Очистка масла авиационного

По сферам своего назначения авиационные масла классифицируют на масла для газотурбинных (турбореактивных и турбовинтовых) и поршневых авиадвигателей, а также для различных узлов вертолетов. Маловязкие масла заливают в двигатели второго типа, а более вязкие идут на смазку двигателей первого типа.

Во избежание перегрева узлов трения в летательных аппаратах должно поддерживаться постоянное смазывание авиационным маслом редукторов, подшипников, контактных уплотнителей и шлицевых соединений двигателя. В связи с этим авиационным маслам, предназначенным для реактивных двигателей, необходима регулярная и тщательная проверка. Авиационные масла используются при эксплуатации авиадвигателей сравнительно с недавних пор. Известно, что масла работают в условиях летнего периода 10 часов, зимой же срок их работы исчисляется 20 часами, то есть залитый в бачок самолета или вертолёта определенный объём масла через 10-20 часов работы авиадвигателя подлежит замене, причем не только в бачке, но и в картере. К смазке следует относиться внимательно, не допускать попадания в нее механических примесей.

После нескольких часов работы масло теряет присущий ему вид и выглядит, как испорченный материал, при этом запах масла сильно изменяется из-за присутствия в нем продуктов разложения. Также находящееся на стенках цилиндра масло заметно изменяет за несколько часов работы свой внешний вид и физико-химические характеристики. Исследования показали, что авиационное масло при работе на авиадвигателях при частичной потере качеств не достигает такой критичности, чтобы стояла острая необходимость его замены на новое. Изнашиваемость масла обусловлена в первую очередь высокой температурой, которая вызывает окисление наиболее неустойчивых углеводородов, входящих в его состав. Окисление приводит в свою очередь к увеличению содержания кислот и смол. Изменение молекулярной структуры смол способствует образованию асфальтенов, которые вызывают появление карбенов и карбоидов. Отработанное авиационное масло характеризуется наличием осадка, плохими показателями числа омыления и повышенной кислотностью.

Также в масле могут протекать различные химические изменения, действующие в течение определенного времени. Однако, для примера, за 10-12 часов работы авиационного масла в двигателе эти факторы обычно не способствуют протеканию глубоких химических превращений и затрагивают преимущественно нестойкую фракцию масла. При этом большая часть отработанного масла оказывается пригодна по своему состоянию для дальнейшей эксплуатации. Для возврата масла в систему обычно достаточно только лишь освободить его от загрязненной продуктами превращений части, которая понижает смазывающие характеристики масла. Отработанные масла после регенерирующих операций могут быть использованы снова для тех же целей, каким служили в свежем виде. Восстановление отработанных авиамасел подразумевает очистку их от механических примесей и асфальто-смолистых веществ. Асфальто-смолистые соединения могут быть удалены из масла посредством химической очистки, в качестве реагентов при которой применяются отбеливающие земли, серная кислота, едкий натрий, трифосфорно-кислый натрий, сода. Все эти реагенты (кроме земель) способствуют процессу осаждения коллоидных частиц смол, углеродов, механических примесей, а отбеливающие земли поглощают их благодаря своей пористой структуре.

Загрязняющая фракция отработанного авиамасла состоит из золы, углеводородов, воды, цинка, фосфора, кальция и механических примесей. При этом химических состав отработанных авиамасел практически не отличатся для различных видов и сортов. Такой набор загрязняющих веществ обуславливает необходимость проводить утилизацию отработанного продукта, которая должна проводиться специальными компаниями и на соответствующих предприятиях. Данный процесс представляет собой значительную проблему, требующую определенных денежных затрат, сил и времени.

Очистка масла авиационного заключается в удалении из него следующих компонентов:

• механические примеси (песок, пыль, металлические и углеродистые соединения);
• компоненты уплотнения (асфальтены, карбены и карбоиды);
• смолистые соединения;
• окисленные компоненты.

При заправке авиационных гидравлических систем применяют фильтры из металлокерамики или нержавеющей стали, имеющие пористую структуру, преимущественно для удаления из масла механических примесей. Используемые на линиях заправки сетчатые фильтры с никелевой сеткой, имеющей саржевое переплетение, обеспечивают тонкость фильтрации до 12 µм, а металлокерамические фильтры из пористой (нержавеющей) стали обеспечивают тонкость фильтрации до 5 µм. В свою очередь при заправке маслом систем смазки авиадвигателей используются дисковые фильтры (диски из латунной сетки), тонкость фильтрации которых сравнительно ниже. Их фильтрующий материал, как правило, не задерживает частицы менее 60 µм, но в современных моделях заправщиков авиационной техники предусматривается двухступенчатая фильтрация, которая обеспечивает более высокую чистоту заправляемых масел.

Гарантировать хорошую смазку в местах контакта подвижных деталей авиадвигателя (а, следовательно, его продолжительную и надежную работу) можно в случае обеспечения хорошей очистки (фильтрования) масла от металлической стружки, грязи, различных волокон и капель воды. При этом обязательно размещение масляных фильтров в самом двигателе, или в контуре внешней циркуляции маслосистемы. Количество масляных фильтров может быть различным, но обычно составляет не менее двух. На входящем маслопроводе устанавливают один фильтр, на выходящем маслопроводе - другой. Если на двигателе установлен лишь один фильтр, то дополнительный фильтр устанавливается в систему внешней циркуляции. Дополнительные фильтры могут устанавливаться в маслосистеме, но в основном их располагают на линии подачи в двигатель масла.

Деасфальтизацию масла проводят с помощью пропана в жидком виде, смешивая его с очищенным маслом (10:1) при давлении до 4 МПа. В среднюю полость специальной колонны поступает очищаемое масло, а пропан подают в нижнюю часть. Битум выводится из самого нижнего отсека колонны. Масло, очищенное от асфальта, выводится через верх колонны и отделяется от растворителя.

Парафин и церезин выделяют из масла (процесс депарафинизации) путем глубокого его охлаждения, перед началом которого в масло вводят растворители, нагревая затем смесь до температуры, превышающей на 15-20 °С температуру полного растворения церезина и парафина. Затем смесь охлаждают и подвергают процессам фильтрации или центрифугирования, во время которых происходит отделение застывших церезина и парафина. Однако чаще предпочтение отдается введению в масло присадок, обеспечивающих необходимые показатели, вместо дополнительной очистки отработанного масла.

Технологические процессы изготовления авиационных масел предусматривают также и их очистку, изменяющую свойства масел. Следующие методы очистки имеют место при производстве масел:

- Кислотно-контактная очистка масла

Включает очистку при помощи реагента, вступающего в реакцию с вредными примесями. Этим реагентом является серная кислота, разрушающая при добавлении в масло такие соединения, как ненасыщенные углеводороды и смолисто-асфальтовые вещества, выпадающие в осадок вместе с не вступившей в реакцию кислотой и образующие кислый гудрон. Циклановые углеводороды, ценные для масел, серная кислота не "трогает". После выделения кислого гудрона они промываются щелочным раствором с водой, который нейтрализует остаток кислого гудрона и серной кислоты. Данный процесс завершается промывкой масла водой, а затем просушиванием горячим воздухом или перегретым паром. Кислотная очистка при контактной фильтрации через отбеливающие земли носит название кислотно-контактной. Недостаток данного метода очистки: большой расход серной кислоты и образование кислого гудрона, который при этом методе является отходом, очень вреден и токсичен для окружающей среды, нуждается в утилизации.

- Селективная очистка масел с помощью растворителей

Это современный и эффективный метод очистки масел, для которого в процессе очистки характерно повторное использование селективных растворителей. Растворитель при заданной температуре и в необходимом количественном соотношении к очищаемому маслу смешивается с ним и выборочно растворяет в себе вредные примеси, но не само масло. После селективной очистки образуются два слоя: слой очищенного масла и слой растворителя с растворенными вредными примесями (экстракт). Очищенное масло ещё раз очищается отбеливающими глинами, а экстракт восстанавливается путем отделения от него вредных продуктов, что позволяет использовать растворитель повторно.

- Комбинированная очистка масла

Она представляет собой совмещенную селективную и кислотно-контактную очистки, когда масло подвергается действию крезола, фенола, нитробензола. Авиамасла селективной очистки имеют лучшие показатели стабильности в сравнении с маслами сернокислой очистки, но масла сернокислой очистки по своей связывающей способности чуть лучше масел селективной очистки, что уже не удовлетворяет современное моторостроение. Для повышения стабильности авиамасел было исследовано воздействие на процесс обработки хлористого алюминия, который в сочетании с обработкой масла нитробензолом оказал хорошее воздействие на характеристики авиамасла.

- Мембранная очистка масла

Новые методы очистки часто осуществляются с помощью мембранных технологий. Современные мембраны способны осуществлять фильтрацию на молекулярном уровне, пропуская, например, молекулы углеводородов и задерживая молекулы продукта окислительной полимеризации (нежелательные примеси). С помощью мембран можно осуществлять очистку отработанного масла, уменьшая содержание в нем металлов, серы и золы, а также получать свободный от взвешенных твердых частиц и грязи фильтрат. Также в качестве фильтровального материала могут использоваться неорганические мембраны (из окислов алюминия, титана, циркония, кремния или же керамические) с порами размером 0,1-0,2 µм, подвергаемые периодической промывке в хлороформе (метаноле, метиленхлориде, тетрахлорэтилене или их смесях).

Назначение

Установки быстро и эффективно очищают различные типы индустриальных масел от механических взвесей и воды, обеспечивая очистку от мех взвесей по ISO 16/14/11 и остаточное содержание воды до 100 мг/м³ и меньше.