Перш ніж поговорити про очищення олив, розглянемо історію появи та розвитку мастильних матеріалів.

Точно сказати, коли з’явилася перша речовина, що виконувала функцію змащування, складно. Передбачається, що це сталося приблизно в той час, коли люди почали використовувати перші інструменти праці. У Стародавньому Єгипті оливкова олія застосовувалась для зниження тертя при переміщенні кам’яних матеріалів та дерева, що використовуються у будівництві великих споруд. Після появи трамваїв для змащування колісних осей застосовували жир тварин.

В результаті винаходу більш складних механізмів, виготовлених з металів, почали використовуватися і нові мастила – рапсове, касторове та арахісове. Однак, за ефективністю вони не перевершували попередні варіанти, оскільки застосовувалися виключно на основі практичного та особистого досвіду, а не наукових досліджень.

Революція у сфері мастильних матеріалів відбулася у ХIХ столітті і була пов’язана з початком буріння нафтових свердловин на території США. Вдалося встановити, що з використанням не чистого китового жиру, а його суміші з нафтою можна продовжити термін служби прядильних і ткацьких верстатів як мінімум на 10 років.

У ХХ столітті галузь мастильних матеріалів розвивалася більш інтенсивно, що було викликано появою складних механізмів та машин: автомобілів, літаків, дизельних поїздів, кораблів, ракет та ін. Оливи на нафтовій основі зайняли міцні позиції. Винаходяться селективне очищення олив, гідрокрекінг та гідроізомеризація.

Нині промислові оливи представлені різними видами, кожен із яких знаходить застосування у галузі промисловості:

• трансмісійні;
• гідравлічні;
• турбінні;
• електроізоляційні;
• індустріальні;
• компресорні та ін.

Коли виникає необхідність у очищенні оливи

Залежно від обладнання, в якому використовуються мінеральні оливи вони можуть виконувати різні функції. Це змащування, відведення тепла, ізоляція струмопровідних частин, захист від корозії, очищення поверхні та ін. В результаті відбувається інтенсивне старіння оливи, що супроводжується погіршенням експлуатаційних властивостей. Брудна олива не здатна нормально виконувати необхідні функції, тому має бути очищена або замінена новою.

З економічного погляду очищення відпрацьованої оливи є більш вигідним варіантом, тому що дозволяє підтримувати експлуатаційні властивості оливи на необхідному рівні та використовувати її якомога довше. Чим довший життєвий цикл оливи, тим більше грошей економиться на закупівлі нових нафтопродуктів. Але все одно настає момент, коли звичайного очищення недостатньо і необхідне відновлення відпрацьованої оливи.

Види домішок, що впливають на властивості промислових олив

Розглянемо основні види домішок, які негативно впливають на властивості промислових олив.

Рідко олива не містить механічних домішок. За своєю природою – це тверді частинки, що утворюються внаслідок руйнування конструкційних матеріалів: металева тирса, стружка, шматочки гуми, волокна ізоляційних матеріалів тощо. Механічні домішки збільшують здатність мастил до утворення піни. Частинки окремих металів можуть виступати як каталізатори процесів окислення. Відомо багато випадків, коли саме механічні домішки ставали причиною виходу з ладу, простоїв та дорогих ремонтів промислового обладнання.

Ще один вид небажаної домішки – вода. Вона може потрапляти в оливу із двох джерел. Зовнішній – це атмосфера, і внутрішній – виділення внаслідок процесів старіння, що відбуваються в самій оливі. Наявність води інтенсифікує корозійні процеси, збільшує ймовірність піноутворення та окислення, а також погіршує змащувальні властивості оливи.

Небажана наявність у промислових оливах та газів. Наприклад, в електроізоляційній оливі під впливом прикладеної напруги розчинений газ перетворюється на бульбашки, які знижують електричну міцність рідкої ізоляції. Це з тим, що електрична міцність газів при атмосферному тиску менша, ніж в оливи. Тому розряд проходить в першу чергу через бульбашку і тільки потім – через оливу. Як і вода, повітря також інтенсифікує вплив на процеси корозії та піноутворення.

Ще один вид забруднень – це продукти, що утворюються в оливі внаслідок окислення і старіння. До їх складу входять функціональні групи, які відповідають фенолам, кислотам, спиртам, перекисним сполукам та ін.

Обслуговування оливи включає її очищення та регенерацію. Очищення оливи дозволяє видаляти з неї механічні домішки, вологу та гази. Для видалення продуктів старіння використовують технології регенерації.

Методи очищення олив

Усі відомі на сьогодні методи очищення олив діляться на три типи:

• фізичні;
• хімічні;
• фізико-хімічні.

Фізичні способи очищення олив підходять для тих випадків, коли хімічні властивості олив не зазнали істотних змін і дозволяють видаляти механічні домішки та воду.

Найпростішим з фізичних методів з погляду технічної реалізації можна вважати відстоювання. Для цього використовуються спеціальні ємності (відстійники), в які заливається олива, що потребує очищення. Через те, що щільність води і механічних домішок, перевищує щільність масла, з часом під дією сили тяжіння вони осідатимуть на дно. Після цього їх можна злити із ємності. Щоб прискорити тривалість відстоювання, можна знижувати в’язкість оливи шляхом її нагрівання до температури 35-40°С. Основний недолік відстоювання полягає у неможливості повного видалення механічних домішок та води.

Фільтрування оливи використовується для часткового видалення механічних домішок і полягає у пропусканні оливи через пористі перегородки (фільтри). Ефективність фільтрації залежить від початкового ступеня забруднення та наявності стадії попереднього очищення, яка може виконуватися фільтром грубого очищення або за допомогою інших методів (відстоювання або відцентрове очищення).

Для часткового видалення води та механічних домішок може використовуватися відцентрове очищення оливи. Воно базується на відцентрових силах, вплив яких дозволяє розділити оливу, що обробляється, на кілька шарів, одним з яких є безпосередньо чиста олива, а двома іншими – вода і механічні домішки. Так працює центрифуга для трансформаторної оливи.

Хімічні методи очищення трансформаторної оливи базуються на реакціях, які відбуваються між забруднювальними домішками і реагентами, що вводяться. В результаті реакцій утворюються речовини, видалення яких вимагає набагато менше зусиль. Серед хімічних методів, що часто використовуються, виділяють сірчанокислотне очищення і гідроочищення.

При кислотному очищенні оливи частіше використовують сірчану кислоту, яка входить у реакцію з небажаними компонентами. Після цього відбувається випадання в осад асфальто-смолистих сполук, ненасичених вуглеводнів та інших речовин під загальною назвою “кислий гудрон”, який легко можна відокремити від оливи. Для завершення очищення використовують спеціальні луги, що нейтралізують залишки кислоти та кислого гудрону.

За допомогою гідроочищення можна знижувати концентрацію в оливі  сірки та сполук, до складу яких входить кисень. Суть даного процесу зводиться до впливу на небажані речовини воднем за високої температури і тиску.

Серед фізико-хімічних методів очищення олив варто виділити коагуляцію, адсорбцію, селективну та іонно-обмінну очистку.

Коагуляція використовується для підвищення ефективності очищення за допомогою фільтрації чи відстоювання. В оливу вводять спеціальні речовини, які сприяють укрупненню забруднюючих частинок, що знаходяться в колоїдному та дрібнодисперсному стані. Більші домішки набагато простіше потім відфільтрувати за допомогою фільтра або осадити на дно бака-відстійника. На ефективність коагуляції впливають такі фактори:

• кількість укрупнювачів (коагуляторів), що вводяться;
• тривалість контакту коагуляторів з оливою;
• температура оливи;
• спосіб перемішування коагуляторів з оливою.

Адсорбційне очищення базується на взаємодії оливи зі спеціальними речовинами (адсорбентами). Адсорбенти виявляють високу поглинальну активність щодо забруднень та затримують їх у своїх порах. Вид адсорбенту вибирається виходячи з характеру задачі, що розв’язується. Якщо потрібно видалити з оливи воду – використовується цеоліт. Силікагелі підходять для отримання кислотних складових. Фуллерова земля добре поглинає продукти старіння оливи. Адсорбенти бувають природні та штучні. У першому випадку вони видобуваються з допомогою розробки нових родовищ, тоді як у другому – синтезуються в лабораторних умовах.

 Виділяють три підвиди адсорбційного очищення оливи:

• контактний;
• перколяційний;
• протитечійний метод.

У першому випадку перемішують оливу та подрібнений адсорбент. Після того, як адсорбент наситився домішками, його відокремлюють від оливи. При перколяційному методі оливу пропускають через шар адсорбенту, а метод протитечії передбачає рух адсорбенту та оливи назустріч один одному.

Селективне очищення – це використання спеціальних розчинників, які мають властивість вибіркового впливу на компоненти оливи: впливають тільки на шкідливі домішки та залишають без змін корисні складові. У найпростішому випадку селективне очищення оливи проходить за схемою «змішування-відстоювання-відгін розчинника». Як розчинники застосовуються ацетон, фурфурол, суміш фенолу з крезолом, нітробензол та ін.

Ще один фізико-механічний метод очищення оливи ґрунтується на застосуванні іонно-обмінних смол. Дані речовини можуть захоплювати з оливи частину домішок, яка в розчиненому стані може дисоціювати на іони. За принципом реалізації іонно-обмінне очищення нагадує адсорбційне очищення, оскільки може виконуватися або шляхом перемішування, або перколяції.

Адсорбент для очищення трансформаторної оливи

Процеси очищення олив

В обладнанні компанії GlobeCore використовуються такі процеси очищення оливи:

• нагрівання;
• фільтрація;
• вакуумне очищення оливи;
• взаємодія оливи з адсорбентом.

Перший процес очищення оливи випливає з різниці температур кипіння води та оливи. Якщо вода кипить при 100°С, то, наприклад, трансформаторна олива – при більш ніж 300°С. Таким чином можна випаровувати вологу з оливи і потім видаляти її з використанням конденсації.

Система фільтрації зазвичай передбачає наявність кількох ступенів фільтрації. Спочатку у фільтрі грубого очищення видаляються більші механічні домішки, потім олива остаточно очищається, проходячи через фільтр тонкого очищення. Тонкість фільтрації вибирається, виходячи зі ступеня забруднення оливи та існуючих нормативних вимог. Таким чином, може здійснюватися, наприклад, фільтрація трансформаторної оливи.

Для дегазації та видалення вологи використовується дія вакууму. Оливоочисне обладнання GlobeCore може містити одно- або двоступінчасті вакуумні системи. У першому випадку функціонує один вакуумний насос і створюється низький вакуум (тиск 760 мм.рт.ст.-10 мм.рт.ст.). Такі системи використовуються для очищення електроізоляційних олив негерметичних трансформаторів, а також інших типів олив (турбінних, індустріальних, гідравлічних та ін.). У другому випадку форваккумний насос і насос Рутса створюють глибокий вакуум (тиск 10 мм.рт.ст.-0 мм.рт.ст.), який необхідний обробки оливи, призначеної для використання в герметичних трансформаторах.

Взаємодія оливи з адсорбентом Фуллерова земля дозволяє виконувати те, без чого неможлива регенерація – видаляти продукти окиснення та старіння. Фуллерова земля є природним адсорбентом, властивості якого багаторазово відновлюються для повторного очищення оливи.

Вакуумна камера з насадками для очищення та сушіння трансформаторної оливи

Які бувають системи очищення олив

Олива може очищатися від механічних домішок не лише за допомогою фільтрів грубого та тонкого очищення, але й окремих систем – фільтр-пресів. Основною складовою фільтр-преса є пористе середовище, через яке під великим тиском насос прокачує оброблювану оливу. Під час проходження через таке середовище механічні домішки завбільшки 10-15 мкм затримуються в капілярах.

Ще однією системою очищення оливи можна вважати вакуумну камеру. Залежно від способу дегазації та дегідратації оливи вона має конструктивні особливості. Один із варіантів – це розпилення зволоженої оливи у вакуумну камеру за допомогою форсунки. При цьому відбувається відділення водяної пари, які видаляються з камери вакуумним насосом. А краплі сухої оливи потрапляють на дно камери. Другий варіант – розміщення у вакуумній камері спеціальних насадок, поверхня яких тонким шаром стікає олива. Як насадки можуть використовуватися, наприклад, кільця Рашига, спіральні кільця і ​​т.п. За другим методом часто реалізується сушіння трансформаторної оливи.

Системи типу адсорбер – це спеціальні пристрої, у яких відбувається процес поглинання домішок адсорбентом з оливи. Зазвичай це циліндрична ємність, в яку засипається адсорбент – цеоліт, силікагель або відбілююча глина. Після насичення адсорбент або змінюється новим або реактивується.

Системи очищення олив, побудовані на кшталт відстійника, є об’ємні баки. Внизу може розташовуватися кран, за допомогою якого акуратно зливається частина оливи, що відстоялася.

Основною частиною центрифуги є барабан. У ньому розташовуються тарілки, які кріпляться до валу паралельно одна одній. Відстань між тарілками дуже маленька, що дозволяє розділити оливу на кілька тонких шарів, підвищивши таким чином ефективність відцентрового очищення. За таким принципом працює центрифуга для трансформаторної оливи.

Установки для очищення трансформаторних олив

Компанією GlobeCore випускаються такі установки:

• центрифуга для очищення оливи CMM-2,2С;
• станція масляна мобільна СММ;
• маслоочисна установка СММ-CF;
• установка для фільтрації оливи CFU;
• установка для сушіння оливи MCU;
• установки адсорбційного очищення CMM-R;
• установка для освітлення палива UVR.

Станція масляна мобільна CMM працює із застосуванням принципів нагріву, фільтрації та впливу вакууму. За рахунок цього досягається комплексна обробка оливи  з видаленням з неї механічних домішок, води та газів. В установках UN-CF використовується два види фільтрів: попередній – для видалення механічних домішок та фільтр-коагулятор – для видалення води. За допомогою цього обладнання забезпечується сушіння оливи із вмістом вологи до 50% і навіть більше. Очищувачі оливи  добре підходять для випадків, коли необхідно очищати трансформаторну оливу лише від механічних домішок. Обробка оливи досягається за рахунок її перекачування через патронні фільтри.

Адсорбційне очищення оливи представлено установками типу MCU, CMM-R та UVR. MCU можуть працювати як з цеолітом, так і з силікагелем. У першому випадку досягається глибоке зневоднення трансформаторних олив, а в другому – ще й видалення кислотних складових. Установки CMM-R забезпечують не тільки комплексне очищення, а й регенерацію трансформаторної оливи, включаючи фінішну стабілізацію антиокислювальними присадками. Також можливо видалення сірки. Як адсорбент використовується відбілююча глина, яка може багаторазово реактивуватись без вилучення з CMM-R. При підключенні установки безпосередньо до трансформатора, олива починає циркулювати по замкнутому контуру, забезпечуючи таким чином відновлення ізоляції.

В установках очищення олив використовується інший вид адсорбенту, для реактивації якого потрібне інше обладнання. Але якщо CMM-R може обробляти лише трансформаторні оливи, то UVR більш універсальна, оскільки з її допомогою виконується не тільки регенерація олив різних типів, а й очищення палива, освітлення відпрацьованого масла.

Таким чином, за допомогою обладнання GlobeCore здійснюються:

• очищення трансформаторної оливи;
• очищення гідравлічної оливи;
• очищення індустріальної оливи;
• очищення турбінної оливи;
• регенерація та відновлення трансформаторної оливи.

Установки очищення оливи GlobeCore: основні переваги

Установки очищення оливи виробництва компанії мають наступні переваги:

• адаптація розмірів під перевезення різними видами транспорту (водним, повітряним та наземним);
• універсальність. Крім безпосередньо очищення оливи установки можуть виконувати й інші операції, наприклад, вакуумування або сушіння ізоляції трансформаторів;
• мобільність. Установки очищення оливи можуть випускатися на колесах, на причепі, контейнері і т.д. Це дозволяє проводити очищення оливи  та ремонт масляних трансформаторів у польових умовах;
• енергоефективність. Вибір всіх складових частин у процесі проектування обладнання здійснено таким чином, щоб вони споживали якнайменше електроенергії при збереженні високих показників обробки оливи;
• безпека. Установки обладнані системами захисту від небажаних ситуацій, які можуть виникнути у процесі обробки оливи (утворення піни, витоку тощо);
• простота обслуговування та експлуатації. У більшості випадків для роботи з установками очищення оливи достатньо одного оператора;
• широкий вибір додаткових опцій. Для зручності Замовника компанія GlobeCore може доповнювати можливості обладнання (управління за допомогою мобільного зв’язку, регенерація оливи у трансформаторах під напругою, лічильник механічних частинок та ін.).

Що робити, якщо відновлення відпрацювання оливи не допомагає

Робочий ресурс оливи все ж таки не вічний. Ми можемо продовжити термін служби, використовуючи очищення та регенерацію, але при повній втраті експлуатаційних властивостей буде необхідна утилізація оливи аб опереробка відпрацьованого мастила. При виборі способу утилізації слід керуватися критерієм найменшої шкоди навколишнього середовища. Переробка полягає у вилучення з відпрацьованої оливи корисних фракцій, які використовуються для виробництва інших нафтопродуктів.