СТО Газпром 2-2.4-134-2007

 

  Главная       Учебники - Газпром      СТО Газпром 2-2.4-134-2007

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СТО Газпром 2-2.4-134-2007

 

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ГАЗПРОМ"

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ"

Общество с ограниченной ответственностью "Информационно-рекламный центр газовой промышленности"

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

ДОКУМЕНТЫ НОРМАТИВНЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ОАО "ГАЗПРОМ"

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ

СТО Газпром 2-2.4-134-2007

ОКС 71.040.50

Дата введения - 2008-01-25

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий "ВНИИГАЗ"

2 ВНЕСЕН Управлением по транспортировке газа и газового конденсата Департамента по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО "Газпром"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Распоряжением ОАО "Газпром" от 20 июня   2007 г. № 162 с 25 января 2008 г.

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Введение

Важнейшим эксплуатационным свойством смазочных масел является их способность противостоять окисляющему действию кислорода воздуха при контакте с нагретыми до высокой температуры металлическими поверхностями в процессе работы газоперекачивающих агрегатов, так как именно окисление масла приводит к изменению всех его физико-химических свойств.

Заложенные в нормативной документации на турбинные масла параметры являются плохо воспроизводимыми и малоинформативными, а методы оценки стабильности против окисления в полной мере отражают характерные особенности работы масла в паровых турбинах, являются достаточно трудоемкими и не учитывают специфические условия работы масла в газовых турбинах газоперекачивающих агрегатов, к которым в первую очередь следует отнести высокую температуру и относительно небольшую емкость маслосистемы, как указано в справочнике "Нефтепродукты. Свойства, качество, применение" под ред. проф. Б.В. Лосакова, по сравнению с объемом маслосистемы паровых турбин тепловых электростанций, где емкость маслобаков достигает от 50 до 100 т.

Данный стандарт оценки эксплуатационных свойств смазочных масел ориентирован на учет специфических особенностей их работы в газовых турбинах газоперекачивающих агрегатов, так как оценивает термоокислительную стабильность, а не стабильность против окисления, как в ГОСТ 981-75 "Масла нефтяные. Метод определения стабильности против окисления". Применяемый в стандарте способ окисления масла моделирует наиболее жесткий режим работы газовой турбины, а именно аварийную остановку, когда масло испытывает наибольшую тепловую нагрузку.

Содержание

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Аппаратура и материалы

5 Сущность метода

6 Подготовка к испытанию

7 Проведение испытания

Библиография

 

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методику оценки эксплуатационных свойств поставляемых свежих и находящихся на хранении на складах горюче-смазочных материалов смазочных масел, используемых в газовых турбинах и нагнетателях газоперекачивающих агрегатов (ГПА).

Настоящий стандарт предназначен для использования в центральных химических лабораториях анализа масел газотранспортных и газодобывающих дочерних обществ и организаций ОАО "Газпром".

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 33-2000 (ISO 3104-94) Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости

ГОСТ 380-94 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки

ГОСТ 400-80 Термометры стеклянные для испытаний нефтепродуктов. Технические условия

ГОСТ 981-75 Масла нефтяные. Метод определения стабильности против окисления

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 8674-58 Нефтепродукты. Определение фракционного состава методом испарения

ГОСТ 9871-75 Термометры стеклянные ртутные электроконтактные и терморегуляторы. Технические условия

ГОСТ 10028-81 Вискозиметры капиллярные стеклянные. Технические условия

ГОСТ 20354-74 Масла для авиационных газотурбинных двигателей. Метод определения испаряемости в чашечках

ГОСТ 23797-79, Масла для авиационных газотурбинных двигателей. Метод определения термоокислительной стабильности в объеме масла

ГОСТ 23932-90 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Общие технические условия

ГОСТ 28498-90 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические требования. Методы испытаний

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по соответствующим указателям, составленным на 1 января текущего года, и информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 эксплуатационные свойства масла: Совокупность физических и химических свойств смазочного масла, обеспечивающих его длительную работу в ГПА без замены.

3.2 относительный прирост вязкости , %: Разница между вязкостью окисленного в ходе эксперимента образца масла и исходного неокисленного, отнесенная к вязкости исходного неокисленного масла.

3.3 испаряемость X, %: Отношение изменения массы образца масла в процессе окисления за промежуток времени t к начальной массе образца.

3.4 структурный коэффициент bt: Безразмерная величина, косвенно характеризующая структурно-групповой и фракционный состав базового масла и равная отношению относительного прироста вязкости масла к его испаряемости при окислении масла в течение промежутка времени t.

3.5 продукты окисления: Совокупность химических кислородсодержащих веществ, образующихся в процессе окисления масла, имеющих на инфракрасном спектре (ИК) поглощения пик (пики) в области длин волн 1645-1825 см-1.

3.6 содержание продуктов окисления C>C = 0, отн. ед.: Количество продуктов окисления, содержащихся в масле, численно равное интегральной площади поглощения в области частот 1645-1825 см-1 ИК спектра окисленного масла.

3.7 фактор нестабильности Fn, отн. ед.: Величина, характеризующая изменение эксплуатационных свойств смазочного масла в процессе его окисления и равная произведению структурного коэффициента bt на содержание продуктов окисления C = 0, образовавшихся в масле.

4 Аппаратура и материалы

При проведении анализа используют следующие материалы и аппаратуру:

- аппарат Папок "P" (описание в ГОСТ 20354 и ГОСТ 8674) с терморегулятором, обеспечивающим поддержание температуры нагревательного диска с погрешностью ± 3 °C;

- термометр типа ТИН-10 по ГОСТ 400, диапазон измерений от 0 до +50 °C, цена деления 0,1 °C, погрешность ± 0,05 °C;

- электроконтактный термометр по ГОСТ 9871, диапазон измерений до + 200 °C, цена деления 2 °C, погрешность ± 2 °C;

- любой инфракрасный (ИК) спектрофотометр, имеющий рабочий диапазон от 400 до 4000 см-1 с разрешением не менее 4 см-1 и соотношением сигнал/шум не менее 15000/1, совместимый с компьютером, имеющим программное обеспечение для обработки спектров типа OPUSGRAMS или др.;

- чашечки диаметром 27,8 мм, высотой 15 мм, толщиной стенки 0,4 мм и толщиной дна 1 мм, изготовленные из стали по ГОСТ 380, марка Ст3, на наружной стороне чашечки должен быть нанесен номер;

- любая шкурка шлифовальная на бумажной основе, водостойкая, зернение Р600;

- любые весы технические с погрешностью взвешивания ± 0,01 г;

- любые весы аналитические с погрешностью взвешивания ± 0,0002 г;

- петролейный эфир марки 70/100 по ТУ 6-02-1244-83 [1];

- ацетон по ТУ 2633-018-44493179-98 [2];

- фильтры беззольные (синяя лента) по ТУ 2642-001-13927158-2003 [3];

- вода дистиллированная по ГОСТ 6709;

- колбы конические стеклянные по ГОСТ 23932, тип B, диаметр 75 мм;

- бюксы по ГОСТ 23932;

- стеклянные стаканчики вместимостью 150-200 см3;

- палочки стеклянные диаметром 2-4 мм, любые;

- экстракционный аппарат Сокслета;

- любой шкаф сушильный или термостат с температурой нагревания (105 ± 5) °C;

- вискозиметры капиллярные стеклянные по ГОСТ 10028;

- любой термостат для вискозиметров с регулируемой температурой и точностью поддержания температуры ± 0,01 °C;

- любое сито с размером отверстий от 60 до 75 мкм;

- устройство для измерения времени, дающее возможность отсчета времени до 0,1 с (или с меньшим делением) и имеющее погрешность с точностью ± 0,07 %, когда снимают показания в интервале от 200 до 900 с.

Примечание - Допускается использование другой аппаратуры с погрешностью не больше указанной.

5 Сущность метода

Сущность метода заключается в окислении масла в стальных чашечках на приборе Папок "P" под воздействием кислорода воздуха при высокой температуре нагревательной пластины прибора и каталитическом действии стали, из которой изготовлены чашечки, в течение различных промежутков времени.

Оценка качества масел производится по относительному приросту вязкости, испаряемости, количеству образующихся продуктов окисления и отсутствию осадкообразования в процессе испытания масла.

Окисление масла проводят при температуре нагревательной пластины прибора, равной (180 ± 3) °C в течение 3 и 6 ч.

6 Подготовка к испытанию

Пробу масла для испытания объемом 120-150 см3 фильтруют через сито для удаления твердых частиц и ворсинок.

Перед испытанием внутреннюю поверхность стенок прибора Папок "P" протирают тряпкой, смоченной в петролейном эфире для удаления следов масла.

Чашечки, в которых проводится окисление масла, чистят шлифовальной шкуркой, промывают в петролейном эфире с использованием кисточки для удаления мелких частиц металла после зашкуривания, сушат струей сжатого воздуха и взвешивают с погрешностью не более 0,0002 г.

В четыре чашечки помещают образец испытываемого масла по (4,6 ± 0,02) г в каждую.

Взвешивание проводят с погрешностью не более 0,0002 г.

Нагревательная пластина аппарата Папок "P" позволяет одновременно проводить окисление масла в восьми чашечках, то есть проводить параллельно испытание двух образцов.

7 Проведение испытания

7.1 Условия проведения испытания

Испытание смазочного масла проводят в лабораторном помещении, оборудованном вытяжной или приточно-вытяжной вентиляцией, при атмосферном давлении 730-770 мм рт. ст. и температуре воздуха 20-23 °C.

Прибор Папок " P" располагают в вытяжном шкафу, вдали от нагревательных приборов или других предметов, излучающих тепло, а также в стороне от прямых солнечных лучей. Скорость потока воздуха через створки вытяжного шкафа не должна превышать 0,5 м/с. Электронагревательные элементы прибора Папок "P" соединяются последовательно, и подаваемое на них напряжение не должно превышать 130 В.

Прибор Папок "P" должен быть оснащен терморегулятором, обеспечивающим точность поддержания температуры нагревательной пластины прибора ± 3 °C.

7.2 Окисление масла

На терморегуляторе прибора Папок "P" выставляют температуру 180 °C и включают прибор. После достижения заданной температуры на нагревательную пластину прибора помещают восемь чашечек (два образца: по четыре чашечки на каждый образец) и выдерживают их в течение 3 ч при закрытой дверце прибора.

По истечении 3 ч образцы снимают с нагревательной пластины прибора специальным съемником и ставят на керамическую плитку, охлаждают до комнатной температуры, а затем взвешивают с погрешностью не более 0,0002 г для определения испаряемости.

После взвешивания чашечек первого и второго образцов масло из них сливают в предварительно продутые сжатым воздухом чистые сухие бюксы с притертыми стеклянными крышками и используют для определения кинематической вязкости при температуре 50 °C.

После определения вязкости масло из вискозиметра сливают обратно в бюкс и используют для определения продуктов окисления методом ИК спектроскопии (= 1 мл) и содержания образовавшегося осадка.

Аналогично проводят окисление масла в течение 6 ч.

7.3 Определение испаряемости

Определение испаряемости проводят для всех образцов масла, подвергшихся окислению в течение двух (3 и 6 ч) промежутков времени. Определение испаряемости проводят в соответствии с ГОСТ 20354. Испаряемость масла для каждой чашечки X, %, вычисляют по формуле

,                                                             (1)

где m1

- масса чашечки с маслом до окисления, г;

m2

- масса чашечки с маслом после окисления, г;

m3

- масса чистой чашечки, г.

За результат испытания образца принимают среднее арифметическое значение , %, вычисленное по формуле

,                                                        (2)

где X1X2X3X4 - испаряемость масла соответственно в первой, второй, третьей и т.д. чашечке образца.

Значение испаряемости, определенное для каждого времени окисления, записывают с точностью до четвертого знака после запятой. Допускаемые расхождения испаряемости у двух образцов масла при параллельном определении не должны превышать 0,5 % абс. Значения сходимости и воспроизводимости в зависимости от испаряемости масла представлены в таблице 1 (ГОСТ 20354).

Таблица 1

Значения сходимости и воспроизводимости в зависимости от испаряемости масла

Испаряемость

Сходимость

Воспроизводимость

До 1,0 % вкл.

0,135 % абс.

0,42 %

От 1,0 % до 3,0 % вкл.

0,360 % абс.

1,40 %

От 3,0 % до 5,0 % вкл.

0,550 % абс.

2,25 %

Свыше 5,0 %

0,750 % абс.

5,00 %

7.4 Определение относительного прироста вязкости

Для расчета относительного прироста вязкости , %, необходимо провести определение вязкости исходного неокисленного масла и вязкости образцов масла после окисления в течение времени t3 и t6.

Определение вязкости проводят по ГОСТ 33. При определении вязкости окисленные образцы масел не фильтруют.

Так как объем проб окисленного масла не превышает 16 г, целесообразно использовать вискозиметр ВПЖ-4 для турбинных масел с диаметром капилляра 1,12 мм, а для авиационных - с диаметром 0,82 мм.

Определение вязкости исходного неокисленного масла и масла после окисления проводят одним вискозиметром при температуре 50 °C.

Расчет вязкости проводят до четвертого знака после запятой. Относительный прирост вязкости , %, вычисляют по формуле

,                                                           (3)

где vt

- вязкость окисленного в течение времени t масла, мм2/с;

vисх

- вязкость исходного неокисленного масла, мм2/с.

Значения относительного прироста вязкости окисленного масла записывают до четвертого знака после запятой.

Допускаемое расхождение между значениями двух параллельных определений относительного прироста вязкости для одного и того же времени окисления масла не должно превышать 0,5 % абс.

7.5 Определение содержания продуктов окисления

Содержание продуктов окисления C>C = 0 в каждом образце масла, подвергшегося окислению, определяют методом ИК спектроскопии по значению интегральной площади поглощения на дифференциальном спектре в области частот 1645-1825 см-1 в соответствии со справочниками [4] и [5].

Дифференциальный спектр получают вычитанием из ИК спектра окисленного масла спектра свежего масла, не подвергавшегося окислению и записанного в одинаковых условиях.

Запись и обработка ИК спектров проводится в соответствии с DIN 51451 [6].

Исследуемое масло помешают в кювету из бромида калия толщиной 200 мкм, предварительно тщательно промытую петролейным эфиром (фракция 70/100) и высушенную струей сжатого сухого воздуха.

Записывают ИК спектры в диапазоне от 400 до 4000 см-1 с разрешением не менее 4 см-1. Обрабатывают спектр и определяют интегральную площадь поглощения в области частот 1645-1825 см-1 с использованием специализированных компьютерных программ типа OPUSGRAMS или других аналогичных.

Для каждого образца окисленного масла запись ИК спектра проводится три раза без перезарядки кюветы и три раза рассчитывается интегральная площадь поглощения.

За содержание продуктов окисления в данном образце окисленного масла принимается среднее арифметическое значение, рассчитанное по трем ИК спектрам.

За окончательное значение образующихся продуктов окисления в исследуемом масле в процессе испытания принимают среднее арифметическое значение для двух параллельных определений.

Допускаемое расхождение между двумя параллельными определениями C>C = 0 для одного и того же времени окисления масла не должно превышать 5 %.

7.6 Определение структурного коэффициента bt и фактора нестабильности эксплуатационных свойств смазочного масла Fn

7.6.1 Структурный коэффициент bt.

Структурный коэффициент bt вычисляют по формуле

,                                                                  (4)

где 

- относительный прирост вязкости за время окисления г, %;

Xt

- испаряемость масла за время окисления %,%.

Значение структурного коэффициента bt рассчитывают с точностью до трех значащих цифр после запятой и округляют до двух значащих цифр после запятой.

За окончательное значение структурного коэффициента bt принимают среднее арифметическое значение для двух параллельных определений.

Допускаемое расхождение между значениями двух параллельных определений структурного коэффициента bt для одного и того же времени окисления масла не должно превышать 5 %.

7.6.2 Фактор нестабильности Fn

Фактор нестабильности эксплуатационных свойств смазочного масла Fn показывает, насколько быстро в условиях опыта (180 °C, 3 ч) происходит ухудшение эксплуатационных свойств. Чем меньше значение Fn, тем меньше скорость изменения свойств смазочного масла при его эксплуатации и хранении.

Фактор нестабильности Fn, отн. ед., вычисляют по формуле

Fn = bt · C>C = 0,                                                               (5)

Допускаемое расхождение между значениями двух параллельных определений Fn для одного и того же времени окисления масла не должна превышать 10 %.

7.7 Количественное определение содержания осадка, нерастворимого в изооктане

Определение количества осадка, нерастворимого в изооктане, проводится в соответствии с ГОСТ 23797 п. 4.2.

Колбы вместимостью 100-150 см3 для определения осадка обрабатывают петролейным эфиром 70/100, горячей водой, горячей щелочью (1-2 %-ный раствор) или другим раствором, обеспечивающим чистоту посуды.

Не отмывающиеся ополаскиванием загрязнения оттирают ватным тампоном, а в случае необходимости кипятят со щелочью в течение 2-3 ч.

Затем обрабатывают хромовой смесью, промывают водой до нейтральной реакции, ополаскивают дистиллированной водой, ацетоном и сушат в сушильном шкафу в течение 30 мин при температуре 105 - 110 °C. После этого колбы взвешивают на аналитических весах с погрешностью не более 0,0002 г.

Операции высушивания и взвешивания повторяют до получения расхождения между последовательными взвешиваниями не более 0,0004 г.

Подготовленные колбы хранят в эксикаторе с хлористым кальцием.

Беззольные фильтры (синяя лента) обрабатывают петролейным эфиром в аппарате Сокслета в течение 12 ч, затем помещают в бюкс, высушивают в термошкафу при температуре 105-110 °C и взвешивают с точностью до 0,0002 г.

Охлажденное до температуры помещения окисленное масло тщательно перемешивают стеклянной папочкой и наливают в количестве (10 ± 0,5) г в подготовленную колбу.

Колбу с маслом взвешивают с точностью до 0,0002 г, затем разбавляют масло изооктаном в объеме 50-80 см3 в колбе (изооктан добавляют в масло медленно по каплям) и оставляют на 12 ч при температуре помещения 20 - 23 °C в темноте. Далее содержимое колбы фильтруют через подготовленный беззольный фильтр (синяя лента).

После того, как весь раствор масла в изооктане стечет с фильтра, на фильтр смывают изооктаном осадок, оставшийся на внутренней поверхности колбы.

Осадок на фильтре тщательно промывают подогретым до 30-40 °C изооктаном (до отсутствия следов масла на фильтре).

Фильтр с осадком помещают в бюкс. Колбу и бюкс с фильтром помещают в сушильный шкаф и высушивают до постоянной массы.

Массовую долю, осадка, нерастворимого в изооктане, mX, %, вычисляют по формуле

,                                                           (6)

где m1

- масса нерастворимого в изооктане осадка на фильтре, г;

m2

- масса нерастворимого в изооктане осадка, оставшегося в колбе, г;

m3

- масса окисленного масла, г.

За результат испытания принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми указаны в таблице 2.

Таблица 2

Значения допустимых расхождений результатов испытаний

Показатель

Диапазон измерения

Допускаемые расхождения

Содержание в масле осадка, нерастворимого в изооктане, %

До 0,1 %вкл.

0,05 % абс.

Св. 0,1 до 1,0 % вкл.

0,11 % абс.

Св. 1,0 %

0,50 % абс.

7.8 Оформление результатов испытания

Полученные результаты оформляют в виде протокола в произвольной форме или заносят в лабораторный журнал в виде таблицы 3.

Таблица 3

Форма лабораторного журнала

Наименование исследуемого масла; завод-изготовитель; паспорт № XXX; изготовлено XXX; партия № XXX; склад ГСМ емк. № XX

Определяемый параметр

Время окисления в чашечках при t = 180 ° C, ч

3

6

Испаряемость в чашечках X, %

 

 

Относительный прирост вязкости , %

 

 

Структурный коэффициент bt, отн. ед.

 

 

Массовая доля осадка, нерастворимого в изооктане, mx

 

 

Содержание продуктов окисления C>C= 0, отн. ед. поглощения

 

 

Фактор нестабильности Fn, отн. ед. (для t = 3 ч)

 

 

Примечание

В графу "Примечание" записывают отмеченные необычные наблюдения при окислении масла, например, сильное дымление при окислении, неприятный запах, заметное лакообразование на стенках чашечек и т.д.

7.9 Анализ полученных результатов и принимаемые решения

Параметры оценки свежих смазочных масел, поступивших на компрессорную станцию, и масел, находящихся на хранении, должны соответствовать значениям, указанным в таблице 4.

Таблица 4

Параметры оценки свежих смазочных масел

Значения для масел

Параметр

Тп-22с марка 1

Тп-22с марка 2

Мс-8п

Петрим

 

Для времени окисления при 180 °C, ч

 

3

6

3

6

3

3

*Испаряемость X, %, не более

4,5

9,0

7,0

10,0

25,0

12,0

* Относительный прирост вязкости , %, не более

5,5

11,0

11,0

18,0

20,0

12,0

Структурный коэффициент bt, отн. ед., не более

1,4

1,6

1,8

2,2

1,1

1,1

Осадок, нерастворимый в изооктане, mX, %, не более

0,05

0,1

0,1

0,15

0,1

Отс.

Содержание продуктов окисления C>C=0, отн. ед., не более

4,0

8,0

6,0

12,0

3,0

1,0

Фактор нестабильности Fn, отн. ед., не более

6,0

12,0

3,0

1,0

______________

* Данные параметры не являются браковочными.

Если параметры свежего смазочного масла или масла, находящегося на хранении, соответствуют указанным в таблице 4 значениям, то данное масло обладает удовлетворительными эксплуатационными свойствами.

Если параметры будут превышать указанные в таблице 4 значения более чем на 20 %, то необходимо проведение детального исследования масла для решения вопроса о возможности его использования в ГПА.

Превышение указанных в таблице 4 значений более чем на 50 % указывает на низкую эксплуатационную стабильность масла.

Библиография

[1]

Технические условия ТУ 6-02-1244-83

Эфир петролейный марки 70/100

[2]

Технические условия

ТУ 2633-018-44493179-98

Ацетон

[3]

Технические условия

ТУ 2642-001-13927158-2003

Фильтры беззольные (синяя лента)

[4]

Pouchert, Charles J. The Aldrich Library of Infrared Spektra. - Second edition, 1975

[5]

Наканиси, К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. - М.: Мир, 1965

[6]

Стандарт Немецкого института стандартов DIN 51451

Продукты нефтяные и аналогичные им. Испытание. Общие принципы спектрометрического анализа в области ИК излучения

Ключевые слова: методика оценки, эксплуатационные свойства, смазочные масла, вязкость, испаряемость, продукты окисления