Справочник масел
Масла для авиационных двигателей
Масла для газоперекачивающих агрегатов
Газоперекачивающие агрегаты (ГПА), устанавливаемые на компрессорных станциях (КС) различного назначения, предназначены для компримирования природного газа с целью его транспортирования по магистральным газопроводам при температуре окружающей среды от -55 до +45 °С.
ГПА различают по типу привода компрессоров (нагнетателей):
- газотурбинные с приводом центробежных нагнетателей от стационарных газотурбинных установок (ГТУ) или от конвертированных транспортных (авиационных и судовых) газотурбинных двигателей (ГТД);
- электроприводные (ЭГПА) с приводом центробежных нагнетателей от электродвигателей;
- поршневые (газомотокомпрессоры), в которых поршневой компрессор выполнен как одно целое с газовым двигателем.
Масляные системы предназначены обеспечивать смазывание подшипников и других пар трения, охлаждение узлов газоперекачиваюших установок (ГПУ), уплотнение вала нагнетателя, работу систем регулирования и защиты, а также:
- надежную работу на всех режимах - включение, пуск и аварийная остановка при изменяющихся внешних температурных условиях;
- охлаждение масла с минимальными затратами мощности на его прокачку;
- пожарную безопасность;
- отделение от масла газов, механических примесей и воды;
- исключение образования в системе воздушных пробок;
- прогрев масла при запуске (или при нахождении агрегата в "горячем резерве");
- запас масла, достаточный для пробега между нагнетательными перепадами заправки;
- минимальные расходы (потери) масла в процессе эксплуатации;
- достаточную прочность и вибростойкость элементов системы, герметичность соединения;
- простоту обслуживания.
Масла для ГПА со стационарными ГТУ и электроприводами
В ГПА такого типа широко используют турбинные масла для смазывания и охлаждения подшипников скольжения нагнетателя, стационарных ГПУ, электродвигателей, зубчатых муфт, торсионного вала, а также для обеспечения постоянного превышения давления масла по сравнению с давлением газа на всех режимах работы агрегата с целью исключения прорыва газа из нагнетателя в контейнер турбоагрегата.
Масло в нагнетателе выполняет две функции:
1) смазывает (и охлаждает) опорные и упорные подшипники ротора;
2) уплотняет радиальные зазоры между ротором и статором нагнетателя для ограничения утечек газа в атмосферу.
В современных турбоагрегатах масла работают при повышенных температурах в циркуляционных системах, где к маслу имеется свободный доступ воздуха, а кроме того возможно попадание воды. В связи с этим качество газотурбинных масел определяют такие показатели, как стабильность против окисления, склонность к эмульгированию и вспениванию, способность защищать металлические поверхности от коррозии.
Одна из наиболее важных эксплуатационных характеристик газотурбинных масел - стабильность против окисления и способность сохранять ее в условиях длительной эксплуатации в широком интервале температур. От этого зависит работоспособность масла и срок его службы.
Для смазывания нагнетателей применяют взаимозаменяемые масла Тп-22с и Тп-22Б.
Масла для газомотокомпрессорных ГПА
Газомоторный компрессор (ГМК) представляет собой агрегат, состоящий из поршневого газового двигателя (силовой части) и поршневого компрессора, соединенных между собой общим коленчатым валом и рамой.
Смазочная система двигателей ГМК необходима для уменьшения сил трения и износа поверхностей, а также для отвода тепла, выделяющегося при трении, для охлаждения силовых поршней, удаления металлических и неметаллических частиц из зазоров, создания максимальной герметичности между поршнем и цилиндром, в сальниковых уплотнениях и других узлах агрегата (при нормальных зазорах).
К маслу, предназначенному для газовых двигателей, предъявляют следующие требования:
- высокая стабильность, обеспечивающая длительную работу масла без замены;
- отсутствие золы, вызывающей перебои в работе запальных свечей, приводящей к калильному зажиганию, задиру цилиндровых втулок и забиванию продувочных окон;
- хорошие противоизносные свойства, обеспечивающие длительную работу двигателя до ремонта;
- высокие моющие свойства, устраняющие отложение лака и нагара на деталях двигателя.
Температура вспышки масла, применяемого для компрессоров, должна быть на 20-50 °С выше температуры нагнетания.
В поршневых компрессорах смазочное масло находится в прямом соприкосновении со сжатым газом, имеющим высокую температуру. Основным эксплуатационным свойством масел, влияющим на долговечную, эффективную и безопасную работу комрессоров, является их стабильность и способность предотвращать или сводить к минимуму коксообразные отложения в нагнетательных линиях компрессоров. Причиной пожаров, возникающих в смазываемых маслом компрессорах, обычно является образование твердых продуктов распада и уплотнение масла при его эксплуатации.
Наиболее оптимальным, удовлетворяющим требованиям к смазке газомотокомпрессоров, является масло МС-20.
Масло МС-20 - остаточное, селективной очистки, вырабатывается из малосернистых парафиновых и беспарафиновых нефтей. Характеризуется высокой вязкостью, хорошими смазывающими свойствами, отличной адгезией, температурой вспышки выше 265 °С, но недостаточными низкотемпературными свойствами, что исключает его хранение в зимних условиях Севера и Сибири на открытых площадках, так как для его перекачки на компрессорной станции требуются специальные мощные насосы.
Широкое применение в газомотокомпрессорах нашло масло МГД-14м, разработанное взамен масла МС-20.
Масло МГД-14м (ТУ 38.101930-83) вырабатывают из сернистых нефтей. Содержит специальную композицию присадок. Предназначено для смазывания двигателей и компрессорной части газомотокомпрессоров типов 8ГК, 8ГКМ, 10ГКМ, 10ГКН и аналогичных им агрегатов, работающих на природном газе. Это масло применимо и в циркуляционной, и в лубрикаторной смазочных системах газомотокомпрессоров.
Физико-химические свойства масла МГД-14м
Показатели |
МГД-14м |
Кинематическая
вязкость, |
13,5-15,5 |
Индекс вязкости, не менее |
90 |
Щелочное число, мг КОН/г, не менее |
2,0 |
Зольность сульфатная, % |
0,2 |
Коррозионность на |
10 |
Температура,°С: |
215 |
застывания, не выше |
-15 |
Массовая доля, %: |
0,015 |
воды |
Следы |
Цвет (разбавление
15:85), |
4,0 |
Степень чистоты, |
400 |
Стабильность по
индукционному |
35 |
Масла для ГПА с приводом от конвертированных авиационных или судовых ГТД
Все большее распространение получают ГПА, в которых в качестве приводов используются конвертированные авиационные или судовые газотурбинные двигатели, имеющие одну общую особенность: каждый такой привод состоит из двух отдельных модулей.
Первый модуль, представляющий собственно модификацию базового двигателя, называют газогенератором. Второй модуль - свободная (или силовая) турбина (СТ), приводящая во вращение нагнетатель ГПА.
Выбор того или иного сорта масла для ГТД определяется теплонапряженностью элементов его конструкции, контактирующих с маслом.
Применяемое масло должно иметь достаточную термическую и термоокислительную стабильность. Оно не должно разлагаться (с испарением легких фракций и выпадением из него смолистых веществ) при контакте с наиболее нагретыми стенками масляных полостей привода через уплотнения вращающихся валов.
Масла, применяемые для смазывания ГТД, должны отвечать таким же требованиям, как и масла для авиационных турбореактивных двигателей.
Среди нефтяных масел наиболее широкое применение получили авиационное масло МС-8п, МС-8гп и масло для судовых газовых турбин по ГОСТ 10289-70. Применяют также рабочеконсервационное масло МС-8рк.
Масло для судовых газовых турбин по ГОСТ 10289-79 рекомендовано для использования в некоторых ГПА, разработанных на базе судовых газовых турбин. Его изготовляют на основе трансформаторного масла из сернистых или малосернистых нефтей с добавлением антиокислительной и противоизносной присадок.
Физико-химические свойства масла для судовых газовых турбин
Показатели |
Нормы по ГОСТ 10289-79 |
Кинематическая
вязкость, |
7,0-9,6 |
Индекс вязкости, не менее |
40 |
Кислотное число, |
0,02 |
Зольность, %, не более |
0,005 |
Температура,°С: |
135 |
застывания, не выше |
-45 |
Стабильность против
|
0,20 |
кислотное число |
0,65 |
Содержание
водорастворимых |
Отсутствие |
Натровая проба, |
2 |
Прозрачность масла |
Прозрачное |
Цвет, ед. ЦНТ, не более |
1,5 |
Плотность при 20
°С, |
905 |
Масло МС-8гп (ТУ 0258-003-4006542-97) разработано на базе масла МС-8п, но технология получения базового компонента, температура застывания которого -45 °С (в отличие от -55 °С для масла МС-8п), более простая; комплекс присадок сохранился прежним. Масло МС-8гп предназначено для использования только в газотурбинных двигателях ГПА.
Для смазывания теплонапряженных перспективных двигателей типа НК-36СТ, АЛ-31СТ предназначены высококачественное масло Петрим по ТУ 38.401939-92 и углеводородное масло ИПМ-10 по ТУ 38.1011299-90.
Наличие нескольких сортов масел для смазывания нагнетателей и приводов с авиационными и судовыми двигателями в составе ГПА создает технические сложности при эксплуатации и экономически не эффективно. Создание и применение унифицированного масла позволит улучшить обеспечение и обслуживание ГПА, решит ряд экономических вопросов, повысит надежность работы КС. Как универсальное можно рассматривать масло Эридан для смазывания ГТД и трансмиссии самолетов и вертолетов.
Физико-химические свойства масел МС-8гп, Петрим, Эридан
Показатели |
МС-8гп |
Петрим |
Эридан* |
Кинематическая
вязкость, |
8,0 |
3,0 |
7,0** |
-40 °С, не более |
4000 |
5500 |
Не нормируется, |
Температура,°С: |
- |
170 |
190 |
вспышки в закрытом |
145 |
- |
- |
застывания, не выше |
-45 |
-50 |
-50 |
Кислотное число, |
0,05 |
0,05 |
0,2 |
Массовая доля серы,
|
0,6 |
- |
- |
Зольность, %, не более |
0,008 |
- |
- |
Испаряемость в
чашечках |
10,0 |
- |
- |
при 175 °С |
- |
Не нормируется, |
|
вязкость после
испарения, |
5000 |
Не нормируется, |
|
Трибологические |
500 |
600 |
600 |
показатель износа |
0,5 |
0,35 |
0,8 |
Термоокислительная |
- |
5,0 |
9,0 |
50 °С |
10,0 |
- |
- |
-40 °С |
5500 |
7000 |
13000 |
кислотное число |
0,7 |
2,5 |
1,0 |
массовая доля
осадка, |
0,15 |
0,15 |
- |
коррозия на
пластинках |
Отсутствие |
||
алюминиевый сплав АК4 |
Отсутствие |
||
медь М1 или М2 |
+0,2 |
± 0,2 |
Отсутствие |
Плотность при 20 °С, кг/м3 |
<=865 |
>=820 |
Не нормируется |
Цвет, ед. ЦНТ, не более |
1,5 |
- |
- |
* Стабильность вязкости после озвучивания на ультразвуковой установке УЗДН-1 в течение 15 мин: относительное снижение вязкости после озвучивания не более 3 %. ** Вязкость масла Эридан зависит от требований заказчика к качеству и может составлять от 3 до 8 мм2/с при 100 °С. *** Для масла марки МС-8гп - при 150 °С, для масел Петрим и Эридан - при 175 °С. |
|||
Примечание. Для всех масел содержание водорастворимых кислот, щелочей, воды, механических примесей - отсутствие. |
Масло Эридан (ТУ 38.401829-90) обладает высоким уровнем термической (370 °С) и термоокислительной (180-200 °С) стабильности, трибологических характеристик (противоизносных, антифрикционных и противозадирных), а также хорошими антикоррозионными свойствами (не хуже, чем у масла МС-8рк).
Рекомендации по применению конкретных марок масел для авиационных и судовых ГТД в приводах ГПА подробно изложены в книге "Смазочные масла для приводов и нагнетателей газоперерабатывающих агрегатов (авторы: А.Ф. Хурумова, Т.И. Назарова, А.Е. Троянов и др.; М.: 1996).
При подборе масла для конкретных изделий авиационной техники кроме основных характеристик, приведенных в нормативно-технической документации, требуются данные по вспениваемости и совместимости с другими маслами и конструкционными материалами (резинами, покрытиями и др.), по коррозионному воздействию на различные металлы и сплавы, токсокологические и санитарно-гигиенические, теплофизические, электрические характеристики, сведения о зарубежных аналогах и др.
В таблицах ниже приведены некоторые дополнительные данные по авиационным маслам различных типов.
Смазывающие свойства авиационных масел (ГОСТ 9490-75)
Марка масла |
Критическая нагрузка, Н |
Показатель износа*, мм |
ИПМ-10 |
710 |
0,35 |
36/1КУА |
790 |
0,50 |
ВНИИНП-50-1-4ф |
840 |
0,4 |
ВНИИНП-50-1-4у |
750 |
0,45 |
ПТС-225 |
900 |
0,5 |
ВТ-301 |
900 |
1,10 |
МС-8п |
500 |
0,5 |
МС-8рк |
500 |
0,5 |
Б-ЗВ |
890 |
0,45 |
ЛЗ-240 |
890 |
0,5 |
МН-7,5у |
840 |
0,5 |
ВНИИНП-25 |
500 |
0,7 |
* При осевой нагрузке 196 Н и температуре (20 ± 5) °С. |
Совместимость масел для авиационных газотурбинных двигателей
Марка масла |
МС-8п |
МС-8рк |
ЛЗ-240 |
Б-ЗВ |
ИПМ-10 |
ВНИИНП |
ВНИИНП |
ПТС-225 |
ВТ-301 |
МС-8п |
|
C |
- |
- |
C |
C |
C |
- |
- |
МС-8рк |
C |
|
- |
- |
C |
C* |
C* |
- |
- |
ЛЗ-240 |
- |
- |
|
C |
C |
- |
- |
C* |
- |
Б-ЗВ |
- |
- |
C |
|
C* |
- |
- |
C* |
- |
ИПМ-10 |
C |
C |
C |
C* |
|
C |
C |
- |
H |
ВНИИНП |
C* |
C* |
- |
- |
C |
|
C |
- |
- |
ВНИИНП |
C* |
C* |
- |
- |
C |
C |
|
- |
- |
ПТС-225 |
- |
- |
C* |
C* |
- |
- |
- |
|
- |
ВТ-301 |
- |
- |
- |
- |
H |
- |
- |
- |
|
Принятые сокращения: С - масла совместимы, при замене масла промывка смазочной системы заменяемым маслом не требуется; срок эксплуатации смеси масел определяется наименьшим сроком эксплуатации одного из компонентов (до первой замены); С* - масла смешиваются, но эксплуатационные свойства смеси хуже свойств каждого из смешиваемых масел; при замене требуется однократная промывка маслосистемы заменяемым маслом; Н - масла несовместимы, при замене масла требуется двукратная промывка маслосистемы заменяемым маслом; Прочерк означает, что смеси не исследовались. |
Примечание.
Минеральное масло МН-7,5у совместимо с маслосмесями.