Современные гидравлические жидкости «ВПО «ВОЛГОХИМНЕФТЬ»



Предыдущая | Следующая

 

Современные гидравлические жидкости «ВПО «ВОЛГОХИМНЕФТЬ» В статье рассматривается вопрос целесообразности применения пожаробезопасных гидравлических жидкостей на основе опыта работы зарубежных и отечественных предприятий. Также представлен краткий обзор ассортимента гидравлических жидкостей производства «ВПО «Волгохимнефть».
ПОЖАРОБЕЗОПАСНЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ Подавляющее большинство гидравлических систем и устройств сконструировано для работы с гидравлическими жидкостями на масляной основе, так как такие жидкости редко вызывают сбои в работе системы. К сожалению, на производствах, где имеются открытые очаги огня, горячая поверхность металла или происходит разбрызгивание искр, использование жидкостей на масляной основе многократно увеличивает опасность возникновения пожара. К таким пожароопасным системам относится, в частности, следующее оборудование:
электродуговые печи, индукционные печи, машины для литья под давлением, системы управления, установка печь-ковш, кузнечные прессы и молоты, профильные и сортопрокатные станы, горные машины, станы горячей прокатки, установки для загрузки печи и др. В случае утечки масляной жидкости в таких системах может произойти катастрофа, ведущая к остановке производства, выходу из строя дорогостоящего оборудования и, самое главное, к человеческим жертвам.
И хотя большинство гидравлических жидкостей на масляной основе имеет достаточно высокий уровень температур вспышки и воспламенения, даже небольшая утечка в системе может вызвать распыление капель масла на большие расстояния. Альтернативой этому может стать использование пожаробезопасных гидравлических жидкостей, значительно сокращающих вероятность возникновения такой угрозы.
При выборе пожаробезопасной жидкости необходимо руководствоваться требованиями производителя оборудования узлов и компонентов гидросистемы, рабочими параметрами жидкости, наличием дополнительного оборудования, методами контроля качества жидкости, укомплектованности гидросистемы необходимыми материалами для работы на данном типе жидкости. Главные характеристики основных типов ОГЖ в сравнении с минеральными маслами представлены в табл. 1.
Предприятие «Волгохимнефть» производит огнестойкую водногликолевую гидравлическую жидкость «Бреокс НФ 46/2180», которая широко используется в металлургической промышленности СНГ с 1993 г. в таких установках, как:
гидросистемы трубных станов, электродуговых печей, печей-ковшей, трубогибочного, прессового, штамповочного оборудования, машины литья под давлением, индукционные печи, установки ВКО и др.
Применение «Бреокс НФ 46» обеспечивает пожаробезопасность, экологичность производства, обладает значительным сроком службы и практически неограниченным сроком хранения. По сравнению с маслом или остальными гидравлическими жидкостями «Бреокс НФ 46» обладает следующими преимуществами: биоразлагаемость, отсутствие токсичных компонентов, устойчивость к биопоражению и коррозии, отсутствие пенообразования и высокие деаэрационные свойства, повышенный эксплуатационный ресурс, невысокая стабильная цена.
Кроме жидкости класса HFC «Волгохимнефть» выпускает гидравлическую жидкость на основе «масла в воде» — «Волтес 150». Стабилизированный пакет присадок и эмульгаторов обеспечивает долгую успешную эксплуатацию жидкости на разнообразном оборудовании, где требования к фильтрующему оборудованию 25 мкм и выше.
Также наше предприятие совместно с ведущим Европейским концерном предлагает новую разработку для российских потребителей — гидравлическое масло класса HFDU на основе синтетических полиэфиров. Основная область применения — гидросистемы, в которых по условиям эксплуатации рабочая среда может нагреваться выше 70 – 80 оС. Основные характеристики масла «Волтес МГС 46» представлены в табл. 2.
При переходе на данный вид синтетических ОГЖ не требуется специальных мер, а работа с этими жидкостями не имеет никаких особенностей или отличий от работы с минеральными маслами. Основное требование — не допускать смешения с минеральным продуктом.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ НА МИНЕРАЛЬНОЙ ОСНОВЕ Эксплуатация высокоточного технологического оборудования зарубежных фирм, работающего при высоких механических и термических нагрузках, оснащенного прецизионной гидравликой (сервогидравлическими установками и системами пропорционального регулирования) и фильтрующими элементами с тонкостью фильтрации 3 – 5 мкм (класс чистоты — не ниже 8 по ГОСТ 17216) показал необходимость разработки отечественных гидравлических масел нового типа с высокой степенью очистки и улучшенными характеристиками по прокачиваемости и фильтруемости. Это, в первую очередь, наиболее потребляемые масла с классом вязкости по ISO VG 32, 46, 68.
Существующие отечественные гидравлические масла серии ИГП ТУ 38.101-413-97 не обеспечивают работы оборудования с высокоточной гидравликой. Из-за наличия в составе этих масел химически активных присадок они плохо прокачиваются через фильтры 5 – 10 мкм и вызывают их блокировку.
Для обеспечения работы вышеуказанного оборудования фирмы-изготовители рекомендуют использовать масла, удовлетворяющие требованиям DIN 51524 ч. II и спецификаций ведущих фирм — изготовителей гидросистем (Vickers, Denison, Cincinnati).
С целью улучшения качества гидравлических масел серии ИГП по прокачиваемости, фильтруемости, противозадирным и противоизносным свойствам ООО «ВПО «Волгохимнефть» разработало серию гидравлических масел «Волтес МГ», а аналог импортных — серию «Волтес МГ Люкс».
Масла серии «Волтес MГ» и «Волтес МГ Люкс» обладают высоким индексом вязкости, что особенно важно для жестких климатических условий. Высокие характеристики масел обеспечиваются за счет применения современных высокоочищенных минеральных базовых основ, великолепные эксплуатационные свойства — наличием высокоэффективных функциональных присадок производства ведущих мировых производителей.
Масла серии «Волтес МГ» соответствуют основным требованиям DIN 51524, часть 2, для масел уровня HLP. Масла серии «Волтес МГ Люкс» превосходят требования DIN 51524, часть 2, для гидравлических масел HLP. Типичные свойства гидравлических масел серии «Волтес МГ» и «Волтес МГ Люкс» в сравнении с импортными аналогами представлены в табл. 3.

работы системы пылеприготовления при использовании углей ухудшенного качества Тепловые электростанции России в настоящее время вынуждены работать на непроектных углях или углях ухудшенного качества, что подразумевает изменение теплоты сгорания топлива, более высокие показатели влажности и зольности углей по сравнению с указанными в ГОСТах на данную марку. Одной из причин ухудшения качества углей считается увеличение степени механизации угледобычи [1], а также выработка наиболее качественных угольных пластов в разрезах давно эксплуатирующихся бассейнов. Переходу на сжигание непроектных углей на ТЭС способствуют также нарушение экономических связей между странами СНГ и регионами Российской Федерации, а также внедрение рыночных отношений в топливно-энергетическом комплексе.
Отклонение реальной теплоты сгорания от проектной составляет от 15 % для Кузнецкого угля до 30 % для Подмосковного.
Разработка новых месторождений также остро поставит вопрос о взаимозаменяемости углей при производстве тепловой и электрической энергии.
Перевод ТЭС на сжигание непроектного топлива с меньшей теплотой сгорания требует определения производительности устройств топливоподачи и пылеприготовления. Если располагаемая мощность их снижается, то возможно смешение нового топлива с проектным [2]. В любом случае изменение характеристик используемого топлива приводит к необходимости оценки эффективности работы систем топливоподачи и пылеприготовления.
Основные положения методики определения тепловой и термодинамической эффективности систем топливоподачи и пылеприготовления изложены в работе [3].
Составными частями методики являются:
— анализ внешних и внутренних связей системы по материальным и энергетическим потокам, выявление замкнутых контуров и определение оптимальной последовательности расчета схемы;
— тепловой расчет аппаратов, отдельных блоков и всей системы в целом;
— аэродинамический расчет основных аппаратов, газо-, воздухо- и пылепроводов;
— определение затрат электрической энергии на привод устройств;
— термодинамический расчет системы и определение термодинамической эффективности.
Рассмотрим основное содержание перечисленных этапов.
В результате анализа входящих в каждый элемент системы и выходящих из него потоков энергии и вещества строится информационная блок-схема (ИБС) [3].
ИБС представляет собой ориентированный граф, в котором вершинами являются элементы технологической схемы, а ребрами — технологические или энергетические потоки. Элемент оборудования в ИБС представляется в виде вычислительного информационного блока, в котором на основе заданных входных параметров определяются выходные. Значения параметров входных и выходных потоков любого элемента оборудования связаны между собой системой балансовых уравнений. Далее ИБС представляется в цифровой форме в виде сокращенной матрицы смежности, которая перемножается сама на себя для определения замкнутых контуров.
Так как практически любая сложная технологическая схема является замкнутой циклической, чтобы выполнить ее расчет, необходимо идентифицировать содержащийся в ней контур и разорвать обратные связи. Разрываемым может быть любой поток, входящий в контур, но в случае многоконтурной системы целесообразнее разрывать дугу, общую для нескольких контуров. При этом значительно сокращается объем вычислений.
Для определения минимального числа потоков, условный разрыв которых позволит провести расчет всей технологической схемы, применяется метод, использующий матрицы цикла. Основные показатели матрицы циклов — ранг контура и частота потока. В матрице цикла ранг контура соответствует числу потоков в контуре, а частота потока означает, сколько раз данный поток появляется в различных контурах. Таким образом, применение методов анализа структуры технологической схемы к системе топливоподачи и пылеприготовления ТЭС позволяет выявить наиболее оптимальную последовательность ее расчета.
Тепловой расчет системы топливоподачи и пылеприготовления выполняется с целью определения расходов теплоносителей на проведение основных процессов — размораживания и разгрузки топлива, сушки и пылеприготовления. Затраты теплоносителей на процесс размораживания угля в зимнее время определяются в зависимости от типа размораживающего устройства (тепляка). Как известно, на сегодняшний день существуют три основных типа данных устройств: конвективный, радиационный и комбинированный. В тепляке конвективного типа теплоносителем служит пар, подаваемый в калориферы для нагревания воздуха, который затем нагнетается в здание тепляка. Радиационный способ размораживания предполагает установку в тепляке излучателей различных типов — паровых, газовых и др. Тепляк комбинированного типа сочетает в себе вышеуказанные способы передачи тепла к вагонам с углем. Необходимое для размораживания топлива количество теплоты определяется из условия необходимости нагрева стенок вагонов, размораживания прилегающего к ним тонкого слоя угля и разогрев его до определенной температуры. При этом учитываются ограничения по допустимым температурам нагрева деталей вагонов. Одним из важных параметров процесса является время размораживания.
Тепловой расчет системы пылеприготовления проводится с целью определения расхода и температуры сушильного агента согласно нормативным материалам [4]. В приходную часть теплового баланса системы пылеприготовления входят такие составляющие, как теплота сушильного агента, теплота, выделяющаяся в результате работы мелющих органов, теплота воздуха, присосанного через неплотности оборудования при работе системы под разрежением. Подведенная к системе пылеприготовления теплота расходуется на испарение влаги топлива и на нагрев топлива, определяется также теплота уносимого из системы сушильного агента без учета энтальпии испаренной влаги и тепловые потери сушильно-мельничной установки. Тепловые потери определяются по участкам системы, для которых составляются отдельные тепловые балансы.
В конечном итоге определяется температура пылегазовой смеси, подаваемой в горелки котла. Определение подведенной к системе теплоты и полезной теплоты, затраченной на испарение влаги топлива и его подогрев, позволяет рассчитать тепловой КПД системы топливоподачи и пылеприготовления.
Однако тепловой КПД не может в полной мере отразить особенности процесса подготовки угля к сжиганию, так как при этом не учитываются затраты электрической энергии на привод механизмов топливоподачи и пылеприготовления, а также аэродинамическое сопротивление системы.
Задачу комплексной оценки эффективности работы системы можно решить с помощью термодинамического анализа, одним из методов которого является эксергетический. Для определения всех составляющих потока эксергии необходимо рассчитать затраты электрической энергии и аэродинамическое сопротивление аппаратов и участков системы. Если сушка угля осуществляется продуктами сгорания, то эксергия подводимого к системе сушильного агента будет включать в себя химическую эксергию продуктов сгорания.
Результирующим показателем термодинамического анализа можно считать термодинамическую эффективность системы топливоподачи и пылеприготовления, которая может быть выражена эксергетическим КПД системы. Эксергетический КПД представляет собой отношение эксергии потоков, определяющих полезный эффект системы, к эксергии всех потоков, подведенных к системе.
В данной работе рассматривается наиболее энергоемкий участок общей технологической схемы системы топливоподачи и пылеприготовления — сушильно-мельничная установка, на долю которой приходится более 80 % подводимой к системе эксергии.
В качестве примера рассмотрим замену экибастузского угля на кузнецкий уголь марок Д и Г для системы пылеприготовления с промежуточным бункером готовой угольной пыли, оборудованной молотковыми мельницами, где в качестве сушильного агента используется воздух. Характеристики углей представлены в табл. 1 [5].
Изменение основных показателей топлива может по-разному влиять на работу системы топливоподачи и пылеприготовления [6]. Увеличение влажности угля приводит к значительному росту затрат теплоты на сушку топлива, что может обеспечиваться повышением температуры сушильного агента или увеличением его расхода. Кроме того, возрастают затраты теплоты на размораживание топлива и электроэнергии на привод механизмов топливоподачи. Изменение низшей теплоты сгорания топлива приводит к увеличению или уменьшению расхода топлива через систему пылеприготовления. Коэффициент размолоспособности топлива Кло в сочетании с изменением влажности топлива на рабочую массу топлива Wр неоднозначно влияет на общую эффективность системы.
При определении тепловой и термодинамической эффективности важную роль играет теплота отработанного сушильного агента, допустимая температура которого за мельницей зависит от группы взрывоопасности топлива [7]. Экибастузский уголь относится к I группе взрывоопасности, т. е к наименее взрывоопасным топливам, критерий взрываемости его составляет Кт = 0,63, а температура сушильного агента за мельницей t2 = 130 °С. Заменяющие проектный уголь кузнецкие угли марок Д и Г относятся к III группе взрывоопасности с критерием взрываемости в диапазоне 1,52 — 3,40 и допустимой температурой за мельницей 70 °С.
Результаты определения составляющих эксергетического баланса, таких как эксергия подводимого к системе сушильного агента Е?са, затраты электрической энергии на измельчение топлива L’, эксергия влажного сушильного агента на выходе из системы пылеприготовления Е?? вл. в, эксергия готовой угольной пыли Е?? пл, эксергия теплового потока, затраченного на испарение влаги Е?? qисп, внешние Епот и внутренние??? потери эксергии, представлены в табл. 2. В последней графе для сравнения дан тепловой КПДт системы пылеприготовления.
Изменение потоков эксергии на входе и выходе из системы пылеприготовления, а также внутренних потерь эксергии и эксергетического КПД в зависимости от используемого угля представлены на диаграмме (см. рисунок).
Анализ результатов расчета показывает, что, несмотря на существенно большую теплотворную способность заменяющих топлив, значительное увеличение влажности приводит к резкому уменьшению термодинамической эффективности системы.
Список литературы 1. Говсиевич Е. Р. Алешинский Р. Е. Об использовании непроектных углей на тепловых электростанциях // Энергетик. — 1997. —
№ 7. — С. 11 – 12.
2. Капельсон Л. М. Организация и проведение опытного сжигания непроектного топлива // Электрические станции. — 2001. — № 5. —
С. 16 – 21.
3. Назмеев Ю. Г., Мингалеева Г. Р. Системы топливоподачи и пылеприготовления ТЭС:
Справ. Пособ. — М.: Издательский дом МЭИ, 2005. — 480 с.
4. Расчет и проектирование пылеприготовительных установок котельных агрегатов. —
М. — Л.: ЦКТИ, 1971. — 309 с.
5. Гаврилов А. Ф., Гаврилов Е. И. Экологические аспекты замещения экибастузского угля кузнецкими углями на ТЭС России // Теплоэнергетика. — 2004. — № 12. — С. 23– 27.
6. Векслер Ф. М. и др. Влияние изменений основных показателей непроектных углей на работу узлов и агрегатов пылеугольных тепловых электростанций // Электрические станции. — 2003. — № 4. — С. 36 – 41.
7. РД 153-34.1-03.352-99. Правила взры