タービン油システムへの静電油浄化装置の適用

要約: タービン潤滑油と耐火性作動油の品質は、タービンユニットの安全で信頼性の高い動作に直接影響します。タービンの大容量化、高パラメータ化の傾向に伴い、タービン潤滑油や耐火性作動油の清浄度に対する要求はますます高まっています。本稿では，静電式油浄化装置の原理と性能を紹介し，タービン潤滑油や耐火性作動油への応用例を紹介した。

キーワード：静電式油浄化装置、フィルム、潤滑油、耐火性作動油、タービン。

導入
蒸気タービン潤滑システムは、蒸気タービン潤滑油と油圧制御システム耐性作動油を使用しており、粘度、粒子汚染、水分、酸価、耐酸化性、耐乳化性[1-2]、粒子汚染などのユニット運転における厳しい要件があります。特に重要であり、タービンローターシャフトとベアリングの摩耗、制御システム、バルブとサーボバルブの柔軟性に関連しており、蒸気タービン設備の運転安全性に直接影響します。

蒸気タービン設備の大容量化・高パラメータ化に伴い、オイルモータの構造サイズを小型化するために、不燃性作動油の高圧化が進んでいる[3-4]。ユニット動作の信頼性要求の向上に伴い、蒸気タービン潤滑油や難燃性作動油の清浄度要求はますます高くなっています。ユニット運転時の油品質指標を常に基準範囲内に制御するには、潤滑油と難燃性作動油のオンライン油浄化処理が必要であるため、油浄化装置の選択とその処理効果は直接影響します。蒸気タービンの運転の安全性と信頼性に影響を与えます。

清浄器の種類
油浄化装置は濾過原理により種類が異なります。油浄化装置は機械濾過、遠心濾過、静電吸着濾過に分けられます（表1参照）。実際の工学では、いくつかの異なる処理方法が組み合わせて適用されることがよくあります。

1.1 機械式油浄化装置
機械式オイル浄化器は、機械式フィルターエレメントを通してオイル中の粒状不純物を遮断します。その浄化効果は機械式フィルターの精度に直接関係しており、フィルター精度は最大1μmで、このタイプのオイル浄化器は広く使用されています。電源システム。一般に、潤滑油システム内に構成された二重油清浄機、戻り油清浄機スクリーンおよびオンライン清浄機スクリーンはすべて機械式油清浄機に属します。潤滑油システム内の大きな粒子の不純物は機械式油清浄機によって除去でき、小さな粒子の不純物は精密機械式清浄エレメントによって除去できます。
機械式油清浄機の欠点は、濾過精度が高いほど、対応する抵抗力が大きくなり、給油圧力損失が大きくなるという点です。フィルターエレメントの寿命率が短くなり、作業中にフィルターエレメントを頻繁に交換する必要があり、操作が不可能になり、人為的な汚染が発生します。水を効果的に浄化することができず、油に糊が混じる。物質や破片は浄化装置のサイズよりも小さい。上記の欠点を克服するために、エンジニアリング用途では、機械式油浄化装置と他の正味の化学的方法（真空脱水など）を併用して、最適な場所で合理的な効果を達成することがよくあります。

1.2 遠心式油浄化装置

油浄化装置の遠心濾過技術は、遠心分離機を使用してタンク内の油を浄化することです。粒子やその他の汚染物質を含むオイルを高速で回転させることにより、遠心分離で取り出されるオイル不純物よりも密度が大きくなり、きれいなオイルを分離するという目的が達成されます。その利点は、自由水と大きな不純物の除去に優れた効果があり、処理能力が大きいことですが、欠点は、小さな粒子の除去が不十分で、非自由水は除去できないことです。遠心式油浄化装置はガスタービンプラントの燃料処理に広く使用されており、蒸気タービン潤滑油システムでは機械濾過処理と組み合わせて使用​​されることがよくあります。遠心分離機は高速回転も大きいため、騒音が大きく、作業環境が悪く、容積が大きく、重量も大きくなります。

1.3 静電式油清浄機

静電オイル浄化装置は、主に静電発生器によって生成された高電圧静場を使用して、オイル中の汚染物質粒子に静電気イオンを負荷させ、電場の作用下で繊維に付着させます。原理を図1に示します。濾過ではなく吸着原理により、静電式油清浄機は、硬質金属材料、軟質粒子を含む0.02μmのあらゆる種類の不純物を捕捉し、除去することができます。

静電式油清浄機の特徴:

(1)高い浄化精度、フィルター精度は最大0.1μm、サブミクロンの汚染物質を除去できます。
(2)真空システムと合体システムを効果的に組み合わせることができ、水とガスを迅速に除去できます。
(3) 速い浄化速度、粒子を迅速に処理でき、高速洗浄。大流量、洗浄と洗浄のニーズを満たすことができます。
(4) 静電重合精製技術による洗浄システムは、油中の不純物や粒子を除去するだけでなく、酸生成物、ライブコロイド、油泥、ワニス、その他の有害物質も除去し、きれいにし、再生を防ぎ、油を改善します。製品インデックス。
(5)幅広い用途に使用でき、油中の水分が基準を超えても正常に動作します。

2 ワニス
2.1 ワニスの危険性
「ワニス」は、炭素の蓄積、接着剤、ラッカー材料、弾性酸素化学薬品、パテントレザーなどとも呼ばれ、膜の沈殿物のオレンジ色、茶色または黒色の不溶性溶液である可能性があり、油の劣化の産物です。ワニスが蒸気タービンの潤滑油システムに現れた後、軸受内を滑ります 形成されたワニスは、特にほとんどの軸受で金属表面に簡単に付着します 小さなギャップにより最小油膜厚さと最大油膜圧力が発生します 大きく、軸受能力が低下し、潤滑油温度が上昇すると、軸受ブッシュの安全性に悪影響を及ぼします[4,10-11]。
欧米ではワニス現象とその害が重視されており、日本ではワニス検出基準（ASTM D7843-18）が策定されており、オイル交換の評価指標にワニス傾向指数が含まれている。我が国も GB/T 34580-2017 にワニスを試験品目として記載しています。

ワニスの危険性は次のとおりです。

(1) 軸受面の作業温度が高いため、ワニスがシャトルの作業面に付着しやすく、時間の経過とともに表面が溶融状態になります (図 2 を参照)。

:(2) クリアランスをブロックし、摩擦を増加させます。
(3) 浄化装置をブロックし、機器に損傷を与える。
(4) クーラーにワニスが付着すると放熱不良、油温上昇、油酸化の原因となります。
(5) ワニスは極性があり、金属や固体粒子に付着しやすく、機器の摩耗を引き起こします。

2.2 ワニスの除去

潤滑油のワニスやスラッジの「軟質粒子」は全汚染物質の 80% 以上を占めています [12-13]。「軟質粒子」のサイズが小さいため、マイクロメカニカルろ過法を使用すると浄化装置の原因となりやすいです。 、コア浄化​​器の閉塞と濾過効果は理想的ではなく、コレクター上の静電浄化器粒子フ​​ィールド吸着により、油汚染物質中の小さな粒子を効果的に除去でき、スケール容量が大きいため、ワニスやスラッジを除去するために海外で広く使用されています。油の中で。静電式油清浄機は、潤滑油中のワニスを効果的に除去するだけでなく、金属表面に付着したワニスを洗浄して、機器の安全な動作を確保し、油の寿命を延ばします。

1.潤滑油システムへの静電式油浄化装置の応用

2019 年 6 月に防城港の発電所が 3 # 機械をオーバーホールしたとき、軸タイルに非常に明らかなワニス現象 (図 3 を参照) と明らかな引っかき傷が見つかりました。油採取試験後にワニスが発見された 膜性向指数は基準を超え、18.2に達した。本機の潤滑油システムは二重油清浄器、戻り油清浄器、オンライン清浄器を備えていますが、いずれも機械式清浄器ではワニスの除去が困難です。さらに、発電所は輸入ブランドの遠心式油清浄機を購入しましたが、ワニスも除去できません。
この 3 # マシンの潤滑油タンクは 43 m3 で、Great Wall TSA 46 蒸気タービン油 (クラス A) を使用しています。この潤滑油を完全に除去したワニスを固着させ、再度ワニスが付着するのを防ぐために、流量3000L/hのVOC-E-5000を設計し、タイプの静電清浄機を製作したオイルマシン（図4参照）、防城港発電所の潤滑油に適用され浄化再生されます。精製されたオイルは定期的に 1000 mL ずつサンプリングされ、第三者試験機関である上海潤会と広州研究所の実験室でそれぞれ分析されます。