Прежде чем поговорить об очистке масла, рассмотрим историю появления и развития смазочных материалов.

Точно сказать, когда появился первое вещество, выполняющее функцию смазывания сложно. Предполагается, что случилось это приблизительно в то время, когда люди начали использовать первые инструменты труда. В Древнем Египте оливковое масло применялось для снижения трения при перемещении каменных материалов и дерева, использующихся в строительстве больших сооружений. После появления трамваев для смазывания их колесных осей применяли жир животных.

В результате изобретения более сложных механизмов, изготовленных из металлов, начали использоваться и новые смазочные масла – рапсовое, касторовое и арахисовое. Однако, по эффективности они не превосходили предыдущие варианты, поскольку применялись исключительно на основе практического и личного опыта, а не научных исследований.

Революция в сфере смазочных материалов случилась в ХIХ веке и была связана с началом бурения нефтяных скважин на территории США. Удалось установить, что при использовании не чистого китового жира, а его смеси с нефтью можно продлить срок службы прядильных и ткацких станков как минимум на 10 лет.

В ХХ веке отрасль смазочных материалов развивалась более интенсивно, что было вызвано появлением сложных механизмов и машин: автомобилей, самолетов, дизельных поездов, кораблей, ракет и др. Масла на нефтяной основе заняли прочные позиции. Изобретаются селективная очистка масел, гидрокрекинг и гидроизомеризация.

Сейчас промышленные масла представлены разными видами, каждый из которых находит применение в определенной отрасли промышленности:

• трансмиссионные;
• гидравлические;
• турбинные;
• электроизоляционные;
• индустриальные;
• компрессорные и др.

Когда возникает необходимость в очистке масла

В зависимости от оборудования, в котором используются минеральные масла, они могут выполнять различные функции. Это смазывание, отвод тепла, изоляция токоведущих частей, защита от коррозии, очистка поверхности и др. Но почти в каждом случае маслу приходится работать в тяжелых условиях, которые характеризуются высоким давлением и температурой, большим трением, воздействием влаги и кислорода воздуха, загрязнением твердыми частицами. В результате происходит интенсивное старение масла, сопровождающееся ухудшением эксплуатационных свойств. Грязное масло не способно нормально выполнять необходимые функции, поэтому должно быть очищено или заменено новым.

С экономической точки зрения очистка отработанного масла является более выгодной мерой, так как позволяет поддерживать эксплуатационные свойства масла на необходимом уровне и использовать его как можно дольше. Чем длиннее жизненный цикл масла, тем больше денег экономиться на закупках новых нефтепродуктов. Но все равно наступает момент, когда обычной очистки недостаточно и необходимо восстановление отработанного масла.

Виды примесей, влияющих на свойства промышленных масел

Рассмотрим основные виды примесей, оказывающие отрицательное влияние на свойства промышленных масел.

Редкое масло не содержит механических примесей. По своей природе – это твердые частицы, образующиеся в результате разрушения конструкционных материалов: металлические опилки, стружка, кусочки резины, волокна изоляционных материалов и т.п. Механические примеси увеличивают способность масел к образованию пены. Частицы отдельных металлов могут выступать в качестве катализаторов процессов окисления. Известно много случаев, когда именно механические примеси становились причиной выхода из строя, простоев и дорогостоящих ремонтов промышленного оборудования.

Еще один вид нежелательной примеси – вода. Она может попадать в масло из двух источников. Внешний – это атмосфера, и внутренний – выделение в результате процессов старения, протекающих в самом масле. Наличие воды интенсифицирует коррозионные процессы, увеличивает вероятность пенообразования и окисления, а также ухудшает смазывающие способности масла.

Нежелательно наличие в промышленных маслах и газов. Например, в электроизоляционном масле под воздействием приложенного напряжения растворенный газ превращается в пузырьки, которые снижают электрическую прочность жидкой изоляции. Это связано с тем, что электрическая прочность газов при атмосферном давлении меньше, чем у масла. Поэтому разряд проходит в первую очередь через пузырек и только затем – через масло. Как и вода, воздух также оказывает интенсифицирующее воздействие на процессы коррозии и пенообразования.

Еще один вид загрязнений – это продукты, образующиеся в масле в результате процессов окисления и старения. В их состав входят функциональные группы, которые соответствуют фенолам, кислотам, спиртам, перекисным соединениям и др. В силовых трансформаторах осадки, состоящие из продуктов старения масла, оседают на обмотках и существенно усложняют охлаждение его активной части.

Обслуживание масла включает его очистку и регенерацию. Очистка масла позволяет удалять из масел механические примеси, влагу и газы. Для удаления продуктов старения используются технологии регенерации.

Методы очистки масел

Все известные на сегодня методы очистки масел делятся на три типа:

• физические;
• химические;
• физико-химические.

Физические способы очистки масел подходят для тех случаев, когда химические свойства масел не претерпели существенных изменений и позволяют удалять механические примеси и воду.

Наиболее простым из физических методов с точки зрения технической реализации можно считать отстаивание. Для этого используются специальные емкости (отстойники), в которые помещается требующее очистки масло. Так как вода и механические примеси имеют плотность, превышающую плотность масла, с течением времени под действием силы тяжести они будут оседать ко дну. После этого их можно слить из емкости. Чтобы ускорить длительность отстаивания можно снижать вязкость масла путем его нагрева до температуры 35-40°С. Основной недостаток отстаивания заключается в невозможности полного удаления механических примесей и воды.

Фильтрация масла используется для частичного удаления механических примесей и заключается в пропускании масла через пористые перегородки (фильтры). Эффективность фильтрации зависит от исходной степени загрязнения и наличия стадии предварительной очистки, которая может выполняться фильтром грубой очистки или с помощью других методов (отстаивание или центробежная очистка).

Для частичного удаления воды и механических примесей может использоваться центробежная очистка масла. Она базируется на центробежных силах, воздействие которых позволяет разделить обрабатываемое масло на несколько слоев, одним из которых является непосредственно чистое масло, а двумя другими – вода и механические примеси. Так работает центрифуга для трансформаторного масла.

Химические методы очистки трансформаторного масла базируются на реакциях, которые происходят между загрязняющими примесями и вводимыми реагентами. В результате реакций образуются вещества, удаление которых требует намного меньше усилий. Среди часто используемых химических методов выделяют сернокислотную очистку и гидроочистку.

При кислотной очистке масла чаще используют серную кислоту, которая вступает в реакцию с нежелательными компонентами. После этого происходит выпадение в осадок асфальто-смолистых соединений, ненасыщенных углеводородов и других веществ под общим названием «кислый гудрон», который легко можно отделить от масла. Для завершения очистки используют специальные щелочи, нейтрализующие остатки кислоты и кислого гудрона.

С помощью гидроочистки можно снижать концентрацию в масле серы и соединений, в состав которых входит кислород. Суть данного процесса сводится к воздействию на нежелательные вещества водородом при высокой температуре и давлении.

Среди физико-химических методов очистки масел стоит выделить коагуляцию, адсорбцию, селективную и ионно-обменную очистки.

Коагуляция используется для повышения эффективности очистки с помощью фильтрации или отстаивания. В масло вводят специальные вещества, которые способствуют укрупнению загрязняющих частиц, находящихся в коллоидном и мелкодисперсном состоянии. Более крупные примеси гораздо проще затем отфильтровать с помощью фильтра или осадить на дно бака-отстойника. На эффективность коагуляции влияют следующие факторы:

• количество вводимых укрупнителей (коагуляторов);
• длительность контакта коагуляторов с маслом;
• температура масла;
• способ перемешивания коагуляторов с маслом.

Адсорбционная очистка базируется на взаимодействии масла со специальными веществами (адсорбентами). Адсорбенты проявляют высокую поглотительную активность в отношении загрязнений и задерживают их в своих порах. Вид адсорбента выбирается исходя из характера решаемой задачи. Если необходимо удалить из масла воду – используется цеолит. Силикагели подходят для извлечения кислотных составляющих. Фуллерова земля хорошо поглощает продукты старения масла. Адсорбенты бывают природные и искусственные. В первом случае они добываются за счет разработки новых месторождений, а во втором – синтезируются в лабораторных условиях.

 Выделяют три подвида адсорбционной очистки масла:

• контактный;
• перколяционный;
• метод противотока.

В первом случае перемешивают масло и измельченный адсорбент. После того, как адсорбент насытился примесями, его отделяют от масла. При перколяционном методе масло пропускают через слой адсорбента, а метод противотока предусматривает движение адсорбента и масла навстречу друг другу.

Селективная очистка – это использование специальных растворителей, которые обладают свойством выборочного воздействия на компоненты масла: влияют только на вредные примеси и оставляют без изменений полезные составляющие. В наиболее простом случае селективная очистка масла проходит по схеме «смешивание-отстаивание-отгон растворителя». В качестве растворителей применяются ацетон, фурфурол, смесь фенола с крезолом, нитробензол и др.

Еще один физико-механический метод очистки масла основан на применении ионно-обменных смол. Данные вещества могут захватывать из масла ту часть примесей, которая в растворенном состоянии может диссоциировать на ионы. По принципу реализации ионно-обменная очистка напоминает адсорбционную очистку, поскольку может выполняться или посредством перемешивания, или перколяции.

Адсорбент для очистки трансформаторного масла

Процессы очистки масел

В оборудовании компании GlobeCore используются следующие процессы очистки масел:

• нагрев;
• фильтрация;
• вакуумная очистка масла;
• взаимодействие масла с адсорбентом.

Первый процесс очистки масел вытекает из разности температур кипения воды и масла. Если вода кипит при 100°С, то, например, трансформаторное масло – при более, чем 300°С. Таким образом, можно испарять влагу из масла и затем удалять ее с использованием конденсации.

Система фильтрации обычно предусматривает наличие нескольких степеней фильтрации. Сначала в фильтре грубой очистки удаляются более крупные механических примеси, затем масло окончательно очищается, проходя через фильтр тонкой очистки. Тонкость фильтрации выбирается, исходя из степени загрязнения масла и существующих нормативных требований. Таким образом может осуществляться, например, фильтрация трансформаторного масла.

Для дегазации и удаления влаги используется воздействие вакуума. Маслоочистительное оборудование GlobeCore может содержать одно- или двухступенчатые вакуумные системы. В первом случае функционирует один вакуумный насос и создается низкий вакуум (давление 760 мм.рт.ст.-10 мм.рт.ст.). Такие системы используются для очистки электроизоляционных масел негерметичных трансформаторов, а также других типов масел (турбинных, индустриальных, гидравлических и др.). Во втором случае форваккумный насос и насос Рутса создают глубокий вакуум (давление 10 мм.рт.ст.-0 мм.рт.ст.), который необходим для обработки масла, предназначенного для использования в герметичных трансформаторах.

Взаимодействие масла с адсорбентом Фуллерова земля позволяет выполнять то, без чего невозможна регенерация – удалять продукты окисления и старения. Фуллерова земля является природным адсорбентом, свойства которого многократно восстанавливаются для повторной очистки масла.

Вакуумная камера с насадками для очистки и сушки трансформаторного масла

Какие бывают системы очистки масел

Масло может очищаться от механических примесей не только с помощью фильтров грубой и тонкой очистки, но и отдельных систем – фильтр-прессов. Основной составляющей фильтр-пресса является пористая среда, через которую под большим давлением насос прокачивает обрабатываемое масло. Во время прохождения через такую среду механические примеси размером более 10-15 мкм задерживаются в капиллярах.

Еще одной системой очистки масел можно считать вакуумную камеру. В зависимости от способа дегазации и дегидратации масла она имеет конструктивные особенности. Один из вариантов – это распыление увлажненного масла в вакуумную камеру с помощью форсунки. При этом происходит отделение паров воды, которые удаляются из камеры вакуумным насосом. А капли сухого масла попадают на дно камеры. Второй вариант – размещение в вакуумной камере специальных насадок, по поверхности которых тонким слоем стекает масло. В качестве насадок могут использоваться, например, кольца Рашига, спиральные кольца и т.п. По второму методу часто реализуется сушка трансформаторного масла.

Системы типа адсорбер – это специальные устройства, в которых происходит процесс поглощения примесей адсорбентом из масла. Обычно это цилиндрическая емкость, в которую засыпается адсорбент – цеолит, силикагель или отбеливающая глина. После насыщения адсорбент или меняется новым, или реактивируется.

Системы очистки масел, построенные по типу отстойника, представляют собой объемные баки. Внизу может располагаться кран, с помощью которого аккуратно сливается отстоявшаяся часть масла.

Основной частью центрифуги является барабан. В нем располагаются тарелки, которые крепятся к валу параллельно друг другу. Расстояние между тарелками очень маленькое, что позволяет разделить масло на несколько тонких слоев, повысив таким образом эффективность центробежной очистки.  По такому принципу работает центрифуга для трансформаторного масла.

Установки для очистки трансформаторных масел

Компанией GlobeCore выпускаются следующие установки:

• центрифуга для очистки масла CMM-2,2С;
• станция масляная мобильная СММ;
• маслоочистительная установка СММ-CF;
• установка фильтрации масел CFU;
• установка для сушки масла MCU;
• установки адсорбционной очистки CMM-R;
• установка осветления топлива UVR.

Станция масляная мобильная CMM работает с применением принципов нагрева, фильтрации и воздействия вакуума. За счет этого достигается комплексная обработка масла с удалением из него механических примесей, воды и газов. В установках СММ-CF используется два вида фильтров: предварительный – для удаления механических примесей и фильтр-коагулятор – для удаления воды. С помощью данного оборудования обеспечивается сушка масла с содержанием влаги до 50% и даже больше. Очиститель масла CFU хорошо подходят для случаев, когда необходимо очищать трансформаторное масло только от механических примесей. Обработка масла достигается за счет его перекачки через патронные фильтры.

Адсорбционная очистка масла представлена установками типа MCU, CMM-R и UVR. MCU могут работать как с цеолитом, так и с силикагелем. В первом случае достигается глубокое обезвоживание трансформаторных масел, а во втором – еще и удаление кислотных составляющих. Установки CMM-R обеспечивают не только комплексную очистку, но и регенерацию трансформаторного масла, включая финишную стабилизацию антиокислительными присадками. Также возможно удаление серы. В качестве адсорбента используется отбеливающая глина, которая может многократно реактивироваться без извлечения из CMM-R. При подключении установки непосредственно к трансформатору масло начинает циркулировать по замкнутому контуру, обеспечивая таким образом восстановление изоляции.

В установках очистки масел UVR используется другой вид адсорбента, для реактивации которого необходимо другое оборудование. Но если CMM-R может обрабатывать только трансформаторные масла, то UVR более универсальна, поскольку с ее помощью выполняется не только регенерация масел разных типов, но и очистка топлива, осветление отработанного масла.

Таким образом, с помощью оборудования GlobeCore осуществляются:

• очистка трансформаторного масла;
• очистка гидравлического масла;
• очистка индустриального масла;
• очистка турбинного масла;
• регенерация и восстановление трансформаторного масла.

Установки очистки масла GlobeCore: основные преимущества

Установки очистки масла производства компании обладают следующими преимуществами:

• адаптация размеров под перевозки различными видами транспорта (водным, воздушным и наземным);
• универсальность. Кроме непосредственно очистки масла установки могут выполнять и другие операции, например, вакуумирование или сушка изоляции трансформаторов;
• мобильность. Установки очистки масла могут выпускаться на колесах, на прицепе, в контейнере и т.д. Это позволяет проводить очистку масла и ремонт масляных трансформаторов в полевых условиях;
• энергоэффективность. Выбор всех составных частей в процессе проектирования оборудования осуществлен таким образом, чтобы они потребляли как можно меньше электроэнергии при сохранении высоких показателей обработки масла;
• безопасность. Установки оборудованы системами защиты от нежелательных ситуаций, которые могут возникнуть в процессе обработки масла (образование пены, утечки и т.д.);
• простота обслуживания и эксплуатации. В большинстве случае для работы с установками очистки масла достаточно одного оператора;
• широкий выбор дополнительных опций. Для удобства Заказчика компания GlobeCore может дополнять возможности оборудования (управление с помощью мобильной связи, регенерация масла в трансформаторах под напряжением, счетчик механических частиц и др.).

Что делать, если восстановление отработки масла не помогает

Рабочий ресурс масла все же не вечный. Мы можем продлить срок службы, используя очистку и регенерацию, но при полной потере эксплуатационных свойств будет необходима утилизация масла или переработка отработанного масла. При выборе способа утилизации следует руководствоваться критерием наименьшего вреда для окружающей среды. Переработка заключается в извлечении из отработанного масла полезных фракций, которые используются для производства других нефтепродуктов.