Distributore / rappresentante autorizzato per la fornitura e consegna degli impianti e dei filtri per il trattamento dell'olio per le turbine alle imprese industriali in Russia

Gli oli per turbine sono ideati per ottimizzare e aumentare l'efficienza dei processi produttivi grazie alla debita protezione dei pezzi e dei componenti del macchinario. Tali oli sono destinati a lubrificare e a raffreddare i cuscinetti e le parti mobili delle turbine (a gas, a vapore, idrauliche), dei turbocompressori, delle turbopompe, dei turbogeneratori e delle turbosoffianti. Gli stessi oli trovano una larga applicazione anche come il fluido operante nei sistemi di regolazione di diversi turbogeneratori e turbine e sono utilizzati nei sistemi idraulici di diversi meccanismi industriali. Gli oli lubrificanti devono rispondere alle più stringenti specifiche prestazionali, quali:

• Garantire la stabilità e la resistenza all'ossidazione;
• Non formare i depositi dei sedimenti nel corso dell'esercizio duraturo;
• Non formare con l'acqua le emulsioni stabili per evitare la penetrazione dell'acqua nel sistema di lubrificazione;
• Proteggere la superficie delle parti metalliche contro la corrosione.

Le proprietà sopraelencate possono essere ottenute con l'impiego dell'olio di alta qualità, la debita depurazione degli stessi, l'aggiunta degli additivi per il miglioramento delle prestazioni (antiossidanti, deemulsionanti, anticorrosive). La debita depurazione dell'olio per le turbine e delle relative tubazioni di mandata dell'olio favoriscono l'aumento dell'affidabilità di funzionamento delle turbine durante un lungo periodo di esercizio delle stesse. L'analisi dimostra che circa il 20-25% dei guasti, dei difetti e dei danneggiamenti degli impianti energetici sono causati dai problemi nei sistemi di approvvigionamento dell'olio e dall'alterazione della sua qualità. Nel caso in cui l'olio per le turbine a vapore, pompe elettriche e/o turbopompe non sia più idoneo alle richieste specifiche prestazionali, tale olio deve essere sottoposto a una debita depurazione. Se la stabilità dell'olio non può essere ripristinata, l'olio deve essere sostituito. L'utilizzo dell'olio di scarsa qualità provoca la riduzione dell'affidabilità di funzionamento del macchinario e determinare la sua usura precoce. Gli oli contaminati con scorie e con l'acqua diventano sorgente dell'elettroerosione e dei guasti di funzionamento del macchinario energetico.

Gli oli di alta qualità utilizzati per le turbine non sono soggetti all'ossidazione, proteggono le parti della macchina contro la corrosione, non formano i depositi dei sedimenti anche nel caso di un continuo e duraturo esercizio e non formano l'emulsione stabile con l'acqua. Gli oli utilizzati per le turbine non devono contenere le impurezze, scorie, acqua e depositi visibili. Nel caso contrario tali oli devono essere sostituiti. Il mancato rispetto di questa norma diventa il principale fattore provocante la messa delle turbine fuori di esercizio. Si dovranno inoltre prendere in dovuta considerazione i valori massimi dell'acidità. Per aumentare la durata di esercizio, nell'olio usato per la lubrificazione delle turbine vengono aggiunti gli additivi antiossidanti.

Il processo d'invecchiamento dell'olio provoca l'alterazione delle caratteristiche originali e lo rende inidoneo all'ulteriore utilizzo, ma dato il costo elevato e il grande volume dell'olio acquistato da grossi impianti, la completa sostituzione dell'olio diventa molto costosa, ciò comporta la necessità di depurare l'olio per l'ulteriore riutilizzo dello stesso nelle turbine. Per il processo di esercizio delle turbine sono più adatti i metodi di depurazione continua in quanto permettono di aumentare la durata di vita dell'olio senza la sua sostituzione completa. Dall'altro conto, la depurazione continua dell'olio può essere realizzata, mantenendo il macchinario in marcia, solo nel caso del macchinario di piccoli ingombri che non occupa molto spazio nel locale e consente un facile smontaggio e rimontaggio quali: filtri, separatori, adsorbitori. Se invece si tratta del macchinario più complesso e più ingombrante, tale macchinario deve essere installato in un locale separato e in questo caso il processo di depurazione prevede lo scarico dell'olio. L'utilizzo del costoso macchinario destinato alla depurazione dell'olio per una sola postazione di lavoro non è economicamente conveniente, perché tale macchinario sarebbe utilizzato solo saltuariamente e per tale ragione in questo caso sono utilizzati i dispositivi di depurazione in versione mobile, mentre per i grossi impianti modulari che utilizzano i grandi volumi dell'olio sarebbe molto più conveniente utilizzare i dispositivi fissi di diversi tipi.

I metodi di rigenerazione o di ripristino degli oli per turbine si possono suddividere in quelli fisici, fisico-chimici e chimici.

Metodi fisici

Nell'attuazione di tali metodi di depurazione le proprietà chimiche dell'olio depurato rimangono intatte. I principali metodi fisici sono i processi di sedimentazione, di filtrazione e di separazione, quando l'olio viene separato dall'acqua e dalle impurezze insolubili nell'olio.

Si tratta del più semplice e più economico metodo di separazione delle scorie, acqua e impurezze che viene realizzato all'interno di apposite vasche, denominate decantatori, con il fondo a forma conica. Alla scadenza di un certo periodo di tempo le frazioni con diverso peso specifico si dividono in strati. La frazione oleosa, con il peso specifico più basso, tende ad affiorare in superficie separandosi dall'acqua e le impurezze solide che si accumulano al fondo da dove vengono rimosse attraverso un apposito scarico nella parte conica del recipiente.

Anche il serbatoio dell'olio può essere considerato come una specie di decantatore, ma all'interno di tale serbatoio non sono create le condizioni necessarie per separare l'olio dall'acqua. Nel serbatoio l'olio si trova in un moto continuo che provoca la continua miscelazione degli strati. L'aria, presente nel decantatore, livella la differente densità dei componenti dell'emulsione olio-acqua e rende il processo di separazione più difficile. Nel decantatore invece sono create le condizioni favorevoli per la separazione dell'olio e il tempo di decantazione non è limitato. Il principale svantaggio di questo metodo di depurazione dell'olio per le turbine consiste nel basso rendimento dovuto alla grande durata della fase di separazione. Il decantatore occupa inoltre un grande spazio e aumenta il rischio d'incendio.

Separazione

Il più efficace metodo di depurazione dell'olio per le turbine dall'acqua e dalle impurezza è la separazione. La separazione dell'acqua e delle impurezze avviene nel tamburo del separatore sotto effetto della forza centrifuga. I separatori a bassa velocità (4500 - 8000 giri al minuto) destinati alla depurazione dei lubrificanti hanno travato un campo di applicazione molto più largo rispetto a quelli di velocità elevata (18000 - 20000 giri al minuto).

I separatori si possono suddividere in:

• Separatori a vuoto (che possono separare parzialmente anche l'acqua dall'aria);
• Separatori in versione aperta.

Il metodo di depurazione dell'olio viene scelto in funzione della natura delle impurezze e può essere la chiarificazione (nel caso della separazione delle impurezze solide e delle scorie dall'olio a basso contenuto dell'acqua) e la depurazione (nel caso dell'olio ad alto contenuto di acqua). Per la realizzazione di tali metodi sono utilizzati i tamburi di diverse configurazioni. Il rendimento dei tamburi impiegati per il processo di chiarificazione è del 30% superiore rispetto a quello dei tamburi utilizzati per il processo di depurazione. Il separatore può depurare l'olio ad alto contenuto di acqua, mantenendo la turbina in marcia. L'utilizzo di due separatori collegati in serie, quando un separatore svolge la funzione di depurazione e il secondo quella di chiarificazione, garantisce un sensibile miglioramento della qualità dell'olio depurato.

Per la filtrazione dell'olio s'intende la separazione delle sostanze insolubili nell'olio che viene effettuata facendo passare l'olio attraverso il mezzo filtrante poroso che potrebbe essere carta filtrante, tela grossa, cartone, belting, feltro. Nella filtrazione degli oli per turbine sono largamente utilizzate le filtropresse a telaio dotate delle pompe (a vortice o quelle rotative), che fanno passare l'olio sotto pressione fino a 0,49 MPa (3-5 kgf/cmq) attraverso il mezzo filtrante fissato all'incastellatura dei telai. Tale mezzo filtrante viene periodicamente sostituito. La filtrazione dell'olio nella filtropressa è normalmente combinata con il trattamento dell'olio nel separatore. Nel caso dell'alto contenuto di acqua, l'olio, trattato inizialmente nel separatore, viene successivamente avviato alla filtropressa. L'olio può essere trattato anche mantenendo la turbina in marcia. In questo caso a valle del secondo separatore che svolge la funziona di chiarificazione viene inserito il filtro pressa, che garantisce una qualità degli oli trattati particolarmente elevata.

Per garantire il buon funzionamento del sistema di lubrificazione delle turbine si deve prevedere non solo la depurazione dell'olio, ma anche la pulizia dell'intero impianto, specialmente dopo l'esecuzione dei lavori di mantenimento. A tali scopi è prevista la pulizia idrodinamica dei sistemi di lubrificazione che si è dimostrata molto efficace e che consiste nella pulizia dell'intera sistema, ad eccezione dei cuscinetti, con l'olio precedentemente depurato pompato ad elevate pressioni. Tale processo usufruisce l'effetto del flusso turbolento generato in vicinanza alle pareti che circola con la velocità 2 volte superiore a quella di esercizio. Durante tale processo la temperatura del flusso supera i 60°С.

I punti forti del trattamento idrodinamico sono seguenti:

• Il velo di olio tra il metallo e il flusso oleoso non viene danneggiato;
• Nel sistema di lubrificazione è escluso il fenomeno di corrosione delle superfici;
• È escluso l'uso delle soluzioni chimiche per l'asportazione dei depositi;
• È esclusa la necessità di smontaggio del sistema di lubrificazione;
• Il tasso d'intensità del lavoro da fare per assicurare la depurazione si riduce del 20 - 40% come pure la durata dei lavori di manutenzione.

Metodi fisico-chimici

Tali metodi di rigenerazione e di depurazione prevedono una parziale variazione della composizione chimica degli oli per turbine. Si può indicare, a titolo esemplificativo, la depurazione dell'olio con l'uso degli assorbenti e il lavaggio con il condensato caldo.

Questo processo si basa sull'adsorbimento delle sostanze disciolte nell'olio mediante l'impiego dei materiali solidi altamente porosi chiamati adsorbenti che favoriscono la rimozione dall'olio degli acidi di basso peso molecolare e di quelli organici, delle resine e di altre impurezze solute. Come gli adsorbenti possono essere utilizzati i diversi materiali: allumina, silicagel, terre ad azione sbiancante (bauxite, scisti, diatomite, argilla saponifera). L'efficienza del processo di adsorbimento è determinata, oltre all'area complessiva dello strato di adsorbente, dalle dimensioni dei pori e della grandezza delle molecole assorbite.

Gli assorbenti impiegati per gli oli usati per le turbine sono i materiali con la grandezza dei pori pari a 20-60 angström, che permette la cattura dei composti ad alto peso molecolare quali resine ed acidi organici. A tale scopo è largamente impiegato il silicagel. L'allumina assorbe bene gli acidi organici a basso peso molecolare ed è meno adatto per l'adsorbimento delle resine. Questi due assorbenti sono i materiali sintetici, il motivo per cui il prezzo degli stessi è abbastanza alto, soprattutto quello dell'allumina.  Gli adsorbenti naturali, quali bauxite, diatomite, argilla saponifera, sono meno costosi, ma anche meno efficaci.

Con l'impiego degli adsorbenti la depurazione dell'olio avviene in due modalità:

• A contatto (quando l'olio viene mescolato con la polvere dell'adsorbente a grano fine);
• A percolazione (quando l'olio è fatto passare attraverso lo strato fisso dell'adsorbente).

Prima di iniziare il processo di depurazione a contatto l'olio deve essere riscaldato. Per separare l'adsorbente, l'olio viene fatto passare attraverso la filtropressa con successiva perdita dell'adsorbente.

Il metodo a percolazione consiste nel far passare l'olio riscaldato fino a 60 - 80°С attraverso gli strati dell'adsorbente granuloso caricato in appositi dispositivi (adsorbitori). Tale metodo di rigenerazione degli oli per turbine, a differenza dal metodo a contatto, consente il riciclaggio dell'adsorbente e può essere realizzato mantenendo il macchinario in marcio senza dover scaricare l'olio dal serbatoio. Il processo di depurazione diventa meno costoso e permette di usare per il trattamento degli oli gli adsorbenti più costosi e più efficaci.

L'adsorbitore (in versione mobile o fisso) rappresenta un serbatoio saldato a forma cilindrica nel quale viene caricato l'adsorbente in granuli. Le piccole particelle dell'adsorbente vengono trattenute all'interno del filtro che si trova nella parte superiore del dispositivo. Il processo di filtrazione dell'olio avviene in direzione dal basso in alto, il che garantisce quasi totale l'asportazione dell'aria e l'intasamento insignificante del filtro. L'adsorbente può catturare, insieme con i prodotti di invecchiamento dell'olio, anche l'acqua, ma nel caso di una grande entità dell'acqua, perde le sue proprietà assorbenti e per tale motivo  prima del processo di adsorbimento l'olio deve essere depurato dai fanghi e dall'acqua.

Nello schema generale di depurazione dell'olio il processo di adsorbimento viene realizzato dopo il trattamento nei separatori e nelle filtropresse. L'adsorbente usato può essere facilmente ripristinato mediante l'insufflaggio dell'aria calda (riscaldata fino alla temperatura di 200°С). È da tener in considerazione che il metodo ad adsorbimento non più essere applicato per la depurazione degli oli additivati, dato che tutti gli additivi (tranne butilidrossitoluene) possono essere completamente assorbiti.

Lavaggio con l'acqua di condensa

Nel caso dell'elevato numero di acidità e la presenza degli acidi a basso peso molecolare solubili nell'acqua, l'olio può essere sottoposto al lavaggio con l'acqua di condensa.  L'esperienza dimostra che il lavaggio porta al miglioramento anche di altre proprietà dell'olio: riduce la quantità di scorie e di altre impurezze e aumenta la capacità di stratificazione delle emulsioni. Per aumentare il livello di solubilità degli accidi, l'olio e il condensato ammontante al 50 - 100% dell'entità dell'olio lavato vengono riscaldati fino a 70-80°С. Per aumentare l'area di scambio il condensato e l'olio vengono meticolosamente mescolati. Durante questo processo gli acidi a basso peso molecolare passano dall'olio nell'acqua che viene successivamente scaricata dal separatore, mentre le impurezze e i fanghi presenti nell'olio vengono umidificati. Grazie a tale processo, la densità degli stessi si aumenta, facilitandone la separazione.

L'olio può essere lavato con il condensato in un recipiente separato, dove all'acqua e all'olio viene conferito mediante vapore o pompa il moto circolare. Tale lavaggio può essere effettuato anche mantenendo la turbina in marcia. In questo caso l'olio viene scaricato dal serbatoio e ricaricato dopo il lavaggio nel serbatoio di riserva.

Metodi chimici

I metodi chimici prevedono la depurazione dell'olio per turbine mediante l'impiego di diversi prodotti chimici (acidi e alcali). Tale metodo viene usato per la depurazione degli oli che nel corso dell'esercizio hanno subito le trasformazioni chimiche.

Il trattamento alcalino viene realizzato nel caso di una forte contaminazione dell'olio, quando i metodi sopraindicati si dimostrano insufficienti. Gli alcali neutralizzano gli acidi organici, i residui dell'acido solforico (usato nel trattamento acido), favoriscono la rimozione degli esteri e di altri composti, formando i sali solubili nell'acqua che vengono asportati nella fase successiva. Sono impiegati generalmente il trifosfato di sodio 5 - 14% (trisodium phosphate decahydrate) o l'idrossido di sodio 2,5 - 4%. Il processo di trattamento alcalino si realizza alla temperatura di 40 – 90°С nello stesso separatore in cui l'olio viene trattato con il condensato caldo. Prima di iniziare il trattamento, l'olio va disidratato nello stesso separatore. Dopo il trattamento alcalino, l'olio viene lavato con l'acqua di condensa e depurato mediante gli adsorbenti.

Dato che i reagenti chimici sono utilizzati sia alla fase di pretrattamento che per il successivo processo di trattamento dell'olio, sono stati realizzati gli impianti combinati destinati a una buona depurazione dell'olio che uniscono tutti i processi in un unico flusso tecnologico. In funzione del flusso tecnologico di depurazione dell'olio per turbine tutti i dispositivi ed impianti sono dotati di complesse attrezzature (decantatori, pompe, serbatori con agitatori, filtropresse) e possono essere realizzati sia in versione fissa che in quella mobile. Nel settore industriale sono inoltre utilizzati gli impianti universali che permettono di realizzare il processo di trattamento dell'olio sfruttando diversi metodi di depurazione.

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