Balakovskaya - Вспомогательные системы РО

211

Во всех режимах работы все имеющие место масляные протечк и поступают в TA20B02, затем насосом TA20D04 откачиваются в бак TA20B01.

При заполнении TA20B01 масло из него откачивается насосами TA20D01,02 на ММДХ или при превышении радиоактивности масла, на очистку в спецкорпус. В случае необходимости аварийног о дренирования масла из баков YD50,60B01 или TK91,92,93B01 они опорожняются в бак аварийного слива TA20B01 с последующей откачкой на ММДХ или СК.

До 1991 года потоки связи системы ТА со спецкорпусом из-за отсутствия обоpудования не использовались, однако в насто ящее после введения оборудования ХТРО переработка радиоакти вного масла стала возможной.

Фактически система является комплектом узлов с индивиду альными функциями, объединенных в общий комплекс.

Природа нефтяного турбинного масла

Турбинное масло является продуктом переработки нефти - сл ожной смеси углеводородов различного строения и происхождени я. После отгона из нефти легкокипящих бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций образуется остаток -мазут, продуктом в акуумной перегонки которого являются масляные дистилляты. Турбин ное масло получается путем специальной очистки указанных дистилл ятов с целью удаления тех компонентов, которые ухудшают стабиль ность масла, повышают коррозионную агрессивность, снижают теку честь.

Способ очистки дистиллятов в значительной мере влияет на качество масла. Наибольшее применение находит СЕЛЕКТИВНАЯ очистка, заключающаяся в избирательном извлечении растворителем из дистиллятов “нежелательных” компонентов: смол, сернисты х и азотистых соединений, некоторых углеводородов и сероугл еродов и др. Твердые парафины удаляются при обработке сырья карбам идом, ацетоном, бензолом с последующей фильтрацией.

ГИДРОГЕНИЗАЦИОННАЯ очистка (гидроочистка) включает обработку масла водородом, под воздействием которого сернистые сое динения в присутствии катализаторов преобразуются в сероводоро д, удаляемый с газообразными продуктами.

Завершающей “шлифующей” операцией является ЗЕМЕЛЬНАЯ очистка, то есть контактная обработка масла отбеливающим и глинами, оксидом алюминия или другими адсорбентами.

Многолетний опыт производства и применения масла показы вает, что использование совершенных методов перегонки нефти и очи стки дистиллятов не позволяет получить смазочные материалы, п олностью удовлетворяющие требованиям современных турбоагрегато в. Поэтому для улучшения эксплуатационных свойств базовых масел вводят композиции присадок, являющихся обычно продуктам и химического синтеза.

На энергоблоках Балаковской АЭС применяется нефтяное ту рбинное масло марки Тп-22С:

Тп-22С - турбинное масло, вырабатываемое на Ферганском НПЗ по улучшенной технологии из западно-сибирских нефтей ; содержит композицию присадок (0,8% ионола; 0,02% ингибитора коррозии В-15/41; 0,02% деэмульгатора ДПК-157); содержание серы до 0,5%. Цифра “22” означает кинематическую вязкость, сСт, при температуре 50 0Ñ.

До 1980 года основным турбинным маслом, находящимся в эксплуатации на тепловых и атомных электростанциях, было масло Тп-22. В настоящее время на ТЭС и АЭС поставляется дистиллят ное масло Тп-22С селективной очистки с последующей гидроочист кой.

212

Физико-химические и эксплуатационные свойства масла

Теплопроводность

Турбинное масло - плохой проводник теплоты. Теплопроводно сть воды в 4-5, а стали в 500 раз выше, чем масла.

Вязкость масла

Одним из важнейших свойств турбинных масел является вязк ость - объемное свойство жидкости оказывать сопротивление относительному перемещению ее слоев. Вязкость влияет на н есущую способность масляного слоя в подшипниках; от нее зависят потери мощности на трение в насосах, опорах скольжения; вязкость определяет утечку масла через уплотнения, пропускную спо собность маслопроводов и дроссельных элементов, скорость отстоя м асла от примесей в баке и др.

С понижением температуры масло постепенно загустевает, е го подвижность снижается, а вязкость растет. Вязкость масел возрастает с повышением давления.

Во время эксплуатации турбины вязкость масла изменяется из-за окисления, загрязнения, зашламления, обводнения и аэрации . Растворенные продукты старения масла, как правило, облада ют большей вязкостью. Частично вязкость масла увеличиваетс я за счет испарения летучих фракций. Вода, растворенная в масле, пра ктически не влияет на его вязкость. Воздух и другие газы, растворенн ые в масле, несколько снижают вязкость.

Аэрация масла

При работе турбины масло перемешивается с газами: атмосфе рным воздухом, водородом, газообразными продуктами окисления . Наибольший контакт образуется между маслом и воздухом, поскольку масляные системы паровых турбин не герметизир ованы. Часть воздуха растворяется в масле, другая часть образует механическую смесь.

Растворимость газов в масле

При нормальных температуре и давлении турбинное масло мо жет содержать растворенный воздух в количестве до 8-12% своего объема. С увеличением давления растворимость газов, в том числе и воздуха, в масле увеличивается. При растворении воздуха в масле соотношение между входящими в состав воздуха газами изме няется.

Так, при нормальной температуре атмосферный воздух содер жит азота и кислорода соответственно 78 и 21 объемных долей. В мас ле же растворяется азота 68, а кислорода - 32 объемных долей. При снижении давления выделяющийся из раствора воздух будет содержать кислорода примерно на 40-50% больше, чем он содержится в атмосферном воздухе. Вследствие этого значи тельно повышается взрывоопасность таких масляных паров. С повыш ением температуры растворимости воздуха и его компонентов (азо та, кислорода) изменяются по сложным зависимостям.

При нагреве герметизированного объема масла концентрац ия растворенного кислорода при температуре 115-150 ÎС резко уменьшается и при охлаждении не восстанавливается, что ук азывает на протекание бурной реакции окисления.

213

Деаэрируемость масла

Скорость выделения воздуха замедляют антипенные присад ки. Огнестойкие масла хуже, чем нефтяные, освобождаются от пу зырьков воздуха. Весьма заметно ухудшается деаэрируемость масла с увеличением его кислотности.

Обводненное масло, еще не успевшее окислиться, деаэрирует ся так же хорошо, как и свежее, а в отдельных случаях деаэрированнос ть обводненного масла даже повышается. Однако по мере старен ия масла вредное влияние воды на деаэрируемость резко возра стает, что уже не проходит незамеченным при эксплуатации.

Некоторые частицы шлама прочно прилипают к воздушным пузырькам и вместо свободного осаждения, наоборот, вынося тся в пенный слой. С течением времени пена разрушается, а грязев ые частицы снова опускаются вниз до очередной встречи с пузы рьками воздуха.

Гигроскопичность масла

Масло способно поглощать воду и водяные пары из окружающе й среды. Гигроскопичность турбинного масла незначительна , но она оказывает большое каталитическое воздействие на процес сы старения масла.

Нагрев масла при неизменных температурах и влажности окружающего воздуха сопровождается осушкой масла. Наобо рот, при охлаждении масла часть ранее растворенной воды выделяет ся в виде мелких капель, образуя эмульсию “вода в масле”.

Наличие в масле продуктов окисления и кислот ведет к повы шению гигроскопичности масла. Поэтому масло, недостаточно очищ енное или сильно окисленное в процессе эксплуатации, труднее по ддается обезвоживанию.

Эмульгируемость масла

Попадание воды в масло - распространенное явление при эксплуатации масляных систем. Крупные включения воды опу скаются на дно маслобака, откуда могут быть удалены. Однако в ряде с лучаев турбинные масла при обводнении образуют стойкие эмульси и, нежелательные по следующим причинам:

повышенная вязкость эмульсии может ухудшить условия течения масла по трубопроводам, спровоцировать вибрацию валов смазываемых механизмов, создать отклонения от расчетных режимов гидродинамической смазки подшипников; масло перестает быть однородным, ухудшаются его смазочны е свойства;

вода усугубляет окисление масла, ржавление смазываемых деталей, эрозионный износ и окисление баббита.

Для систем, работающих на обводненном масле, характерны ч астые доливки свежего масла. Периодический слив отстоявшейся в баке воды всегда сопровождается потерями той части эмульгиро ванного масла, которая собирается на границе раздела между водой и маслом.

Эмульсия не является стабильной системой. Однако время, необходимое для разделения фаз эмульсии, может различать ся очень сильно: в пределах от нескольких секунд до многих часов (и даже суток).

Образованию эмульсии, сохранению ее устойчивости к разру шению способствуют механические примеси и различные загрязни тели.

Вода легко обнаруживается в светлом турбинном масле, кото рое мутнеет от воды при нормальной температуре.

214

Старение масла

В процессе эксплуатации маслосистем масло постепенно претерпевает глубокое изменение, которое обычно характе ризуется понятием “старение”, включающим изменения его химически х и физических свойств. Химическую основу турбинных масел составляют углеводороды. Старение масла происходит в рез ультате контакта углеводородов с кислородом воздуха, стимулируе тся каталитическим действием воды и металлов и быстро прогре ссирует с повышением температуры.

В результате окисления масла повышается его плотность и в язкость, ухудшается деэмульгирующая способность, образуются рас творимые в масле и летучие кислые продукты, обуславливающие коррози онную агрессивность масла; плотные продукты окисления выпадаю т в осадок; появление смол приводит к потемнению масла.

Известно, что во всех случаях, когда в масле отсутствуют ки слород и вода, никаких окислительных реакций не происходит. На окислительные процессы в большой степени влияет скорост ь диффузии кислорода. Распыливание, разбрызгивание, вспени вание масла создают условия для интенсивного растворения кисл орода вплоть до получения равновесной концентрации (около 4% объемных долей для нефтяного турбинного масла), при котор ой старение протекает с максимальной скоростью.

Окисление масла, хотя и замедленное, происходит при комна тной температуре и даже при температуре ниже 0 0С. При высоких температурах способность масла к окислению настолько ве лика, что достаточно следов кислорода, чтобы началось интенсивное образование кислых продуктов. Известно, что повышение тем пературы на каждые 10 0С сверх 110 0С ускоряет реакцию окисления приблизительно в два раза.

Продукты окисления могут сами по себе служить катализато рами старения масла. Из опыта эксплуатации известно, что добав ление свежего масла к окисленному и зашламленному не приостана вливает, а, наоборот, вызывает усиленное окисление полученной смес и.

Посторонние примеси в масле

Под общим понятием посторонних примесей имеют в виду нежелательные продукты, снижающие эксплуатационные сво йства масла. Механическими примесями считают все нерастворенн ые вещества, находящиеся в масле в виде ЗАГРЯЗНЕНИЙ или ОСАД КОВ, которые могут быть задержаны при фильтровании:

ЗАГРЯЗНЕНИЯМИ называют посторонние вещества, которые те м или иным путем попали в масло и не вступили с ним в химическое соединение (пыль, волокна тряпок и др.). ОСАДКАМИ называют нерастворенные продукты распада или старения масла, а также продукты реакции оксидов металлов с органическими кислотами.

Различные механические примеси (осадки и загрязнения) вс егда перемешаны между собой и представляют обычную липкую мас су, обогащенную оксидами железа, мылами, смолами. Такая смесь называется ШЛАМОМ. Многие компоненты шлама растворимы в горячем масле, но выпадают в осадок при охлаждении. Наблюд аются случаи, когда горячее и внешне совершенно прозрачное масл о при циркуляции через маслоохладители оставляет на холодных стенках трубок обильный шлам, бывший до этого в растворенном сост оянии.

На различной растворимости части шлама в горячем и холодном масле основан и способ его выявления: отбирается проба ма сла из работающей маслосистемы и постепенно охлаждается до 12-15 0С. Помутнение масла будет свидетельствовать и о наличии в не м растворимого шлама. Такое масло считается ненадежным, и е го следует сменить при первой возможности.

С увеличением концентрации механических примесей в масл е возрастают силы трения, ускоряются процессы окисления и разложения масла, повышается коррозионно-механическое изнашивание поверхностей трения.

215

Специфическим загрязнителем масла является сера. Активн ой (свободной) серы в масле обычно не бывает. Сернистые соеди нения в зависимости от их строения по-разному влияют на эксплуата ционные свойства масел, но в некоторых случаях при старении масла образуются агрессивные кислоты, включая серную, вызывающ ую коррозию оборудования.

Прозрачность и цвет масла являются важнейшими характери стиками, по которым можно качественно судить о содержании посторо нних примесей. Свежие турбинные масла обычно светлого цвета с желтоватым оттенком. Несколько темнее цвет у сернистых ма сел. Характерна зеленая подцветка у гидроочищенных масел. Эксплуатационное масло под влиянием смол, осадков и загря знений темнеет, приобретает различные тона вплоть до темно-красн ого. Цвет масла с присадками зависит от типа присадок. Быстрое и сил ьное потемнение масла указывает на его быстрое изнашивание. Од ним из показателей хорошей очистки масла является наличие флюоресценции (отсвечивания).

Если рассматривать свежее масло в проходящем свете, то на его поверхности всегда бывает голубоватое или зеленоватое отсвечивание. Масла Тп-22 и Тп-22С обладают специфической ярк о- зеленой флюоресценцией (иногда с синеватым оттенком). В окисленных, загрязненных маслах флюоресценция выражена слабо (матовая или слегка голубоватая) или совсем отсутствует.

Описание оборудования системы маслоснабжения РО

Маслобак сбора протечек масла ТА20В02

219

Контроль качества масла, используемого в системе маслоснабжения РО

Используемые в маслосистемах РО турбинные масла Т-22 и Тп-22 изготавливаются из маслозернистых нефтей с кислотоземе льной очисткой, получаемые в РО из ММДХ турбинные масла должны и меть следующие характеристики:

Технические характеристики турбинных масел Т-22 и Тп22

В процессе эксплуатации работающее, отрегенерированное , осушенное или очищенное масло должно удовлетворять следующим нормативам:

Эксплуатация, контроль и управление системой маслоснабжения РО

Все маслонасосы имеют показывающие манометры на всасе и н апоре. Баки снабжены сpедствами контpоля уpовня. Насосы ТА20Д01,02 управляются с местного щита НК09 в помещении А-113. Насос ТА20Д04 управляется с местного щита НК15 в пом. А-020 и имеет трехпозиционный переключатель вида работы: “Ручное”, “Ав томат”, “Отключено”.

Насос ТА20Д03 управляется с панели БЩУ НУ-10. Коммутационная аппаратура управления и блокировок находится в шкафу НZ-78 н а несистемном УКТС БЩУ. Информация по насосу может вызывать ся на дисплей оператора БЩУ по запросу.

Маслобак ТА20В01 снабжен смотровым стеклом контроля уровня и сигнализацией заполнения, выведенной на свето-звуковое т абло БЩУ “Уровень бака аварийного слива масла высок” (панель НУ-10 Б ЩУ). Датчик уровня индукционного типа - УЖИ.

Маслобак ТА20В01 по проекту снабжен аналогичными УЖИ для автоматического включения и отключения насоса ТА20Д04 по соответственно высокому и низкому уровню в баке.

Система маслоснабжения РО находится в оперативном веден ии НСРЦ и оперативном управлении СИЭРО. Нормальное состояни е маслосистемы ТА - резерв с возможностью автоматического

включения насоса ТА20Д04 и готовностью остальных узлов и220 компонентов к выполнению своих функций. Ввиду пожароопас ности помещения системы маслоснабжения РО должны быть закрыты на замок. Ключи должны находиться на рабочем месте ОРО/СОРО в пом. А-216.

Эксплуатация в режиме ожидания заключается в контроле си стемы оператором в ЗСР путем периодических обходов. Осмотр оборудования и трубопроводов системы TA производится ИЭРО , СОРО и ОРО. При осмотре контролируется:

состояние трубопроводов, арматуры, их опор и подвесок; положение арматуры, наличие пломб на пломбируемой арматуре; наличие и исправность КИП;

изменение уровней масла в маслобаках вследствие протече к или проводимых операций.

неорганизованные протечки не допускаются, пролитое масл о необходимо убрать немедленно.

протирка оборудования и поддонов от масла проводится ежесменно.

наличие средств пожаротушения. При этом проверяется их комплектность, срок очередной проверки, наличие пломб. отсутствие протечек в поддоны и на электрооборудование и з дренчеров системы аварийного пожаротушения; закрытое положение трапных вентилей в помещениях маслосистем.

При появлении необходимости на оборудовании маслосисте мы РО TA также могут быть реализованы следующие эксплуатационны е режимы:

заполнение маслосистем TK90, YD50,60 от ММДХ (СК); сбоp пpотечек масла;

удаление отpаботанного масла; замена масла в маслосистемах ТК90;

замена масла в маслосистемах YD50,60; очистка масла на установке ПСМ-2-4;

опpобование обоpудования с пpовеpкой блокиpовок; вывод обоpудования в pемонт и ввод из pемонта.

Эти режимы являются основными для системы ТА и характерны в наибольшей степени для периодов ремонта блока. Также они возникают в случае отклонения качества масла в системах Т К90, УД50,60 от установленных норм.

С точки зрения ликвидации возгораний в помещениях маслос истем подпиточных насосов и маслосистем ГЦН значение системы TA очень важно, поскольку при этом во избежание образования большо го пожара масло из соответствующего маслобака должно быть сдренировано в TA20B01.

В маслосистемах ГЦН для реализации этого имеется по одном у дренажу с электроприводной арматурой TA20S04,05 из баков YD50,60В01, в случае пожара после открытия указанной арматуры масло самотеком сливается в бак TA20B01.

В маслосистемах подпиточных насосов для реализации этог о имеется по одному дренажу с электроприводной арматурой TA20S01,02,03 из баков TK91,92,93В01, в случае пожара после открытия указанной арматуры из-за более высокой геодезич еской точки расположения бака TA20B01 для слива масла используется насос TA20D03.

Заполнение элементов маслосистем маслом производится п о письменному распоряжению начальника РЦ (ЗНРЦ по эксплуат ации). Прием масла в реакторное отделение с ММДХ или СК разрешае тся проводить после получения паспорта на масло, качество кот орого должно соответствовать требованиям, изложенным в предыд ущем pазделе.

Все операции по приему и удалению масла должны отражаться в оперативном журнале и журнале рапортов НСРЦ с указанием источника поступления масла, места, куда принимается или удаляется масло, номера паспорта на масло.

Откачка отработанного масла из TA20B01 производится насосом TA20D01 (TA20D02) на спецкорпус или в ММДХ на основании химанализов на отработанное масло. При радиационном