных колонн. Масло прокачивали через сорбционные колонны сверху вниз один раз.  

На основании исследования можно сделать следующие выводы:

Применение сорбента на основе фуллеровой земли не позволяет полностью удалить воду из масел, имеющих высокое содержание влаги. Поэтому при регенерации огнестойких турбинных масел с высоким содержанием влаги рекомендуется проводить предварительное обезвоживание таких масел с помощью специального оборудования для обезвоживания масел, например, с использованием установок с коалесцирующими фильтрами, и только затем обрабатывать масла на регенерационных машинах.  

По материалам https://www.lubesngreases.com/