Смазочная композиция синтетического турбинного масла для паротурбинных установок

Смазочная композиция синтетического турбинного масла для паротурбинных установок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к составам высококачественных турбинных масел, используемых для смазки блочных паротурбинных установок различного назначения в соответствии с уровнем техники.

Известны турбинные масла, содержащие в качестве базовой основы нефтяное масло.

Так, из SU 288213 известны турбинные масла, содержащие в качестве базовой основы нефтяное масло и ряд вспомогательных добавок (присадок) (в масс.%):

Полиметилсилоксановая жидкость ПМС-200А - до 0,005

2,6-дитретбутил-4-метилфенол - до 1

Кислый эфир пентадецинилянтарной кислоты - В-15/410 - 0,02

Дипроксамин-157 - до 0,01 Нефтяное масло - остальное

Известно другое масло, имеющее следующий состав, масс.% (SU 810768, 1981):

2,6-ди-трет-бутил-4-метил-фенол - 0,2-1,0

Хинизарин - 0,01-0,05

Кислый эфир алкенилянтарной кислоты - 0,02-0,1

Полиоксипропиленгликолевый эфир этилендиамина или пропиленгликоля или алкилфенола - 0,02-0,2

Полиметилсилоксан - 0,003-0,005

Нефтяное масло - остальное

Недостатком указанных масел является сравнительно невысокая стабильность против окисления при температуре выше 100°C.

Из SU 521304 известно турбинное масло, содержащее в качестве базовой основы минеральное масло и пакет следующих присадок в масс.%: 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол (ионол, агидол-1) - 0,2-0,5

Кислый эфир алкенил янтарной кислоты (присадка В-15/41) - 0,02-0,03

Сополимера окисей этилена и пропилена (диипроксамин Д-157) - 0,01-0,02

Азотсодержащий блок

Хинизарин - 0,01-0,05

Полиметилсилокеан - 0,003-0,0005

Минеральное масло до 100

Недостатком известного масла является недостаточно высокая стабильность против окисления, которая необходима для обеспечения многолетней эксплуатации современных турбоагрегатов.

В настоящее время в блочных паротурбинных установках (далее БПУ) судовой техники применяются нефтяное турбинное масло Тп-22 с (ТУ 38.101821-2001) [Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочник/ И.Г. Анисимов, К.М. Бадыштова, С.А. Бнатов и др.; Под ред. В.М. Школьникова. «Техинформ», 1999. - 596 с.].

Нефтяное масло Тп-22у обладает недостаточной термоокислительной стабильностью при температуре выше 100°C, образуя осадки на элементах масляной системы.

К обязательным требованиям, предъявляемым к турбинным маслам, в особенности к турбинным маслам, предназначенным для блочных паротурбинных установок, являются высокие эксплуатационные характеристики:

- высокая антиокислительная способность до 200°C;

- низкая гигроскопичность;

- деэмульгируемость;

- антикоррозионная стойкость;

- противоизносные свойства.

В настоящее время в качестве базовых масел (базовой основы) в смазочных композициях все больше используют синтетическую базовую основу.

Известно также, что высокие свойства смазочных материалов достигаются также за счет добавления в базовые минеральные или/и синтетические масла смазочных композиций присадок предпочтительно многофункционального действия, улучшающих трибологические, антиокислительные, антикоррозионные и другие свойства эксплуатируемых смазочных материалов.

В процессе жизненного цикла в турбинные масла постоянно попадает

вода.

Известно, в частности, синтетическое смазочное масло Б-ЗВ (ТУ 38.101295-85), предназначенное для смазки авиационных узлов трения газотурбинных двигателей и редукторов, используется в блочных паротурбинных установках судовой техники.

Масло изготовляется на основе пентаэритритового эфира с комплексом присадок.

В условиях применения (БПУ) масло Б-3В подвергается гидролизу, имеет повышенную гигроскопичность, не отделяется от воды, т.к. плотность масла близка к 1,0, агрессивно к металлам в присутствии воды, имеет недостаточные термоокислительные и противоизносные свойства.

Товарное масло Б-3В обладает неудовлетворительными противоржавейными свойствами. При испытании методом ГОСТ 19199 поверхность стальных стержней, погруженных в содержащее свободную воду, перемешиваемое при 60°C масло, через 4 часа испытаний покрывается ржавчиной. При испытании методом ASTM D 943 (до 20% воды, 95°C, подача кислорода) через двое суток - весь объем масла в реакционном сосуде представлял собой однородную непрозрачную массу рыжего цвета, из которой при последующем отстое коагулировались сгустки ржавчины.

Технической задачей заявленной композиции является получение синтетического турбинного масла для смазки блочных паротурбинных установок, обладающего комплексом улучшенных характеристик, а именно:

- высокой антиокислительной способностью до 200°C;

- низкой гигроскопичностью;

- деэмульгируемостью;

- высокой антикоррозионной стойкостью;

- достаточными противоизносными свойствами

в особых условиях его эксплуатации, а также расширение ассортимента синтетических турбинных масел указанного назначения.

Поставленная техническая задача и достигаемый технический результат достигаются смазочной композицией синтетического турбинного масла для паротурбинных установок, включает основу, состоящую из смеси базовых компонентов: полиальфаолефинов с вязкостью 5,6-6,1 мм²/с при 100°C и триметилолпропанового эфира карбоновых кислот С₆-С₁₂ с вязкостью 3,9-4,1 мм²/с при 100°C и температурой вспышки более 240°C, при соотношении полиальфаолефинов и полиэфира соответственно 55,0-60,0:35,0-40,0 масс. %, а также комплекс многофункциональных присадок в расчете на 100% основы, в состав которого входят присадки: противоизносные - жидкий беззольный тиофосфат 3-(диизобутокситиофосфорил-сульфанил)-2-метил пропионовая кислота; жидкий беззольный трифенилфосфотионат - смесь трифенилтиофосфата и трет-бутилфенильных производных; дибутиловый эфир дикарбоновой кислоты с вязкостью 260 мм²/с при 100°C и 4100 мм²/с при минус 40°C и молекулярной массой около 4500 Ketjenlube 1300; антиоксиданты - диоктилдифениламин; высокомолекулярный фенольный - тетракисметил[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) пропионат] метан, Irganox L-101; трис-ди-трет-бутилфенил-фосфит; деактиватор металлов - производное толутриазола - смесь изомеров N-бис(2-этилгексил) аминометилтолутриазола; ингибитор коррозии -полуэфир алкилен-янтарной кислоты с вязкостью 26-40 мм²/с при 100°C и антипенная присадка - неионогенное ПАВ на основе ароматических и алифатических углеводородов, Synative AC АМН2 при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Указанная основа - смесь базовых компонентов	100
Указанный жидкий беззольный дитиофосфат	0,06-0,09
Указанный жидкий беззольный трифенилфосфотионат	0,2-0,8
Указанный дибутиловый эфир дикарбоновой	1,0-4,0
Кислоты
Диоктилдифениламин	0,5-2,5
Указанный высокомолекулярный фенольный
антиоксидант - трис-дитретбутилфенилфосфит	0,3-0,8
Указанное производное толутриазола	0,05-0,3
Указанный полуэфир алкилен-янтарной кислоты	0,05-0,2
Неионогенный ПАВ на основе алифатических и
ароматических углеводородов Synative AC АМН2	0,003-0,007

Ниже представлены более подробные характеристики используемых компонентов для получения синтетического турбинного масла по заявленному изобретению с указанием источников информации, регламентирующих их основные характеристики.

Данная таблица является конкретным примером заявленного масла, иллюстрирующим изобретение, но не ограничивающее его.

Ниже приводится описание общего примера получения синтетического турбинного масла по изобретению, иллюстрирующего изобретение, но не ограничивающее его.

Краткое описание технологического процесса

Смешение базовых компонентов: расчетное количество полиэфира нагревают до 80°C, добавляют полиальфаолефины при перемешивании, затем последовательно добавляют присадки, кроме антипенной присадки, перемешивая до полного растворения при температуре (80-120)°C. В однородную композицию вводится антипенная присадка при перемешивании в токе азота не менее 1 часа. Полученное масло фильтруют.

Несмотря на то что используемые многофункциональные присадки являются известными присадками смазочных масел различного назначения, тем не менее в заявленном синтетическом турбинном масле указанного назначения (для блочных паротурбинных установок) они совместно с используемой основой (смесью триметилолпропанового полиэфира и полиальфаолефинов, в определенных соотношениях между собой подобранных в результате экспериментальных исследований), привносят комплекс ценных свойств конечному продукту - синтетическому турбинному маслу, которые отвечают существующим на настоящий момент повышенным требованиям, предъявляемым к турбинным маслам данного назначения. Сочетание основы (смеси вышеуказанного полиэфира с полиальфаолефинами) с определенными характеристиками. С набором выбранных многофункциональных присадок (противоизносными, антиокислительными, дезактивирующими, ингибиторами коррозии и антипенной присадкой) способствуют достижению высокой антиокислительной способности при температуре до 200°С, низкой гигроскопичности, высокой антикоррозионной стойкости в условиях попадающей в масло воды, деэмульгируемостью и требуемыми трибологическими характеристиками.

В таблице 2 приведены сведения о воздействии используемых присадок и влиянии их на конечный продукт, получаемый согласно заявленному изобретению синтетическое турбинное масло для блочных паротурбинных установок.

При этом указанный технический результат достигается не только качественным составом, но и количественным содержанием всех указанных компонентов.

Таблица 2
Сведения о комплексном влиянии компонентов синтетического турбинного масла на конечные свойства продукта по изобретению
Компонент	Его влияние на свойства продукта
Смесь выбранных синтетических углеводородов	Соотношение эфира и полиальфаолефина оптимизированы для получения низкой степени гигроскопичности, деэмульгируемости в случае попадания воды, стойкости к окислению, низкой испаряемости. Оптимальная концентрация присадок рекомендуется для улучшения трибологических характеристик с устранением побочных отрицательных воздействий по термостабильности на металлы и гигроскопичность масла
Эфирный полимер	Стабилизатор масляной пленки. Способствует улучшению противоизносных свойств без необходимости применения высоких концентраций противоизносных присадок
Смесь антиокислителей	Антиокислительная защита, выбранная для улучшения эксплуатационных свойств. Синергетический эффект антиокислителей улучшает противоизносные свойства при более высоких температурах
Деактиватор металлов	Защита цветных металлов. Не влияет на гидролитические свойства масла
Ингибитор коррозии	Вводится для защиты металлических деталей, работающих в воде, предотвращает ржавчину, оказывает побочное влияние на гидролитические свойства
Антипенная присадка	Ограничения образования пены при низких температурах

В таблице 3 представлены некоторые свойства синтетического турбинного масла в сравнении с известным базовым маслом Б-ЗВ, используемым в блочных паротурбинных установках морских судов.

Таблица 3
Результаты оценки основных свойств синтетического турбинного масла
Показатели	Образец сравнения известного штатного масла Б-ЗВ	Свойства заявленного масла	Методика испытаний
Партия №1
1. Гигроскопичность, %	0,3	0,15	Решение ТМК№23/1-96 от 16.04.79
2. Коррозия на стальных стержнях дистиллированной водой (24 час)	Коррозия через 4 час, 75 г/м2	Отс.	ГОСТ 19199
3. Коррозия на медной пластине (100°C 3 час)	Группа 2-е желтого цвета	Отс.	ГОСТ 2917 ISO 2160
4. Деэмульсация, сек	182 сек	77,0	ASTMD 1401
5. Термоокислительная стабильность при 200°C: - кислотное число, мг КОН	6,5	0,8	ГОСТ 23797
6. Противоизносные свойства: - диаметр пятна износа, мм	0,65	0,35	ГОСТ 9490

Таким образом, как следует из приведенных данных, полученных согласно изобретению, синтетическое турбинное мало для паротурбинных установок превосходит известное синтетическое масло Б-ЗВ, используемое в БПУ судовых объектов по антиокислительной способности, гигроскопичности, деэмульгируемости, антикоррозионным свойствам, стойкости, трибологическим свойствам.

Смазочная композиция синтетического турбинного масла для паротурбинных установок включает основу, состоящую из смеси базовых компонентов: полиальфаолефинов с вязкостью 5,6-6,1 мм²/с при 100°C и триметилолпропанового эфира карбоновых кислот C₆-C₁₂ с вязкостью 3,9-4,1 мм²/с при 100°C и температурой вспышки более 240°C, при соотношении полиальфаолефинов и полиэфира соответственно 55,0-60,0:35,0-40,0 мас.%, а также комплекс многофункциональных присадок в расчете на 100% основы, в состав которого входят присадки: противоизносные - жидкий беззольный тиофосфат 3-(диизобутокситиофосфорилсульфанил)-2-метил пропионовая кислота; жидкий беззольный трифенилфосфотионат - смесь трифенилтиофосфата и трет-бутилфенильных производных; дибутиловый эфир дикарбоновой кислоты с вязкостью 260 мм²/с при 100°С и 4100 мм²/с при минус 40°С и молекулярной массой около 4500 Ketjenlube 1300; антиоксиданты - диоктилдифениламин; высокомолекулярный фенольный - тетракис метилен[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) пропионат] метан, Irganox L-101; трис-ди-трет-бутилфенил-фосфит; деактиватор металлов - производное толутриазола - смесь изомеров N-бис(2-этилгексил) аминометилтолутриазола; ингибитор коррозии - полуэфир алкилен-янтарной кислоты с вязкостью 26-40 мм²/с при 100°C и антипенная присадка - неионогенное ПАВ на основе ароматических и алифатических углеводородов, Synative AC АМН2 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанная основа - смесь базовых компонентов	100
Указанный жидкий беззольный дитиофосфат	0,06-0,09
Указанный жидкий беззольный трифенилфосфотионат	0,2-0,8
Указанный дибутиловый эфир дикарбоновой кислоты	1,0-4,0
Диоктилдифениламин	0,5-2,5
Указанный высокомолекулярный фенольный
антиоксидант - трис-ди-трет-бутилфенилфосфит	0,3-0,8
Указанный антиоксидант - высокомолекулярный
фенольный - тетракис метилен[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-
гидроксифенил) пропионат] метан	0,8-1,0
Указанное производное толутриазола	0,05-0,3
Указанный полуэфир алкилен-янтарной кислоты	0,05-0,2
Неионогенный ПАВ на основе алифатических и
ароматических углеводородов Synative AC АМН2	0,003-0,007