Как вязкость масла влияет на турбину

привет всем, неделю назад менял масло, выехав из сервиса обнаружил что упала разгонная динамика, хоть мотор и овосчь 1.6 атмо, но перед заездом на экзекуцию двигло вел себя бодрей, вместо кастрола залили мобил, вязкость 5W-50. Вопрос можно ли заливать в эти моторы подобное масло и может ли оно сказаться на динамике. Как еще негативные последствия. Заранее сенкс.

Окислитель
30.07.2010, 22:26

Многие спрашивали (http://www.timeattack.ru/forum/index.php?s=&showtopic=502&view=findpost&p=9555), дескать, производитель рекомендует заливать в мою машину масло 5W30 или 5W40 не помрёт ли она если в неё лить 5W50 или даже 10W60?
В этой теме, (http://www.timeattack.ru/forum/index.php?s=&showtopic=502&view=findpost&p=9574) химик-технолог AIMOL да и я, говорили, что будет только лучше.

Так вот теперь к нашему авторитетнейшему мнению :rolleyes: присоединились и сотрудники кафедры ДВС Петербургского политехнического университета, о чём прямо и заявляют на 72 странице майского журнала «За рулём». Там есть такая рубрика когда читатели спрашивают чего то там, типа дорогая редакция. так вот ниже этот вопрос-ответ.

Вопрос:
Очень интересует такой параметр современных масел как HTHS (высокая температура -высокая прочность на сдвиг). Суть дискуссии такова: если в мотор рассчитанный на маловязкое масло, налить высоковязкое, оно не будет поступать в нужном количестве к нагруженным деталям. Хотелось бы узнать мнение специалистов.

Ответ: Сотрудники кафедры ДВС Петрбургского политехнического университета отмечают, что в современной редакции правил SAE введены требования к динамической вязкости (усилие на сдвиг) масла при 150С. Но это связанно не с возможностью прокачивать масло к узлам при высоких температурах, а необходимостью формировать стабильную масляную плёнку при больших нагрузках. Предотвратив её разрушение, снижают потери от трения и износ деталей в моторе.
Смысл указанных требований сводится к простому: чем выше нагрузка на узел, тем больше должно быть значение высокотемпературной вязкости.

01.08.2010, 19:19

01.08.2010, 20:50

НИКАК я чё только не лил ,последнее мобил 5 50,до этого кастрюлю 0 30,с бмв осталась,до кастрюли Эльф 5 30 с Германии привёз,разницы нет.Даже для турбины.Сейчас технология у всех одна.А рекомендации все проплачены это факт.

01.08.2010, 21:30

собсна, не стоит слишком экспериментировать

В завершение темы о качестве моторного масла хочется напомнить о том, что для двигателей с турбонаддувом применяются специальные сорта масел. Их рецептура и характеристики отличаются от обычных с учетом более напряженных условий работы по температуре и нагрузкам. Поэтому срок службы турбины можно ненамеренно сократить использованием качественного, но не предназначенного для таких целей масла. К примеру, производители ТК негативно относятся к использованию в турбодвигателях так называемых энергосберегающих масел классов вязкости 0W-… Отличающиеся хорошей «прокачиваемостью» при отрицательных температурах, эти продукты были неоднократно уличены в недостаточно эффективной работе при смазке турбины. Говоря проще, применять их настоятельно не рекомендуется.

или в другую сторону

Castrol Edge Sport 10w-60 ПАО, предназначено для высокофорсированных моторов, специально рассчитаных на него (например Audi S8), не рекомендуется в двигатели с турбонаддувом из-за затрудненного прокачивания масла через турбину, голодание и перегрев последней. Годится как временное (до капремонта) решение повышения давления масла в изношенных ДВС при эксплуатации в тяжелых условиях

впрочем, плоды твоих экспериментов пожнет следующий владелец, так что забей! :))))

Окислитель
01.08.2010, 23:44

очень жидкие масла и низко температурные, типа 0-30 для турбины ну совсем не гуд. Это не моё мнение, а мнение тех кто является в России офф дистром известнейших турбин.
Подобное масло некоторые производители рекомендуют исключительно для того, что бы уложится в экологические нормы или в расход топлива.

з.ы. если кто ни знал, например завод автомобилей Астин Мартин, для того, что бы уложить средний расход топлива на количество выпускаемых автомобилей пошёл ещё дальше, они тупо покупают у тойоты их «оку» IQ, меняют морду на типа Астин Мартин и дарят её каждому покупателю Астин мартин. Там просто расход топлива ваааще ни в какие рамки не лез.

Окислитель
01.08.2010, 23:48

О! В посте выше Jump как раз про тоже самое пишет!
Про 10-60 на Ауди не знаю, а в БМВ М серии знаю тех кто льёт Аймол 10-60 уже как года 3 и усё нормально.
Мой выбор это 5-50 Спорт лайн.

Сергей-2506
02.08.2010, 14:07

У меня после смены масла на Мобил 5w40 заметил,что при осмотре щупа,заметны маленькие чёрные точки,похоже на серу.Вот думаю,поменять ещё фильтр,или ездить так до следующей смены масла?

02.08.2010, 22:12

. поменять ещё фильтр,или ездить так до следующей смены масла?

Есть неплохое правило: сомневаешся ? — сомневайся !

сомневаешься — поменяй !
главное непереусердствовать 😉

02.08.2010, 22:21

Лью Кастрол 10W-60 и спокоен.. Стиль вождения для авто не спокойный, так как чтобы по привычке другой машины (гольф второй в семье) от других «не отставать» обороты всегда при переключении передачь на 4-5 тыс.

02.08.2010, 22:27

Любителям вязких масел 5w50, 10w60 .

Данные типы масел разработаны для высоко-нагруженных двигателей, раскручиваемых до предела оборотов. Это так называемый спортивный сегмент.
Тут все на пределе и температура и обороты и нагрузка. Поэтому в угоду работоспособности жертвуют ресурсом.

Для обычных движков, к котором можно отнести и все наши, производитель незря рекомендует маловязкие масла. Дабы масло успешно прокачивалось по системе при любых оборотах.

Сколько времени ваш двигатель работает на малых и средних оборотах ? И сколько на высоких ?

Окислитель
03.08.2010, 10:58

статью почитал. ну скажем так взяты некоторые факты, и сделаны выводы в свободной форме. ну типа как на Земле идёт снег, снег это вода, вода это Н2О, а как вы знаете ещё из курса школьной программы кислород составляет основу всей атмосферы Земли, по этому на Земле зимой ВЕСЬ воздух замерзает. По этому на Земле жизни нет, т.к. нет воздуха.

примерно так и написана статья.

ну например аффтор слабо представляет тольщину маслянной плёнки и уровень допусков при изготовлении поршней. Опять же забывая при этом про маслосъёмные кольца.
Там проходит тема о том, что при использовании масел с большей толщиной маслянной плёнки может увеличиться температура двигателя, с этим склонен согласится, НО она изменится на 3-5 градусов.

в общем лень все ляпы разбирать.

Окислитель
03.08.2010, 11:06

вот это не я отвечаю, а специально обученный человек. при чём речь идёт не о том, что «покупайте наших слонов», у того же Аймола есть и энергосберегающие масла в линейке (к стати дороже чем спортлайн).
Преамбула: рекомендации лить 5-50 и 10-60 давались ранее, на форуме где вроде как тусуются люди ездящие быстро.

Вопрос: Илья, судя по вышеизложеному ваша фирма проводила большую тестовую работу и по всему выходит, что вы рекомендуете масла 5-50, 10-60 (потери меньше, износ меньше и т.д.). Но у меня в спецификации к авто указано масло 5-30. И мотор я использую в широком диапазоне оборотов от 0 до 7000. Так кому верить: вам или инженерам форда?

Ответ: Да, этот вопрос уже давно вызывает много споров. Существует много мнений и точек зрения. Как видно из последних тенденций в моторных маслах, автопроизводители все чаще стали рекомендовать маловязкие масла типа 5W-30, и даже 0W-20. В первую очередь это делается исходя из экологических соображений- при использовании таких маловязких масел достигается экономия топлива за счет меньшего сопротивления (малая вязкость) и как следствие, лучший выхлоп и удовлетворение норм Евро-3,4 и даже Евро-5. При использовании более вязких масел однозначно увеличивается расход топлива, так как нужно дополнительно тратить энергию на перемещение более вязкой жидкости. Сама вязкость- это как раз и есть мера сопротивления течению. При этом автопроизводители, рекомендуя применять такие маловязкие масла, предполагают, что эксплуатация автомобиля будет в нормальных условиях (не будет сверхвысоких оборотов), и соответственно, высоких температур. В таких условиях масел типа 5W-30 вполне достаточно. Но в случае, когда режим эксплуатации автомобиля выходит за границы нормальных, однозначно нужно применять более вязкие сорта масел, нежели чем те, что рекомендованы автопроизводителем. Поэтому нужно для себя решить принципиальный момент- сделать лучше двигателю или сделать лучше экологии. В мире автогонок этот вопрос уже давно решен в пользу двигателей.

Окислитель
03.08.2010, 11:30

пошол читать аналы. вот ещё нарыл.
Вот вопрос:
10w60 — хорошо в мячково возможно, или в режиме гонки, когда круг за кругом едешь на оборотах свыше 4000 оборотов. Тогда действительно масло работает в своем тепературном диапазоне.
Имеет ли смысл его заливать в обычный гражданский двигатель, который — не будем лукавить — большую часть времени проводит на дорогах общего пользования, где работает абсолютно в гражданских режимах. И выходит на более менее близкий к нужному температурный режим раз в неделю или две на покатушках.
Другими словами вопрос — не будет ли двигателю не хорошо от того, что 90% времени он ездит на масле 10w60 в неподходящем температурном режиме. А то ходят слухи, что при обычных температурах оно хуже прокачивается, хуже смазывает, чем то же ххw40 или xxw50. Стоит ли его заливать ради таких покатушек?

Спасибо за вопрос, который интересует наверное каждого!
Опять же городской режим езды у всех разный- кто-то любит поускоряться, кто-то любит в размеренном режиме ездить. В первом случае однозначно нужно использовать более вязкие сорта масла. Объясню почему- при эксплуатации автомобиля под действием сдвиговых нагрузок в любом случае происходит разрушение вязкостного загустителя. Естественно, что при этом вязкость масла свежего и поработавшего отличается. При этом, согласно нашим исследованиям, масла при работе в двигателе всегда снижают свой класс вязкости на более низкий (если конечно они не окисляются- тогда вязкость возрастает). Так масла класса вязкости SAE XXW-60 переходят в XXW-50, XXW-50 в XXW-40, XXW-40 в XXW-30, XXW-30 в XXW-20. Поэтому применять маловязкие продукты при такой манере езды смерти подобно.
Теперь про спокойную манеру езды- в этом случае применять высоковязкие продукты типпа SAE XXW-60 неоправданно, так как с такими режимами работы справятся и более гражданские продукты типа SAE XXW-40, а кроме повышенного расхода топлива Вы здесь ничего другого наблюдать не будете.

На вопрос будет ли двигателю не хорошо от того, что он работает на высоковязком масле отвечу так- не будет. И это проверено уже давно. Дело в том, что прокачиваемость масла крайне важна только в одном случае- в момент пуска двигателя (как известно, основной износ двигателя происходит именно во время его пуска). И особенно зимой. За прокачиваемость масла в момент пуска двигателя отвечает первая цифра в классификации SAE. Поэтому масла допустим классов 10W-40 и 10W-60, будут в этом случае совершенно одинаковыми, так как будут иметь одинаковую вязкость в момент пуска. И эта вязкость в тысячи раз выше той вязкости, когда двигатель выйдет на рабочую температуру. Поэтому если масло нормально прокачивается в момент пуска, когда его вязкость в тысячи раз больше рабочей), то понятное дело, что оно будет нормально работать, т.е. прокачиваться, и при более высокой температуре. Так что разговоры, что масло хуже прокачивается и это будет плохо двигателю- не более, чем слухи. Уже проверено не один год и не на одной машине. Все эти разговоры возникают из-за недопонимания того как работает вязкостный загуститель. Ведь человеку всегда кажется, что более густое масло при более низких температурах будет тоже гуще. Это ошибочно, так как вязкостный загуститель не увеличивает вязкость масла в области низких температур. При низких температурах загуститель, как любой полимер, находится в масле ввиде плотного клубка и не влияет на вязкость масла. При увеличении температуры полимер начинает увеличиваться в размерах (смотри картинку), все больше растворяясь в масле. Из-за этого и увеличивается вязкость масла, вернее тормозится ее резкое падение с ростом температуры.

Про то, что масло 10W-60 не будет хуже смазывать- ответ очевиден (смотри данные по износу ранее). Более того, на данный момент продукт AIMOL Sportline 10W-60 обладает самой прочной масляной пленкой на разрыв и самыми высокими противоизносными свойствами среди конкурентов. Если будет интересно, могу выложить результаты теста в сравнении с основным конкурентом AIMOL Sportline 10W-60- MOTUL 300 V Power 5W-40.

Да, наверное, надо было сразу сказать, что в линейке AIMOL не два спортивных продукта, а 3. Имею ввиду продукт AIMOL Ecoline 0W-40. Этот продукт также производится на основе ПАО (полиальфаолефинов) и эстеров (диэфиров). Просто более широкое распространение в профессиональном автоспорте получил продукт 10W-60 в виду своей вязкости. Для повседневной езды и покатушек подойдет, конечно, и AIMOL Ecoline 0W-40.

Турбинное масло: назначение и характеристики

Турбины и турбинные установки применяются в промышленности и производстве уже давно. Первые представители этого оборудования были паровыми и использовались на предприятиях еще в начале 20-го века. Главная функция таких установок – трансформация энергии водяного пара, получаемого при нагреве воды в котле, в механическую работу. Для достижения этой цели используется двигатель, оборудованный вращающимся валом. Энергия вращения вала при работе передается на приводную машину посредством коробки передач, принцип действия которой схож с автомобильной КПП.

В процессе работы паровых и водяных турбин подшипники подвергаются серьезной нагрузке. В зависимости от типа турбины количество оборотов, которые делает вал в минуту, варьируется от 3000 до 5000-6000. Быстрое вращение подвижных элементов турбины приводит к выделению огромного количества тепла. Если не обеспечить его своевременный отвод, компоненты турбины деформируются и выйдут из строя. Избежать этого помогают турбинные смазочные материалы.

Смазочные материалы для турбин, или попросту турбинное масло, обладают способностью нагреваться до температуры 60-65 градусов по Цельсию, таким образом забирая с деталей излишки нагрева.

Турбины оснащают отдельной смазочной системой, емкость которой составляет от 500 кг до 10 тонн на промышленных турбинных установках. Даже на установках средней мощности через подшипник может проходить до 40 л масла в минуту, на крупных эта цифра еще выше. Кроме того, смазочные жидкости для турбин также выступают в качестве наполнителя в гидравлических системах управления.

Классификация турбинных масел

Существует официальная классификация, которая разделяет масла на типы по показателю вязкости. Типов всего пять:

22п (турбинное с присадкой ВТИ-1);
22 (турбинное Л);
30 (турбинное УТ);
46 (турбинное Т);
57(турборедукторное).

Принцип действия смазочной системы – циркуляционный. Для обеспечения ее работы используются специальные насосы, которые осуществляют забор смазочной жидкости из бака. Масло поступает в охлаждающую емкость, где его температура снижается до уровня 35-37 ̊ C, после чего оно подается к подшипникам, откуда после нагрева до предельно допустимой температуры отправляется обратно в заборный бак.

Среди факторов, определяющих максимальный срок службы турбинных масел, наиболее критичным является большое количество циклов нагрева-охлаждения. Помимо этого, смазочная жидкость в процессе работы турбины смешивается с водяным конденсатом и водой. Это может происходить из-за того, что влага попадает в подшипник по валу двигателя, либо вследствие негерметичной охладительной системы. Именно поэтому в состав смазки для турбин обязательно должны входить деэмульгирующие компоненты, обеспечивающие отстаивание масла от воды в заборном баке и предотвращающие выпадение осадка. Присутствие воды в смазке негативно влияет на металлические части турбины, изготовленные из стали и железа. Чем интенсивнее происходит циркуляция масла в системе, тем быстрее оно становится непригодным для дальнейшего использования. В малых турбинах прокачка масла может достигать показателя 30 раз в час.

Помимо воды на степень окисления масел также могут оказывать влияние пыль и грязь, попадающие в систему через негерметичные соединения. Из-за процессов окислительной полимеризации в смазке образуются органические кислоты, смолы, спирты, негативно воздействующие на поверхность деталей, с которым соприкасается смазывающий состав.

Срок службы масла целиком зависит от его состава, а также от режима работы установки и ее типа. Однако если говорить о средних значениях, то в стационарных турбинах масло служит до 15000-25000 часов, а в судовых – 800-2000.

Турбинное масло

Требования, предъявляемые к турбинным маслам

Поскольку смазка для турбин должна превышать по своим рабочим характеристикам обычные индустриальные масла и смазочные составы, к вопросу выбора сырья производители подходят очень тщательно. Кроме того, процесс производства предполагает более глубокую степень очистки конечного продукта. Сложность изготовления и высокая стоимость сырья, в качестве которого может выступать только высококлассная нефть, оказывают серьезное влияние на стоимость готовой продукции.

Что касается состава турбинных масел, то при их изготовлении активно применяют различные органические и неорганические присадки, которые позволяют корректировать те или иные свойства конечного продукта.

Если говорить о функциональных требованиях к турбинным маслам, то они должны справляться со следующими задачами:

Смазка всех движущихся элементов турбины;
Деконцентрация нагрева и выведение излишков тепла с «проблемных» участков конструкции турбины;
Предупреждение износа, а, следовательно, и повышение эксплуатационного ресурса движущихся частей.

Постепенное скапливание продуктов износа турбинной смазки в маслопроводах системы – это серьезный риск выхода из строя всей турбины. Именно по этой причине уже во время эксплуатации масло обязательно должно проходить тщательную очистку при помощи специальных фильтров. Помимо снижения рисков поломки, это также продлевает срок службы смазки, а значит, экономит средства на ее замене.

Существует государственный стандарт 9972-74, в котором подробно расписаны все требования к физическим и химическим свойствам смазочных материалов, применяемых в промышленных турбинах, включая те, что используются на электростанциях.

Предельно допустимым показателем кислотности является 0,3 мг.
В процессе эксплуатации не допускается использование масла, показатель кислотности которого превысил 0,8 мг.
Присутствие воды в составе смазки не допускается.
Механические примеси не должны быть видны на просвет, в процентном соотношении допустимая доля осадка не может превышать 0,15%.
Масло должно сохранять стабильность в течение не менее чем 14 часов при рабочей температуре в 120 градусов по Цельсию.

Если уровень кислотности превышен, к базовому турбинному маслу добавляются специальные антиокислительные присадки, позволяющие добиться необходимых свойств. В нашем каталоге вы можете выбрать и купить турбинное масло, подходящее для вашего производства.

Как вязкость масла влияет на турбину

Паровые турбины существуют уже более 90 лет. Они представляют собой двигатели с вращающимися элементами, которые превращают энергию пара в механическую работу в одну или несколько ступеней. Паровая турбина обычно связана с приводной машиной, чаще всего через коробку передач.

Температура пара может достигать 560 °С, а давление находится в пределах от 130 до 240 атм. Повышение эффективности за счет повышения температуры и давления пара является фундаментальным фактором при совершенствовании паровых турбин. Однако высокие температуры и давления повышают требования к смазочным материалам, применяемым для смазки турбин. Изначально турбинные масла изготавливались без присадок и не могли удовлетворить этим требованиям. Поэтому уже около 50 лет в паровых турбинах применяются масла с присадками. Такие турбинные масла содержат ингибиторы окисления и антикоррозийные агенты и при условии соблюдения некоторых специфических правил обеспечивают высокую надежность. Современные турбинные масла также содержат небольшое количество противозадирных и противоизносных присадок, которые защищают смазываемые узлы от износа. Паровые турбины применяются на электростанциях для привода электрогенераторов. На обычных электростанциях их выходная мощность составляет 700—1000 МВт, тогда как на атомных электростанциях эта цифра составляет около 1300 МВт.

2. Требования к турбинным маслам — характеристики

Требования к турбинным маслам определяются собственно турбинами и специфическими условиями их эксплуатации. Масло в системах смазки и управления паровых и газовых турбин должно выполнять следующие функции:
• гидродинамической смазки всех подшипников и коробок передач;
• рассеивания тепла;
• функциональной жидкости для контуров управления и безопасности;
• предупреждения возникновения трения и износа ножек зубьев в коробках передач турбин при ударных ритмах работы турбин.
Наряду с этими механико-динамическими требованиями турбинные масла должны обладать следующими физико-химическими характеристиками:
• стойкостью к старению при длительной эксплуатации;
• гидролитической стабильностью (особенно если применяются присадки);
• антикоррозийными свойствами даже в присутствии воды/пара, конденсата;
• надежным водоотделением (паров и выделением конденсированной воды);
• быстрым деаэрированием — низким вспениванием;
• хорошей фильтруемостью и высокой степенью чистоты.

Только тщательно подобранные базовые масла, содержащие специальные присадки, могут удовлетворять этим строгим требованиям к смазочным материалам для паровых и газовых турбин.

3. Композиции турбинных масел

Современные смазочные материалы для турбин содержат специальные парафиновые масла с хорошими вязкостно-температурными характеристиками, а также антиоксиданты и ингибиторы коррозии. Если турбины с зубчатыми коробками передач нуждаются в высокой степени несущей способности (например: ступень отказа при испытании на шестереночном стенде FZG не ниже 8 DIN 51 354-2, то в масло вводят противозадирные присадки.
В настоящее время турбинные базовые масла получают исключительно экстракцией и гидрированием. Такие операции, как очистка и последующая гидроочистка под высоким давлением, в значительной степени определяют и влияют на такие характеристики, как окислительная стабильность, водоотделение, деаэрация и ценообразование. Это особенно справедливо в отношении водоотделения и деаэрации, так как эти свойства не могут быть существенно улучшены с помощью присадок. Турбинные масла, как правило, получают из специальных парафиновых фракций базовых масел.
В турбинные масла для улучшения их окислительной стабильности вводят фенольные антиоксиданты в сочетании с аминными антиоксидантами. Для улучшения антикоррозийных свойств применяют неэмульгируемые антикоррозийные агенты и пассиваторы цветных металлов. Загрязнения водой или водяным паром не оказывают вредного влияния, так как эти вещества остаются во взвешенном состоянии. При применении стандартных турбинных масел в турбинах с зубчатой коробкой передач в масла вводят небольшие концентрации термически стойких и стойких к окислению противозадирных/противоизносных присадок с длительным сроком службы (фосфорорганические и/или сернистые соединения). Кроме того, в турбинных маслах применяют не содержащие силиконов антипенные и депрессорные присадки.
Следует обратить пристальное внимание на полное исключение силиконов в антипенной присадке. Кроме того, эти присадки не должны отрицательно влиять на деаэрационные характеристики (очень чувствительные) масла. Присадки не должны содержать золы (например, не содержать цинка). Чистота турбинного масла в резервуарах в соответствии с ISO 4406 должна быть в пределах 15/12. Необходимо полностью исключить контакты турбинного масла и различных контуров, проводов, кабелей, изоляционных материалов, содержащих силиконы (строго соблюдать при производстве и применении).

4. Турбинные смазочные материалы

Для газовых и паровых турбин обычно в качестве смазочных материалов применяются специальные парафиновые минеральные масла. Они служат для защиты подшипников вала турбины и генератора, а также коробки передач в соответствующих конструкциях. Эти масла также могут применяться в качестве гидравлической жидкости в системах управления и безопасности. В гидравлических системах, эксплуатируемых под давлением около 40 атм (если имеются раздельные контуры для смазочного масла и масла для регулирования, так называемые спиральные контурные системы) обычно применяются огнестойкие синтетические жидкости типа HDF-R . В 2001 г. был пересмотрен DIN 51 515 под названием «Смазочные и управляющие жидкости для турбин» (часть 1-L-TD официальный сервис, спецификации), а новые так называемые высокотемпературные турбинные масла описаны в DIN 1515, часть 2 (часть 2-L-TG смазочные материалы и управляющие жидкости для турбин — для высокотемпературных условий эксплуатации, спецификации). Следующий стандарт — ISO 6743, часть 5, семейство Т (турбины), классификация турбинных масел; последний вариант стандарта DIN 51 515, опубликованный в 2001/2004 гг., содержит классификацию турбинных масел, которая приведена в табл. 1.

Таблица 1. DIN 51515 классификация турбинных масел. Проект 1999
Характеристика	Нормальные турбинные масла, турбинные масла для паровых турбин	Высокотемпературные турбинные масла
Без противозадирных присадок	DIN 51 515-1	DIN 51 515-2
С противозадирными присадками	DIN 51 515-1	DIN 51 515-2
FZG ступень нагрузки не меньше 8	Приложение А	Приложение А

Требования, выдвигаемые в DIN 51 515-1 — масла для паровых турбин и DIN 51 515-2 — высокотемпературные турбинные масла, приведены в табл. 2 и 3.

Должно быть указано поставщиком

DIN 51 757 или DIN EN ISO 3675

Должно быть указано поставщиком

Атмосферный воздух поступает в воздухозаборник 1 через систему фильтров и подается на вход многоступенчатого осевого компрессора 2. Компрессор сжимает атмосферный воздух, и подает его под высоким давлением в камеру сгорания 3 , куда через форсунки подается и определенное количество газового топлива. Воздух и топливо перемешиваются и воспламеняются. Топливовоздушная смесь сгорает, выделяя большое количество энергии. Энергия газообразных продуктов сгорания преобразуется в механическую работу за счёт вращения струями раскаленного газа лопаток турбины 4. Часть полученной энергии расходуется на сжатие воздуха в компрессоре 2 турбины. Остальная часть работы передаётся на электрический генератор через ось привода 7. Эта работа является полезной работой газовой турбины. Продукты сгорания, которые имеют температуру порядка 500-550 °С, выводятся через выхлопной тракт 5 и диффузор турбины 6, и могут быть далее использованы, например, в теплоутилизаторе, для получения тепловой энергии.

Предельные значения

DIN 51 777-1

ISO 6743-5 классифицирует турбинные масла по их назначению (для паровых или газовых турбин) и по содержанию противозадирных агентов (табл. 4).

*Таблица 4. ISO 6743-5 Классификация турбинных смазочных масел в сочетании с ISO/CD* 8068**
Характеристика	Нормальные турбинные масла	Высокотемпературные турбинные масла
Без противозадирных присадок	ISO-L-TSA (пар) ISO-L-TG4(Tia)	ISO-L-TGB (газ) ISO-L-TGSB(= TGA + TGB качество)
С противозадирными присадками FZG ступень нагрузки не меньше 8	ISO-L-TSE (пар) ISO-L-TGE (газ)	ISO-L-TGF ISO-L-TGSE

Спецификация согласно ISO 6743-5 и в соответствии с ISO CD 8086 «Смазочные материалы. Индустриальные масла и родственные им продукты (класс L)— Семейство T (турбинные масла), ISO-L-Т все еще находится в стадии рассмотрения» (2003).
Синтетические жидкости типа ПАО и сложные эфиры фосфорной кислоты также описаны в ISO CD 8068 2003 г. (см. табл. 5).

*Таблица 5. Классификация смазочных масел дли турбин, ISO* 6743-5 в сочетании с ISO/CD 8068**
Общее назначение	Состав и свойства	Символ ISO-L	Типичное применение
1) Паровые турбины непосредственно соединенные, или с зубчатыми передачами для нагрузки в нормальных условиях 2) Базовые турбины непосредственно соединенные, или с зубчатыми передачами пля нагрузки, в нормальных условиях	Очищенные минеральные масла с соответствующими антиоксидантами и ингибиторами коррозии	TSA

Таблица 6. Основные требования к турбинным маслам со стороны ведущих мировых производителей.
Характеристики	Siemens TLV 901304 Масла для паровых и газовых турбин 1)	General Electric GEK 101 941А Масла для газовых турбин с противозадирными/ противоизносными присадками с температурами выше 260 °С 2)	General ElectricGEK 32568 Е. Масла для газовых турбин с температурой подшипников выше 260 °С 3)	Alstom HTGD 90717 Масла для паровых и газовых турбин с и без противозадирных и противоизносных присадок ISO VG 32/46 4)	Alstom HTGD 90117 Масла для паровых и газовых турбин с и без противозадирных и противоизносных присадок ISO VG 68 4)	Испытание по DIN ISO	Испытание по ASTM
Кинематическая вязкость при 40 °С, мм 2 /с ISO VG	VG 32: ±10% VG 46:±10%	28,8-35,2	28,8-35,2	VG 32: +10% VG 46: +10%	VG 68: ±10%	DIN 51 562-1	ASTM-D 445
Плотность (API°)	—	29-33.5	29-33.5	ASTM-D 287
Деаэрационные свойства при 50 °С, мин	≤4	5 (максим)	5 (максим)я			DIN 51 381	ASTM-D 3427
Кислотное число, мгКОН/г	DIN51 558-1	ASTM-D 974
без ЕР/АW присадок			≤0,2	0,2 (максим)	0,2 (максим)	0,2 (максим)	0,2 (максим)
с ЕР/AW присадками			≤0,3	0,2 (максим)	0,2 (максим)	0,3 (максим)	0,3 (максим)
Содержание воды, мг/кг	≤ 100	—	—	—	—	DIN 51777-1	ASTM-D 892
Водоотделение, с	< 300	≤ 300	≤ 300	DlN 51 589-1
Деэмульгируемость, минуты	≤20		≤30	DIN51 599	ASTM-D 1401
Плотность при 15 °С, кг/м 3	≤900	ХХО	≤900	DIN 51 757	ASTM-D 1298
Температура вспышки	DIN ISO 2592	ASTM-D 92
ISO VG 32, °С			> 160	215(миним)	215(миним)	VG 32 и 46 ≥200	VG 68: ≥ 205
ISO VG 46, °С			> 185	215(миним)	215(миним)	VG 32 и 46 ≥200	VG 68: ≥ 205
Температура застывания, °С		-12(максим)	-12 (максим)			ISO 3016	ASTM-D 97
Распределение частиц ISO класс)	≤ 17/14	18/15	18/15	ISO 4406	—
Цвет	≤ 2	2,0 (максим)	2,0 (максим)	—	—	DIN ISO 2049	ASTM-D 1500
Медная коррозия. Коррозионная агрессивность	< 2-100 A3	1 В (максим)	1 В (максим)	≤ 2-100 A3	< 2-100 A3	DIN EN ISO 2160
Защита стали от коррозии, Коррозионная агрессивность	0-В	0-В	0-В	0-В	DIN 51 585	ASTM-D 665
Стойкость к старению	≤ 2,0	≤ 2,0	≤ 2,0	1	1	DIN 51 587	ASTM-D 943
Увеличение кислотности в мг КОН/гр после 1 ч испытаний по методу TOST	(после 2500 ч)	(после 2500 ч)	(после 3000 ч)	(после 2000 ч) *	(после 2000 ч) *
Дополнительные требования к турбинным маслам для применения в коробках передач, метод FZG:A/8.3/90 ступень отказа	≥8	≥8	8	8	DIN 51 354	ASTM-D 1947
Коксуемость по Рэмсботтому, %	0,1% (максима) (или эквив)	0,1% (максима) (или эквив)	—	—	—	ASTM-D 524
Стойкость к окислению во вращающейся бомбе, мин	500 (миним)	500 (миним)	> 300 (миним)	> 300 (миним)	—	ASTM-D 2272
Стойкость к окислению во вращающейся бомбе (модифицированной RBOT c N₂ продувкой	85% (миним)	85% (миним)	—	—	—	ASTM-D 2272
Индекс вязкости (ИВ)	95 (минима	95 (миним)	≥90	≥90	—	ASTM-D 2270
Атомно-эмиссионная спектроскопия				—	ASTM-D 4951
Содержание цинка	Ступень I, минимум 93%
Фильтруемость	Ступень I, минимум 93%		ISO 13 357-2
* Кислотное число < 1,8 мг КОН/г; шлам < 0,4% поDP 7624. Базовые масла: 1) Минеральные масла или синтетические масла с присадками для повышения антикоррозионных свойств и стойкости к старению (дополнительно ЕР/А W присадки в случае смазки коробки передач). 2) Нефтяное смазочное масло — синтетические углеводороды с большей высокотемпературной окислительной стабильностью и R&O ингибитор EP/AW присадки. 3) Нефтяное смазочное масло — синтетические углеводороды с большей высокотемпературной окислительной стабильностью и R&O ингибиторами 4) Очищенное минеральное масло: с присадками — в основном ингибиторами старения и коррозии (без ЕР/AW присадок) Прочие важные спецификации (примеры): Westinghouse I.L. 1250-5312 — Паровые турбины 21 T 059I — Газовые турбины Solar ES 9-224 — Газовые турбины 5) L.S. ступень нагрузки.

5. Контуры циркуляции турбинных масел

Для смазки турбин на электростанциях особенно важную роль играют контуры циркуляции масла. Паровые турбины обычно снабжены контурами циркуляции масла под давлением и контурами регулирования, а также раздельными емкостями для контура смазочного масла и масла контура регулирования.
В нормальных условиях эксплуатации основной масляный насос с приводом от турбинного вала всасывает масло из емкости и нагнетает в контуры регулирования и смазки подшипников. Контуры давления и регулирования обычно находятся под давлением в пределах 10—40 атм (давление главного турбинного вала может достигать 100—200 атм). Величина температуры в масляной емкости находится в пределах от 40 до 60 °С. Скорость подачи масла в контуры питания составляет от 1,5 до 4,5 м/сек (около 0,5 м/сек в возвратном контуре). Охлажденное и прошедшее через редукционные клапаны масло поступает в подшипники турбины, генератора и, возможно, коробки передач под давлением 1—3 атм. Индивидуальные масла возвращаются в масляный бак под давлением, равным атмосферному. В большинстве случаев подшипники вала турбины и генератора имеют вкладыши из белого металла. Аксиальные нагрузки обычно поглощаются подшипниками. Контур смазочного масла газовой турбины в основном подобен контуру паровой турбины. Однако в газовых турбинах иногда применяют подшипники качения и подшипники скольжения.
Крупные масляные контуры снабжены центробежными фильтрационными системами. Эти системы обеспечивают удаление мельчайших частиц загрязнителей вместе с продуктами старения и шламом. В зависимости от размера турбины в переточных системах масло пропускают через фильтры каждые пять часов с помощью специальных насосов. Масло выводится из самой нижней точки масляной емкости и подвергается фильтрации непосредственно перед возвращением обратно. Если масло отбирают из основного потока, то скорость потока должна быть снижена до 2—3% от производительности основного насоса. Часто применяют следующие виды оборудования: масляные центрифуги, бумажные фильтры, целлюлозные картриджные фильтры тонкой очистки и фильтрующие установки с сепараторами. Рекомендуется также использование магнитного фильтра. Иногда фильтры байпасного и основного потока снабжаются охлаждающими устройствами для снижения температуры фильтруемого масла. Если существует вероятность попадания в систему воды, пара или других загрязнителей, то должна быть предусмотрена возможность удаления масла из емкости с помощью мобильного фильтра или центрифуги. Для этого в нижней части емкости необходимо предусмотреть специальный соединительный патрубок, который также может быть использован для отбора проб масла.
Старение масла также зависит от того, как и с какой скоростью масло прокачивают через контур. В случае если масло прокачивается слишком быстро, то избыточный воздух диспергируется или растворяется (проблема: кавитация в подшипниках, преждевременное старение и т. д.). Также может иметь место вспенивание масла в масляной емкости, но эта пена обычно быстро разрушается. Положительно влиять на деаэрацию и вспенивание в масляной емкости можно с помощью различных инженерных мер. К таким мерам относятся масляные емкости с большей площадью поверхности и возвратные контуры с трубами большего сечения. Простые меры, например возвращение масла в емкость через перевернутую U-образную трубу, тоже положительно влияют на деаэрационную способность масла и дают хороший эффект. Установка дросселя в емкости также дает положительные результаты. Эти меры продлевают интервал времени, за который вода и твердые загрязнители могут быть удалены из масла.

6. Контуры для промывочного турбинного масла

Все маслопроводы перед вводом в эксплуатацию должны быть механически очищены и промыты. Следует удалять из системы даже такие загрязнители, как чистящие средства и агенты, предотвращающие коррозию (масла/пластичные смазки). Затем необходимо ввести масло с целью промывки. Для промывки требуется около 60-70% от общего объема масла. Промывочный насос должен работать на полную мощность. Подшипник рекомендуется удалять и временно заменять чистым (во избежание попадания загрязнителей в зазор между валом и вкладышами подшипников). Масло следует неоднократно подогревать до температуры 70 °С, а затем охлаждать до 30 °С. Расширение и сужение в трубопроводе и фитингах рассчитаны на удаление грязи в контуре. Вкладыши подшипников вала должны промываться последовательно для поддержания высокой скорости работы. После 24-часовой промывки масляные фильтры, масляные сита и сита масла для подшипников могут быть установлены. Мобильные фильтровальные установки, которые также могут быть использованы, должны иметь размер ячеек не больше 5 мкм. Все части цепи снабжения маслом, включая запасное оборудование, должны быть тщательно промыты. Все узлы и детали системы должны быть очищены снаружи. Затем промывочное масло сливают из масляного бака и холодильников. Возможно и вторичное его использование, но только после очень тонкой фильтрации (байпасная фильтрация). Кроме того, масло должно быть предварительно подвергнуто тщательному анализу на предмет соответствия требованиям спецификации DIN 51 515 или специальных спецификаций на оборудование. Промывку следует производить до тех пор, пока на фильтре не будут обнаружены твердые загрязнители и/или не будет зарегистрировано поддающееся измерению повышение давления в байпасных фильтрах после 24 ч. Рекомендуется проводить промывку в течение нескольких дней, а также анализ масла после любых модификаций или ремонтных работ.

7. Мониторинг и техническое обслуживание турбинных масел

В нормальных условиях вполне достаточно производить мониторинг масла с интервалом в 1 год . Как правило, эта процедура осуществляется в лабораториях производителя. Кроме того, необходима еженедельная визуальная проверка для своевременного обнаружения и удаления загрязняющих масло примесей. Наиболее надежным методом является фильтрование масла с помощью центрифуги в байпасном контуре. При эксплуатации турбины следует учитывать загрязнение окружающего турбину воздуха газами и другими частицами. Такой метод, как подпитка утраченного масла (освежение уровней содержания присадок), заслуживает внимания. Фильтры, сита, а также такие параметры, как температура и уровень масла, должны проверяться регулярно. В случае продолжительного простоя (более двух месяцев) масло следует ежедневно рециркулировать, а также регулярно проверять содержание воды в нем. Контроль отработанных:
• огнестойких жидкостей в турбинах;
• отработанных смазочных масел в турбинах;
• отработанных масел в турбинах.
осуществляют в лаборатории поставщика масла. В VGB Kraftwerktechnic Merkbl tter, Германия (VGB — ассоциация германских электростанций) описан анализ, а также требуемые значения различных свойств.

8. Срок службы масел для паровых турбин

Обычный срок службы паровых турбин составляет 100 000 ч. Однако уровень антиоксиданта снижается до 20-40% от уровня в свежем масле (окисление, старение). Срок жизни турбины в значительной степени зависит от качества турбинного базового масла, условий эксплуатации — температуры и давления, скоости циркуляции масла, фильтрации и качества технического обслуживания и, наконец, от количеств подпитанного свежего масла (это помогает поддерживать адекватные уровни присадок). Температура масла в турбине зависит от нагрузки на подшипники, размеров подшипников и скорости течения масла. Радиационная теплота может также быть важным параметром. Фактор циркуляции масла, т. е. отношение между объемом потока h -1 и объемом емкости с маслом, должен быть в пределах от 8 до 12 ч -1 . Такой относительно низкий фактор циркуляции масла обеспечивает эффективное разделение газообразных, жидких и твердых загрязнителей, тогда как воздух и другие газы могут быть выпущены в атмосферу. Кроме того, низкие факторы циркуляции снижают термические нагрузки на масло (в минеральных маслах скорость окисления увеличивается вдвое при повышении температуры на 8-10 К). Во время эксплуатации турбинные масла подвергаются значительному обогащению кислородом. Турбинные смазочные материалы испытывают воздействие воздуха в ряде точек вокруг турбины. Температуры подшипников могут контролироваться с помощью термоэлементов. Они очень высоки и могут достигать 100 °С, а в смазочном зазоре даже выше. Температура подшипников может достигать 200 °С при локальном перегреве. Такие условия могут встречаться только в больших объемах масла и при высокой скорости циркуляции. Температура масла, сливаемого с подшипников скольжения, обычно находится в пределах 70-75 °С, а температура масла в баке может достигать 60—65 °С в зависимости от фактора циркуляции масла. Масло остается в баке в течение 5—8 мин. За это время воздух, увлеченный потоком масла, деаэрируется, твердые загрязнители выпадают в осадок и их выделяют. Если температура в баке выше, то компоненты присадок с более высоким давлением насыщенных паров могут испариться. Проблема испарения усложняется при установке устройств экстракции паров. Максимальная температура подшипников скольжения ограничивается пороговыми температурами вкладышей подшипников из белого металла. Эти температуры составляют около 120 °С. В настоящее время разрабатывают вкладыши подшипников из металлов, менее чувствительных к высоким температурам.

9. Масла для газовых турбин — применение и требования

10. Огнестойкие жидкости, не содержащие воды, применяемые на электростанциях

В целях безопасности в контурах регулирования и управления, подверженных опасностям возгорания и пожаров, применяются огнестойкие жидкости. Например, на электростанциях это относится к гидравлическим системам в высокотемпературных зонах, в частности вблизи перегретых паровых труб. Огнестойкие жидкости, применяемые на электростанциях, как правило, не содержат воды; это синтетические жидкости на базе сложных эфиров фосфорной кислоты (типа DFD-R по DIN 51 502 или ISO VG 6743-0, ISO VG 32-68). Эти HFD жидкости обладают следующими особенностями. Спецификации турбинных жидкостей на базе сложных триарилфосфатов описаны в ISO/DIS 10 050 — категория ISO-L-TCD. Согласно им такие жидкости должны обладать:
• огнестойкостью;
• температурой самовозгорания выше 500 «С;
• стойкостью к самоокислению при поверхностных температурах вплоть до 300 °C;
• хорошими смазочными свойствами;
• хорошей защитой от коррозии и износа;
• хорошей стойкостью к старению;
• хорошей деэмульгируемостью;
• низкой вспениваемостью;
• хорошими деаэрационными характеристиками и низким давлением насыщенных паров.
Для улучшения окислительной стабильности иногда применяют присадки (возможно, ингибиторы пенообразования), а также ингибиторы ржавления и коррозии. В соответствии с 7-м Люксембургским докладом (The 7th Luxembourg Report) максимально допустимая температура HFD жидкостей в гидродинамических системах составляет 150 °С, а постоянные температуры жидкостей не должны превышать 50°C. Эти синтетические жидкости на базе сложных эфиров фосфорной кислоты обычно применяются в контурах управления, но в некоторых особых случаях они также применяются и для смазки подшипников качения в турбинах (а также в других гидравлических системах паровых и газовых турбин). Однако системы должны быть сконструированы с учетом того, что будут использоваться именно эти жидкости (HFD — совместимые эластомеры, окраска и покрытия). В стандарте (E)DIN 51 518 перечислены минимальные требования к жидкостям для систем управления электростанций. Дополнительную информацию можно почерпнуть в инструкциях и спецификациях, связанных с огнестойкими жидкостями, например в VDMA лист 24317 и в СЕТОР рекомендациях R39 Н и R97 H. Информация, связанная с заменой одной жидкости на другую, содержится в VDMA лист 24314 и СЕТОР Rp86 H.

11. Смазка гидротурбин и гидроэлектростанций

Персонал гидроэлектростанций должен обращать особое внимание на использование водозагрязняющих веществ, таких как смазочные материалы. На ГЭС используются масла как с присадками, так и без них. Они применяются для смазки подшипников и коробок передач на главном и вспомогательном оборудовании, а также средств регулирования и управления. При выборе смазочных материалов следует учитывать специфические условия эксплуатации на гидростанциях. Масла должны обладать хорошими водовыделяющими и деаэрационными свойствами, низкой вспениваемостью, хорошими антикоррозионными свойствами, высокими противоизносными свойствами (FZG ступень нагрузки в коробках передач), хорошей стойкостью к старению и совместимостью со стандартными эластомерами. В связи с тем, что отсутствуют установленные стандарты на масла для гидротурбин, основные требования к ним совпадают со спецификациями на общие турбинные масла. Вязкость масел для гидротурбин зависит от типа и конструкции турбины, а также от рабочей температуры, и может находиться в пределах от 46 до 460 мм 2 /с (при 40 °С). Для таких турбин применяют смазочные масла и масла для системы управления типа TD и LTD по DIN 51 515. В большинстве случаев одно и то же масло может применяться для смазки подшипников, коробок передач и систем управления. Обычно вязкость таких турбиных масел и масел для подшипников находится в пределах от 68 до 100 мм 2 /сек. При запуске турбин температура масел, используемых в системах управления, не должна опускаться ниже 5 °С, а температура масел для смазки подшипников не должна быть ниже 10 °С. Если оборудование находится в холодных окружающих условиях, настоятельно рекомендуется установка подогревателей масла. Масла для гидротурбин не испытывают сильных термических нагрузок, а их объемы в резервуарах довольно высоки. В связи с этим срок службы турбинных масел довольно велик. На гидроэлектростанциях интервалы отбора масел для анализа могут быть соответственно удлинены. Особенное внимание следует обращать на уплотнение контуров циркуляции турбинных смазочных масел для исключения попадания воды в систему. В последние годы успешно применяются биологически разлагаемые турбинные масла на базе насыщенных сложных эфиров. По сравнению с минеральными маслами эти продукты легче поддаются биологическому разложению и относятся к более низкой категории загрязнителей воды. Кроме того, гидравлические масла типа HLP46 (с присадками, не содержащими цинка), быстро биологически разлагаемые жидкости типа HEES 46 и пластичные смазки NLGI сорта 2 и 3 применяются на гидроэлектростанциях.

Адрес: г. Москва, дер. Старосырово, Симферопольское шоссе д.20 стр. 1 (Щербинская нефтебаза 11 км. от МКАД)
Телефон: (495)77-11-093, E-mail: info@expert-oil.com

Метод подбора оптимальной вязкостно-температурной характеристики смазочного масла для поршневого четырехтактного двигателей внутреннего сгорания Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Шабанов Александр Юрьевич, Зайцев Алексей Борисович, Кудинов Иван Сергеевич

В статье представлена разработанная универсальная методика подбора оптимальной вязкостно-температурной характеристики моторного масла под особенности конструкции и назначения конкретного поршневого четырехтактного ДВС с учетом реальной вязкости масла при рабочих температурах узлов трения. Приведено расчетно-экспериментальное обоснование методики на примере подбора масла для двигателя ВАЗ-2108

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Метод подбора оптимальной вязкостно-температурной характеристики смазочного масла для поршневого четырехтактного двигателей внутреннего сгорания»

основных параметров и показателей утилизационного контура комбинированной установки в зависимости от температуры атмосферного воздуха при постоянной мощности газотурбинного двигателя.

В настоящей работе рассматриваются режимы утилизационного контура при скользящем давлении пара. По мере увеличения температуры атмосферного воздуха расход пара через турбину растет, что обусловлено в основном увеличением температуры уходящих из газотурбинного двигателя газов. При этом существенно увеличивается давление в конденсаторе пара. Взаимное влияние этих параметров объясняет характер изменения мощности паровой турбины (см. рис. 8). Во всем диапазоне температур воздуха температура пара не превышает 380 °С, а степень влажности за последней ступенью турбины — не больше 0,12.

Недогрев воды до кипения в экономайзере высокого давления, кДж/кг

Рис. 11. Показатели комбинированной установки в зависимости от температуры атмосферного воздуха

Таким образом, разработка и создание комбинированных парогазовых установок на базе газотурбинных двигателей НК—16СТ внесет свою долю в повышение экономической эффективности и экологической чистоты теплоэнергетики.

1. Арсеньев, Л.В. Комбинированные установки с паровыми и газовыми турбинами [Текст] / Л.В. Арсеньев, В.А. Рассохин, В.А. Черников. — СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1996,- 124 с.

2. Костюк, А.Г. Паровые и газовые турбины для электростанций / А.Г. Костюк, В.В. Фролов, А.Е. Булкин, А.Д. Трухний; под ред. А.Г. Костю-ка,- М.: Изд. дом МЭИ, 2008,- 556 с.

А.Ю. Шабанов, А.Б. Зайцев, И.С. Кудинов

РАСЧЕТНО-ЭКСП ЕРИ МЕНТАЛЬНАЯ МЕТОДИКА ПОДБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ ВЯЗКОСТНО-ТЕМПЕРАТУРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СМАЗОЧНОГО МАСЛА ДЛЯ ПОРШНЕВОГО ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Подбор моторного масла под конкретный двигатель — задача, с одной стороны, крайне важная, поскольку от качества ее решения зависят многие показатели — мощность, экономичность, пусковые свойства и ресурс мотора. С другой стороны, отсутствует сколь-нибудь серьезная и апробированная методика решения этой задачи.

Существующие классификации моторных масел по вязкости как по ГОСТ 17479.1, так и по 8АЕI 300 базируются на значениях кинемати-

ческой вязкости только при двух температурах — отрицательной (не более) и при 100 °С (не менее либо в заданном диапазоне). Даже введение в современные нормативные документы ограничения по динамической вязкости при 150 °С (в частности, SAE J 300) задачи не решает. Это ограничение носит пороговый характер — «не менее», поэтому не может конкретизировать подбор масла под конкретный двигатель. Более того, выбранные точки вязкостно-температурной характеристики (ВТХ), при которых измеряются

вязкости масла, определяющие их класс, существенно отличаются от реальных рабочих температур масла в узлах трения современного двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Температура масла в зоне работы поршневых колец даже сред-нефорсированного двигателя доходит до 220— 240 °С, в подшипниках коленчатого вала — до 180 °С.

Насколько могут отличаться вязкостно-температурные характеристики масел одного класса при реальных рабочих температурах, иллюстрирует рис. 1. Для испытаний, проведенных на кафедре ДВС СПбГПУ, были взяты синтетические масла одной группы по SAE — 5W-40 с разной базовой основой: гидрокрекинговое (Mannol Extreme), на эстеровой основе (Xenum XI), а также «полная синтетика» на основе полиаль-фаолефинов (ПАО) и сложных эфиров (Лукойл Люкс, ТОТЕК, Роснефть Премиум).

Измерение высокотемпературной вязкости масел проводилось с использованием методики СПбГПУ [1] в диапазоне температур 100-180 «С с аппроксимацией на температуры до 220 °С с помощью модифицированной формулы высокотемпературной вязкости, предложенной в [2]:

lglg(v t) = A + Bt+Ct2, (1)

где vt, сСт — искомое значение кинематической вязкости при температуре /; t — температура, °С; А, Д С — коэффициенты аппроксимации.

Как следует из полученных результатов, для моторных масел одной группы по SAE высокоКинематическая

\х ♦ Роснефть Премиум

160 180 200 220

Температура масла, С

Рис. 1. Вязкостно-температурные характеристики различных синтетических моторных масел класса SAE 5W-40 в зоне рабочих температур узлов трения ДВС

температурная вязкость при условиях, характерных для работы основных узлов трения ДВС, может различаться на 15—27 %. Это, в свою очередь, влечет за собой аналогичное различие в величине коэффициента нагруженности плоских подшипников скольжения цилиндропоршневой группы (поршневые кольца, тронки поршней) и цилиндрических подшипников коленчатого вала.

Согласно классической теории цилиндрического подшипника скольжения величина коэффициента нагруженности определяется как

где Р — удельное давление, действующее в узле трения; ю — угловая скорость относительного перемещения рабочих поверхностей подшипника; р — коэффициент динамической вязкости смазочного материала при рабочей температуре в узле трения; А — рабочий зазор в подшипнике; В — диаметр шейки вала (характерный размер узла трения).

Величина коэффициента нагруженности подшипника определяет как потери трения в нем, так и величины скоростей износа рабочих поверхностей узла трения. Поэтому, руководствуясь при выборе масла только классом вязкости 8АЕ, невозможно однозначно обеспечить идентичность и оптимальность величин механических потерь и скоростей износа, а значит, и всех мощностных, экономических и ресурсных показателей двигателя.

Основной задачей настоящей работы была разработка универсальной расчетно-экспери-ментальной методики оптимального подбора моторного масла под особенности конструкции и назначения конкретного поршневого четырехтактного двигателя внутреннего сгорания с учетом реальной вязкости масла при рабочих температурах в узлах трения.

Высокотемпературная вязкость моторного масла через особенности формирования смазочного слоя под поршневыми кольцами, тронком поршня и в подшипниках коленчатого вала влияет на параметры двигателя; основные из них следующие:

во-первых, это мощность механических потерь в узлах трения, которая определяется непосредственной зависимостью от вязкости при гидродинамических режимах трения и через длины

путей трения с нарушением режимов гидродинамики при граничном трении [4]. Подбором свойств моторного масла этот параметр следует минимизировать;

во-вторых, это скорость изнашивания рабочих поверхностей узлов трения, напрямую влияющая на ресурсные показатели двигателя. При сохранении идентичных линейных скоростей относительного движения рабочих поверхностей, образующих узлы трения, и нагрузокна них этот параметр также впрямую зависит от распределения смазочных слоев в этих узлах. А они, в свою очередь, при прочих равных условиях зависят только от параметров моторного масла;

в-третьих, распределение толщины смазочного слоя, формируемого на поверхности цилиндра поршневыми кольцами на такте расширения, которое в совокупности с параметрами летучести масла определяет величину безвозвратных потерь смазочного масла на угар и отчасти — токсичность отработавших газов по составляющей нетопливных остаточных углеводородов;

в-четвертых, масляная пленка в зазоре «поршневое кольцо — втулка цилиндра», оказывающая сопротивление отводу тепла от поршня в систему охлаждения двигателя, тем самым влияя на теплонапряженность деталей цилинд-ропоршневой группы (далее сокращенно ЦП Г);

в-пятых, поведение масла при низких температурах, влияющее на пусковые показатели двигателя, что оптимизируя высокотемпературную вязкость нельзя не учитывать.

На все указанные параметры высокотемпературная вязкость моторного масла влияет в различных направлениях. Так, для снижения скоростей износа однозначно требуется увеличение высокотемпературной вязкости, поскольку это приводит к уменьшению коэффициента нагру-женности подшипников. Однако при этом растут потери масла на угар и ухудшается теплоот-вод от поршневых колец. Мощность трения в рабочих узлах двигателя достигает минимума при строго определенной, оптимальной вязкости масла. При этом ее увеличение выше оптимального значения влечет за собой рост гидродинамических потерь, уменьшение — рост зоны граничного трения, также влекущего за собой увеличение потерь трения.

Так, результаты сравнительных испытаний восьми полусинтетических моторных масел 8АЕ 10\¥-40, проведенных в лаборатории двигателей

СПбГПУ, показали, что максимум энергосберегающих свойств при работе двигателя по точкам цикла испытаний, характерных для смешанного цикла эксплуатации, достигается у моторных масел с величиной высокотемпературной кинематической вязкости при 200 °С в области 3,0 сСт.

На рис. 2 показаны результаты этих испытаний. Эффект энергосбережения рассчитывался как усредненная величина изменения удельного эффективного расхода топлива при работе двигателя на испытуемом масле по сравнению с работой на эталонном минеральном масле на всех точках программы испытаний.

Таким образом, задача подбора смазочного масла для конкретного двигателя должна ставиться как оптимизационная, при которой определяется целевая функция и система ограничений.

Очевидно, что выбор целевой функции оптимизации в данном случае зависит от назначения двигателя, но для большинства типов ДВС она может быть увязана с мощностью трения как обобщающим параметром, влияющим на мощность и экономичность рабочего цикла, а также с протяженностью зон нарушения гидродинамического трения (пути трения), которые при условиях неизменности линейных скоростей перемещения, нагрузок и поверхностных характеристик рабочих поверхностей пар трения являются неким обобщающим критерием скоростей износа сопряжений трения двигателя.

Кинематическая вязкость при 200 град. С

Рис. 2. Зависимость эффекта энергосбережения моторных масел в зависимости от величины высокотемпературной вязкости (двигатель ВАЗ-2108, режимы универсального цикла испытаний)

В такой постановке выражение для целевой функции оптимизации задачи подбора смазочного масла для конкретного двигателя может быть записана в виде

где Л’тр — комплекс механических потерь; Ка — комплекс пути износа; а, р — весовые коэффициенты целевой функции.

Комплекс механических потерь определяется следующим образом:

где Nтp — суммарная мощность механических потерь в ЦП Г и подшипниках коленчатого вала в к-м режиме; уу.* — индикаторная (эффективная) мощность двигателя на режиме; ук — весовой коэффициент режима; Nk — количество режимов.

Комплекс пути износа определяется так:

где — комплекс пути износа в ЦПГ;

Как вязкость масла влияет на турбину

Как вязкость масла влияет на турбину

Турбинное масло: назначение и характеристики

Классификация турбинных масел

Требования, предъявляемые к турбинным маслам

Если говорить о функциональных требованиях к турбинным маслам, то они должны справляться со следующими задачами:

Как вязкость масла влияет на турбину

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Шабанов Александр Юрьевич, Зайцев Алексей Борисович, Кудинов Иван Сергеевич

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Шабанов Александр Юрьевич, Зайцев Алексей Борисович, Кудинов Иван Сергеевич

Добавить комментарий Отменить ответ