Мониторинг смазочных материалов для энергооборудования

Стратегия развития энергомашиностроения Российской Федерации на период до 2030 года требует создания техники и технологий для обеспечения безопасной и надежной работы ЕЭС России. Для решения этой задачи необходим выпуск отечественного конкурентоспособного энергооборудования и внедрение современных систем его диагностики и мониторинга на объектах энергетики. Речь идет не только о «железе», но и о современных смазочных материалах, а также программах и методах мониторинга их состояния в процессе эксплуатации, понятных специалистам всего мира.

Современные турбинные масла требуют новых методов их испытаний

В Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2035 года, утвержденной распоряжением Правительства РФ от 9 июня 2017 года № 1209-р, указывается, что основу (более 70%) генерирующего оборудования составляет оборудование, введенное в эксплуатацию до 1991 года. За последние тридцать лет изменились и конструкции газовых и паровых турбин, и технологии производства смазочных материалов, причем эти изменения взаимосвязаны. Стремление к повышению эффективности турбин и температуры горения в газотурбинных установках было основным стимулом для создания термически более стойких турбинных масел. Изменился и подход производителей смазочных материалов к изготовлению таких составов. При производстве вместо базовых масел группы I (по классификации API) они стали использовать масла группы II и новые пакеты присадок. По сравнению с первой группой базовые компоненты второй обладают лучшей стойкостью к окислению и воздействию высоких температур. Одновременно с изменением состава масел совершенствовались и методы испытаний. Важно отметить, что они модернизировались в соответствии с опытом эксплуатации турбин различных поколений.

В начале 2000-х годов на одно из первых мест при эксплуатации вышла проблема образования отложений на деталях турбинных установок. Дело в том, что шламовые и лаковые отложения приводят к заклиниванию клапанов систем регулирования турбин, а это ведет к аварийной остановке оборудования и многомиллионным убыткам. Как ответ на это для прогнозирования работоспособности масел были созданы новые методы испытаний. В 2012 году был введен стандарт для определения потенциала лакообразования турбинных масел материалов — ASTM D7843 «Стандартный метод испытаний для измерения нерастворимых частиц, образующихся в турбинных маслах в процессе эксплуатации с использованием мембранной колориметрии (MPC)». В 2013 году вышли последние редакции стандартов ASTM D6810 и D6971 по определению содержания антиоксидантов в турбинных маслах по методике RULER.

Квалифицированный отбор проб и лабораторный анализ всех требуемых показателей

ООО «МИЦ ГСМ» работает на российском рынке мониторинга смазочных материалов с 2008 года. Мы были одними из первых среди тех, кто начал проводить анализ данной продукции не только по российским, но и по международным стандартам. При освоении зарубежных методов анализа свойств энергетических масел мы исходили из следующего обстоятельства. Иностранные участники российского рынка энергооборудования — Siemens, Ansaldi, Alstom, General Electric — рекомендуют технологию RULER и метод MPC как неотъемлемую часть программы мониторинга состояния масел. Большинство западных производителей смазочных материалов используют эти методики не только для диагностики состояния турбинных масел, но и для проведения научных исследований при разработке новых рецептур. Следовательно, освоение указанных методов в нашей лаборатории дает возможность российским владельцам оборудования организовывать мониторинг на современном уровне, а российским производителям смазочных материалов — разрабатывать конкурентоспособную продукцию для энергетики. Сегодня в нашем арсенале более семидесяти методов исследования физико-химических свойств смазочных материалов. Испытания проводятся как по группам показателей, так и по отдельным показателям для всех видов энергетических масел — турбинных, негорючих гидравлических, трансформаторных и т. п.

Мы не ограничились установкой лабораторной аппаратуры и освоением современных методов измерения. В 2019 году в рамках работ по испытанию огнестойких жидкостей ООО «МИЦ ГСМ» совместно с Национальным исследовательским университетом «МЭИ» разработало программы и методики оценки гидролитической стабильности, воспламеняемости, стойкости к окислению и коррозии. Испытания проводились на известных на рынке России огнестойких жидкостях — Reolube 46RS, Reolube OMTI, Fyrquel-L. Все они относятся к категории L-TCD ГОСТ ISO 6743-5-2013, то есть это негорючие жидкости для применения в регулирующих механизмах паровых, газовых и гидравлических турбин с раздельной подачей от смазочного материала.

Основой при разработке программ и методик служили требования общепризнанных международных стандартов — ISO 20823:2003, BS EN 14832:2005, BS EN 14833:2005. Соответствие программ требованиям стандартов приведено в таблице.

В результате на сегодня мы имеем единственный в России стенд для испытания на воспламеняемость согласно ISO 20823:2003(E) «Нефтепродукты и родственные продукты – Определение параметров воспламеняемости жидкостей, находящихся в контакте с горячими поверхностями – Испытание трубопровода на воспламеняемость». Он используется для оценки стойкости к воспламенению огнестойких гидравлических жидкостей и предусматривает возможность регулировки температуры коллектора до 850 °С. Испытуемую жидкость проверяют на наличие горения как на коллекторе, так и после стекания в каплесборник. Внешний вид стенда представлен на рис. 2. 

При эксплуатации силовых трансформаторов масло выполняет функции диэлектрика и охлаждающей среды, а также является диагностической средой. Значительная доля развивающихся дефектов, приводящих к повреждению оборудования, может быть определена своевременным контролем состояния трансформаторного масла. К изменению свойств последнего приводят локальные перегревы токоведущих соединений и элементов конструкции остова, разряды в масле, загрязнение и увлажнение изоляции, попадание воздуха, окисление и старение самого масла и твердой изоляции. ООО «МИЦ ГСМ» в полном объеме обеспечивает квалифицированный отбор проб масла из трансформаторов любой мощности с выездом на место и проводит лабораторный анализ масла по всей номенклатуре показателей, предусмотренных в нормативной документации заказчика. При проведении работ используется высококачественное пробоотборное оборудование (см. рис. 3). Отбор проб осуществляется в соответствии ГОСТ 2517-2012.

В 2021 году сотрудники ООО «МИЦ ГСМ» провели от­бор трансформаторных масел из трансформаторов мощностью от 10 до 400 мегаватт напряжением 500 киловольт на Чебоксарской, Зеленчукской и Камской ГЭС.