Срок службы турбинного масла: факторы и контроль

Срок службы турбинного масла определяется большим количеством факторов, во многом связанных с условиями эксплуатации: попадание воды и загрязнений в масло, его температура в процессе работы, качество и своевременность технического обслуживания. Однозначно оценить состояние масла и его оставшийся ресурс возможно только по результатам анализов в специальной лаборатории.

Материал подготовили Д. А. Соболь (к.т.н.), Д. С. Колесниченко, Р. К. Корчагин, С. С. Ладыгин — ООО «Тотал Восток», филиал холдинга Total S.A. В статье представлен опыт решения технической проблемы, связанной с образованием отложений на клапанах систем управления турбинами, и внедрения турбинного масла с увеличенным сроком службы на Ноябрьской парогазовой электростанции. Повышенная термоокислительная стабильность масла TOTAL PRESLIA GT 32 и опыт эксплуатации показывают, что при контроле состояния масла и выполнении рекомендаций по доливке срок его службы составит не менее 10 лет без замены.

Трудно не согласиться с утверждением, что высококачественное турбинное масло в условиях постоянного контроля и грамотного технического обслуживания прослужит гораздо дольше, чем продукт невысокого или стандартного качества. Как следствие, турбинное масло высокого качества позволит избежать существенных издержек, связанных с простоем турбины, который обходится в миллионы рублей в день.

Физико-химические характеристики и роль присадок

Прежде всего отметим физико-химические характеристики турбинного масла, которые определяют срок его службы. Масло непрерывно циркулирует в системе смазки, смазывая подшипники скольжения вала турбины, вращающегося с частотой около 3500 об/мин. Толщина масляной плёнки в подшипниках не превышает толщину человеческого волоса. Турбинное масло представляет собой базовую основу (базовое масло) и пакет присадок, в состав которого входят, главным образом, ингибиторы коррозии и окисления.

Турбинные масла, в отличие от моторных, не должны связывать воду и твёрдые частицы, попадающие в масло, — наоборот, эти нежелательные компоненты должны как можно быстрее оседать на дно масляного бака.

Объём доливки турбинного масла в процессе эксплуатации редко превышает 5 %, что ещё раз подтверждает важность применения высококачественного масла: небольшой объём доливки не позволяет компенсировать расход пакета присадок и окисление базового масла.

Окисление и попадание воды как ключевые факторы

В паровых турбинах основным фактором, определяющим необходимость замены масла, является степень его окисления. Вода, неизбежно попадающая в масло через уплотнения, ускоряет окисление: чем больше воды попадает в масло, тем быстрее оно окисляется.

Вторым фактором, значительно влияющим на скорость окисления, является температура. Считается, что скорость окисления масла увеличивается вдвое при повышении температуры на каждые 10 градусов после 60 °C. Температура подшипников при работе в нормальном режиме может составлять 50…70 °C, при этом минеральное масло начинает быстро окисляться уже при 82 °C.

Ингибиторы окисления (антиокислительные присадки) препятствуют окислению масла, однако неспособны полностью исключить этот процесс. Кроме того, данный тип присадок расходуется в процессе работы — и расходуется тем быстрее, чем интенсивнее окисление масла, то есть воздействие на него температуры и попадание воды.

Что определяет срок службы и как его продлить

Существует много способов продлить срок службы турбинного масла, и в основном они связаны с качественным и своевременным техническим обслуживанием, включающим обязательный мониторинг (анализ) состояния масла, применение специальных уплотнений и, например, масляных охладителей. Но как выбрать масло, которое прослужит дольше и позволит сократить издержки на простой турбины во время его замены?

Скорость окисления масла определяет срок его службы. Она обусловлена рабочими условиями, но также в значительной степени зависит от состава и качества базовой основы масла и эффективности антиокислительных присадок. Наиболее стойкими к окислению являются базовые масла III группы (гидрокрекинговые) — это отражают результаты тестов на окислительную стабильность TOST и RPVOT. Качество базового масла также отчасти характеризует такой показатель, как индекс вязкости.

Запас эксплуатационных характеристик масла влияет на работу предприятия в целом и, в первую очередь, на его экономическую и энергетическую эффективность. Работы по повышению энергоэффективности ведутся производителями оборудования с целью рационального использования потребляемых ресурсов. Однако снизить расход ресурсов и повысить экономическую эффективность предприятия можно не только за счёт высокотехнологичных разработок, но и за счёт грамотного, а главное — комплексного подхода к расходным материалам.

Применение высококачественных турбинных масел способствует оптимизации затрат на смазочные материалы и получению экономического эффекта. Основные действия инженерного персонала ТЭС направлены на поддержание турбины в работоспособном состоянии и снижение времени её простоя по техническим причинам. К таким причинам относится простой, связанный с заменой фильтрующих элементов, заменой масла, а также с непредвиденными обстоятельствами — например, заменой клапанов системы управления.

Кейс: турбинное масло на Ноябрьской электростанции

Одним из ярких примеров является технико-экономический подход, применённый специалистами Ноябрьской парогазовой электрической станции совместно с технической службой компании Total.

Ноябрьская парогазовая электростанция (ПГЭ) — крупнейший энергетический объект на территории Ямало-Ненецкого автономного округа. Суммарная мощность газотурбинных установок производства General Electric и паровых турбин Калужского турбинного завода составляет 122 МВт. Чтобы представить значимость объекта, надо учесть, что Ноябрьская ПГЭ вырабатывает порядка 10 % электроэнергии, потребляемой на Ямале. В ближайшем будущем станция будет вырабатывать для г. Ноябрьска и тепловую энергию; ведутся переговоры по расширению — вероятно, в перспективе здесь построят третий энергоблок мощностью 110 МВт.

Вместе с турбинами на станцию было поставлено масло производства Total Lubrifiants S.A. — TOTAL PRESLIA 32, полностью соответствующее требованиям производителя и получившее одобрение GE. Запас эксплуатационных характеристик масла, с учётом температурного режима турбин, позволил обеспечить беспроблемную эксплуатацию установок на протяжении трёх лет. По прошествии этого периода были зафиксированы случаи образования отложений на клапанах систем управления турбинами, что стало приводить к незапланированным простоям ГТУ.

Для решения проблемы привлекли специалистов технической службы Total. Они должны были проанализировать условия эксплуатации ГТУ, оценить их влияние на применяемое турбинное масло, провести лабораторный анализ и подготовить пакет решений по устранению проблемы и сокращению простоя.

Лабораторный анализ, проведённый специалистами лаборатории Total ANAC (г. Солез, Франция), показал, что техническое состояние турбин находится на высоком уровне. Продукты износа — металлические частицы той же природы, что и конструкционные материалы пар трения ГТУ, — находятся в пределах нормы. Посторонних загрязнений не обнаружено. Но температурные режимы эксплуатации газовой турбины оказали существенное влияние на пакет присадок масла: содержание антиокислительной присадки составило <25 % от первоначального уровня.

Таким образом, дальнейшая эксплуатация масла могла привести к расходу антиокислительной присадки ниже рекомендованного производителем уровня и, как следствие, к интенсификации окисления. Это могло отрицательно отразиться на вязкости масла, росте кислотного числа, а затем вызвать появление лаковых отложений и шлама в системе смазки турбины.

Техническая служба Total рекомендовала провести замену масла. Но анализ условий эксплуатации показал, что применение стандартного смазочного материала вновь приведёт к похожим последствиям: турбинное масло, работающее при повышенных температурных нагрузках, должно обладать более высоким запасом термоокислительной стабильности. В связи с этим было рекомендовано масло, предназначенное для газовых и паровых турбин с повышенной термической нагрузкой, — в частности, TOTAL PRESLIA GT 32, которое благодаря повышенной термоокислительной стабильности (ISO 4263/3 TOST > 10 000 часов) успешно применяется на ряде европейских ТЭС.

Экономический эффект перехода на масло с высокой стабильностью

По просьбе руководства Ноябрьской ПГЭ был произведён расчёт, наглядно продемонстрировавший экономический эффект применения масла с более высокими эксплуатационными характеристиками. Данные показывают, что даже при более высокой стоимости TOTAL PRESLIA GT 32 позволит сократить затраты на закупку масла, а объём суммарной экономии за счёт снижения простоя турбин многократно превысил прогнозы. Основные потери, влияющие на экономическую эффективность станции, связаны именно с простоем турбины во время замены масла.

Даже в случае необходимости замены аварийного запаса и закупки дополнительного объёма масла затраты на приобретение смазочного материала не превысят 1 % от суммы полученной экономии при увеличении интервала замены. Произведённый расчёт полной стоимости владения показал, что сумма экономии при применении масла с высокой термоокислительной стабильностью за 10 лет составит 34 948 379 172 рубля только за счёт сокращения простоев ГТУ, связанных с заменой масла. При этом расчёт не учитывал отказ от услуг сервисных компаний, выполняющих замену масла, эффект от которого также может быть значительным.

Работа, проведённая специалистами Ноябрьской ПГЭ и компании Total, стала не только хорошим примером технического взаимодействия, но и показала существенный экономический эффект, позволив улучшить общую энергоэффективность предприятия. Технический персонал ещё раз убедился в простой, но закономерной истине: скупой платит дважды, а иногда — и трижды.

Подобрать турбинное, индустриальное и индустриальное масло, а также продукцию бренда Total под условия вашего оборудования можно в каталоге масла.сайт.

Источник: сайт представительства Total в России.