Condiciones de trabajo y envejecimiento del aceite de turbina

Las condiciones de trabajo del aceite en el sistema de aceite del turbogenerador se consideran difíciles, debido a la acción constante de varios factores desfavorables para el aceite. Estos incluyen:

Influencia de altas temperaturas

Calentamiento del aceite en presencia de aire aumenta su oxidación. Otras características de rendimiento del aceite también cambian. Debido a la evaporación de las fracciones de bajo punto de ebullición, la viscosidad aumenta, el punto de inflamación disminuye, la capacidad de emulsión se deteriora, etc. El calentamiento principal del aceite se produce en los cojinetes de la turbina, donde el aceite se calienta de 35 ÷ 40 a 50 ÷ 55 ° C. El aceite se calienta principalmente debido a la fricción en la capa de aceite del cojinete y en parte debido a la transferencia de calor a través del eje desde las partes más calientes del rotor.

La temperatura del aceite que sale del rodamiento se mide en una línea de drenaje, lo que da una idea aproximada de las condiciones de temperatura del rodamiento. Sin embargo, la temperatura relativamente baja del aceite en el drenaje no excluye la posibilidad de un sobrecalentamiento local del aceite debido al diseño imperfecto de los cojinetes, la fabricación de mala calidad o el montaje inadecuado. Esto es especialmente cierto para los cojinetes de empuje, donde se pueden cargar diferentes segmentos de diferentes maneras.

Tales sobrecalentamientos contribuyen a mejorar el envejecimiento del aceite, por lo que al aumentar la temperatura por encima de 75 ° C a 80 ° C, la oxidabilidad del aceite aumenta dramáticamente.

El aceite también puede calentarse en las carcasas de los rodamientos por contacto con las paredes calientes, calentado desde el exterior por vapor o debido a la transferencia de calor desde la carcasa de la turbina. El aceite también se calienta en el sistema de regulación: servomotores y líneas de aceite que pasan cerca de las superficies calientes de la turbina y las líneas de vapor.

Pulverización de aceite con partes giratorias de una unidad de turbina

Todas las piezas giratorias (acoplamientos, engranajes, surcos en el eje, repisas y afilado del eje, regulador de velocidad centrífuga, etc.) crean salpicaduras de aceite en los carteres de los cojinetes y las columnas de los reguladores de velocidad centrífugos. El aceite pulverizado adquiere una gran superficie de contacto con el aire, que siempre está en el cárter, y se mezcla con él. Como resultado, el aceite se expone a un oxígeno intenso y se oxida. Esto también se ve facilitado por la alta velocidad adquirida por las partículas de aceite en relación con el aire.

En los carteres de los cojinetes hay un intercambio constante de aire, debido a la aspiración en el espacio del eje debido a una presión ligeramente reducida en el cárter. La disminución de la presión en el cárter se puede explicar por el efecto de expulsión de los tubos de drenaje de aceite. Acoplamientos moviles de aceite especialmente pulverizados con lubricación forzada. Por lo tanto, para reducir la oxidación del aceite, estos acoplamientos están rodeados por cubiertas metálicas que reducen las salpicaduras de aceite y la ventilación del aire. Las carcas protectoras también se instalan con acoplamientos rígidos para reducir la circulación de aire en el cárter y limitar la velocidad de oxidación del aceite en el alojamiento del cojinete. Para evitar que el aceite salga del alojamiento del cojinete, en la dirección axial, los anillos y ranuras de ruptura de aceite, mecanizados en babbit en los extremos del cojinete en la salida del eje, son muy efectivos.

Influencia del aire contenido en el aceite

El aire en el aceite está contenido en forma de burbujas de diferentes diámetros y en forma disuelta. El aceite queda atrapado en el aire en lugares donde se realiza la mezcla más intensa de aceite con aire, así como en tuberías de drenaje de aceite, donde el aceite no llena toda la sección transversal de la tubería y extrae aire.

El paso de aceite que contiene aire a través de la bomba de aceite principal está acompañado por la rápida compresión de las burbujas de aire. Al mismo tiempo, la temperatura del aire en burbujas grandes aumenta bruscamente. Debido a la velocidad del proceso de compresión, el aire no tiene tiempo para liberar calor al medio ambiente y, por lo tanto, el proceso de compresión debe considerarse adiabático. El calor liberado, a pesar del valor absoluto insignificante y la corta duración de la exposición, cataliza sustancialmente el proceso de oxidación del aceite. Al pasar la bomba, las burbujas comprimidas se disuelven gradualmente y las impurezas contenidas en el aire (polvo, ceniza, vapor de agua, etc.) pasan al aceite y, por lo tanto, lo contaminan y lo deshidratan. El envejecimiento del aceite debido al aire contenido en él es especialmente notable en turbinas grandes, donde la presión del aceite después de la bomba de aceite principal es alta, y esto conduce a un aumento significativo de la temperatura del aire en las burbujas de aire con todas las consecuencias resultantes.

Influencia del agua y vapor de condensación

La principal fuente de deshidratación del aceite en las turbinas de las estructuras antiguas (sin succión de vapor, de los sellos de laberinto) es el vapor que sale de los sellos de laberinto y se aspira al alojamiento del cojinete. La intensidad de la deshidratación en este caso depende en gran medida del estado del sello laberíntico del eje de la turbina y de la distancia entre el cojinete y las carcasas de la turbina. Otra fuente de deshidratación es el fallo de las válvulas de cierre de vapor de la bomba de aceite turbo auxiliar. El agua también entra en el aceite del aire como resultado de la condensación de vapor y a través de los enfriadores de aceite.

En las turbo bombas de nutrientes con lubricación centralizada, el aceite se puede deshidratarse debido a las fugas de agua de los sellos de la bomba.

Especialmente peligrosa es la deshidratación del aceite cuando el aceite entra contacto con vapor caliente. En este caso, el aceite no solo se riega, sino que también se calienta, lo que acelera el envejecimiento del aceite. En este caso, los ácidos de bajo peso molecular resultantes se transfieren a una solución acuosa y afectan activamente las superficies metálicas en contacto con el aceite. La presencia de agua en el aceite contribuye a la formación de lodo, que se acumula en la superficie del tanque de aceite y las líneas de aceite. Al entrar en la línea de lubricación del cojinete, los lodos pueden tapar los orificios en las arandelas de medición instaladas en las líneas de descarga, y provocar un sobrecalentamiento o incluso la fusión del cojinete. La entrada de lodos en el sistema de regulación puede interrumpir el funcionamiento normal de los carretes, casquillos y otros elementos de este sistema.

La penetración de vapor caliente en el aceite también conduce a la formación de una emulsión de agua en aceite.En este caso, la superficie de contacto del aceite con el agua aumenta dramáticamente, lo que facilita la disolución de ácidos de bajo peso molecular en agua. La emulsión de aceite y agua puede ingresar al sistema de lubricación y al control de la turbina y empeorar significativamente sus condiciones de trabajo.

Influencia de superficies metalicas

Durante la circulación en el sistema de aceite, el aceite está constantemente en contacto con los metales: hierro, acero, bronce, babbit, lo que contribuye a la oxidación del aceite. Como resultado de la influencia a superficies metálicas de ácidos, se forman productos de corrosión que se forman en el aceite. Algunos metales tienen un efecto catalítico sobre la oxidación del aceite de turbina.

Todas estas condiciones adversas en curso causan el envejecimiento del aceite.

Por envejecimiento, nos referimos al cambio en las propiedades físico-químicas del aceite de turbina en la dirección del deterioro de su rendimiento.

Los signos del envejecimiento de los aceites son:

  • aumentación de la viscosidad del aceite;
  • aumentación en el número de ácido;
  • reducción de punto de inflamación;
  • aparición de la reacción ácida del extracto acuoso;
  • aparición de lodos e impurezas mecánicas;
  • reducción de transparencia.

La intensidad del envejecimiento del aceite depende de la calidad del aceite vertido, el nivel de operación de la industria petrolera y las características de diseño de la unidad de turbina y el sistema de aceite. El aceite que tiene signos de envejecimiento, de acuerdo con las normas, todavía se considera adecuado para su uso si:

  • índice de acidez no supera los 0,5 mg de KOH por 1 g de aceite;
  • viscosidad del aceite no difiere de la original en más del 25%;
  • punto de inflamación disminuyó en no más de 10 ° С desde el inicial;
  • reacción del extracto acuoso es neutra;
  • aceite es transparente y no contiene ni agua ni lodos.

Si una de las características enumeradas del aceite se desvía de las normas y es imposible restaurar su calidad en una turbina en funcionamiento, el aceite debe reemplazarse lo antes posible.

Control de calidad del aceite

La condición más importante para el funcionamiento de alta calidad de las instalaciones petroleras de la planta de turbinas es un control exhaustivo y sistemático de la calidad del aceite.

Para el aceite en operación, se proporcionan dos tipos de control: control de taller y análisis abreviado.

Con un deterioro anormalmente rápido en la calidad del aceite que se explota, se puede reducir el tiempo de prueba. Las pruebas en este caso se llevan a cabo en un horario especial.

El aceite que ingresa a la central eléctrica se somete a pruebas de laboratorio para todos los indicadores. En el caso de que uno o varios indicadores no cumplan con los estándares establecidos para el aceite fresco, devuelva el lote recibido de aceite fresco. El análisis del aceite también se realiza antes de verterlo en tanques de turbinas de vapor. El aceite en reserva se analiza al menos una vez cada 3 años.