Использование пожаробезопасных масел в турбинных установках
Генерация электрической энергии в России преимущественно представлена тепловыми и атомными электростанциями, где используется мощное оборудование. Работает оно с использованием очень горячего пара. Такая электрогенерация имеет неоспоримые преимущества, поскольку является экономически выгодной. Однако работа мощных электростанций сопряжена и с рядом рисков, причина которых кроется в самом технологическом процессе. Одна из опасностей, которые присутствуют при работе генерирующего оборудования, — это достаточно высокая вероятность возникновения пожара вследствие воспламенения масла.
Отмечено, что возникновение пожаров учащается при повышении температуры турбинного пара. К чрезвычайным ситуациям приводит то, что температура воспламенения масла существенно ниже рабочей температуры пара. Также число аварий растет и в связи с повышением мощности электростанций. Это можно объяснить повышением давления масла в системе смазки.
Авария на электростанции часто становится причиной значительных разрушений и последующих убытков. С одной стороны, экономика недополучает электроэнергию, с другой, требуется восстановление дорогостоящего оборудования. Чтобы избежать таких последствий, потребовалась замена огнеопасных минеральных масел на безопасные синтетические. Первоначально исследования в этом направлении велись с использованием различных химических веществ:
- гликолей и полигликолей, а также их эфиров (І класс);
- хлорированных ароматических углеводородов (ІІ класс);
- эфиров фосфорной кислоты (ІІІ класс);
- силиконовых жидкостей (IV класс).
В США сконцентрировались на создании эффективных жидкостей на основе ІІ и ІІІ классов, в СССР работа велась с ІІІ и IV классами. Работа ученых показала, что пожаробезопасную жидкость для систем смазки и регулирования паровых турбин создать можно. И основой для нее могут быть именно фосфорные эфиры. Эксплуатационные характеристики такого масла наиболее отвечают техническим требованиям.
Однако достигнув пожарной безопасности, разработчики столкнулись с иными затруднениями. Полученные синтетические масла отличались от минеральных большей плотностью и токсичностью, агрессивно воздействовали на некоторые материалы оборудования, плохо отдавали поглощенный воздух.
Практика показывает, что чаще всего пожары возникают из-за использования минеральных масел в подшипниках агрегатов и гидравлике системы регулирования. Что касается утечки масла, то согласно исследованиям ее объемы в 10 раз выше для системы смазки, чем для системы регулирования.
Причиной пожаров на электростанциях может быть не только воспламенения масла, но и возгорание проводки и электродвигателей. И хоть такие аварии не носят масштабный характер, ущерб от них также может быть очень велик.
Нефтяное масло воспламеняется уже при температуре +370°С, в то время как пар в турбинах разогревается до +540°С. Попадая на очень горячие детали, масло сразу же воспламеняется и горит за счет содержащегося в воздухе кислорода. Чаще всего это может произойти из-за нарушения целостности трубопроводов, в том числе и вследствие высокого давления в системе. Под очень высоким напором масла возможен разрыв трубопровода. Тогда жидкость с силой вырывается и может попасть даже на те объекты, которые расположены далеко от места разрыва.
Дополнительную опасность представляет то, что пламя способно перемещаться вдоль масляной струи прямо к месту разрыва. Это связано с тем, что над нею образуется туман из мелких частичек масла, имеющего уже достаточно высокую температуру.
Паротурбинные установки оснащаются оборудованием, которое требует значительного давления масла. Это необходимо для создания необходимого усилия в агрегате. Работа оборудования достигается за счет функционирования целой системы, состоящей из насосов и трубопроводов. Шланги достигают большой длины, а вся система устроена достаточно сложно. Это повышает риск возникновения аварийных ситуаций.
Но пожары в таких генерирующих установках случаются не только из-за выхода из строя системы регулирования. К возникновению аварий приводит и утечка масла из системы смазки. Смазочный материал может выходить из подшипников через уплотнения, а также из других элементов системы в местах соединений. Существенно повышается вероятность возникновения пожаров и в связи с большими объемами масла, используемого в смазочной системе. Все эти риски указывают на острую необходимость обеспечения пожарной безопасности на подобных объектах.
Современное турбинное оборудование более безопасно в эксплуатации. Этого удалось достичь благодаря усовершенствованию некоторых элементов конструкции. Работа по повышению пожарной и прочей безопасности паровых турбин ведется в следующих направлениях:
- уменьшение количества масла, используемого в системах смазки и регулирования, а также ускорение удаления из него воздуха;
- поддержание характеристик рабочей жидкости в достаточном для эксплуатации состоянии, работа над регенерацией масел, которая позволяет значительно продлить срок службы смазочного средства;
- сведение токсичности масел к минимуму и уменьшение их вредного воздействия на человеческий организм;
- использование в оборудовании тех материалов, которые проявляют стойкость к агрессивному воздействию синтетических смазочных материалов.
