| |
Влияние воды
В маслах, полученных на нефтеперегонном заводе или на
смесительных установках, полностью отсутствует вода; тем
не менее, со временем они обязательно поглощают воду в
той или иной степени, т.е. ведут себя, подобно губке.
Наиболее общими ситуациями контакта масла с водой
являются следующие: вода, изначально присутствующая в
емкостях для хранения; конденсат, присутствующий
в воздухе над поверхностью масла в открытых емкостях или
в резервуарах при изменении температуры (воздух,
соприкасающийся с открытой поверхностью масла, при
понижении температуры после остановки на ночь
оборудования, выделяет большое количество влаги); вода,
образующаяся в теплообменниках и т.д.
Максимальная растворимость воды в масле или концентрация
насыщения увеличивается при возрастании температуры и
давления. При атмосферном давлении и при температуре 20
°С она составляет приблизительно 50 частей на миллион;
при 40 °С примерно 100, а при 60 °С около 200. Можно
достигать и более высоких значений за счет определенного
набора присадок.
Когда содержание воды достигает более высоких значений,
она уже не может существовать в форме раствора, а
приобретает вид капелек большего или меньшего размера,
достаточно устойчивых при взбалтывании, создаваемом в
насосе, и при расслоении, образующемся в месте сужения
клапанов.
Кроме перечисленных выше отрицательных эффектов,
связанных с присутствием воды в масле, следует принимать
во внимание, что при превышении концентрации насыщения
возникают явления деградации масла, сопровождающиеся
повышением окисления, повышением кислотности, изменением
вязкости и т.д., и тем быстрее, чем выше температура
жидкости.
В установках, в которых двигатель расположен в
резервуаре и погружен в жидкость, свободная вода может
сильно повредить изоляцию обмотки, вызывая короткое
замыкание между фазами и выход лифта из строя.
Во избежание подобных неполадок важно, чтобы конструкция
масляной системы позволяла отделять воду.
Поскольку рабочая температура гидравлической установки
не столь высока, чтобы вызывать быстрое испарение воды,
необходимо, чтобы форма резервуара и химические свойства
жидкости обеспечивали максимальное деэмульгирование,
т.е. способность отделять избыточную воду; необходимо
также периодически удалять воду, собирающуюся на дне
резервуара.
Влияние воздуха
Во всех жидкостях, находящихся в контакте с газом, в
частности, с воздухом, в той или иной степени происходит
растворение этого газа, в зависимости от давления и
температуры самой жидкости.
Количество газа находится в прямой зависимости от
давления и обратно пропорционально температуре.
При 20 °С и атмосферном давлении минеральные масла
содержат приблизительно 9% объема воздуха, т.е. 100
литров масла содержат около 9 литров воздуха.
Этот воздух растворяется на молекулярном уровне, он
невидим и ни в коей мере не влияет на плотность,
вязкость и сжимаемость.
Когда при уменьшении давления и/или увеличении
температуры снижается степень растворимости воздуха в
масле, избыточный воздух образует пузырьки больших или
меньших размеров, которые стремятся подняться на
поверхность жидкости, образуя нечто вроде пены внутри
самой жидкости, которая приобретает пастообразный вид.
Такое же явление возникновения пузырьков воздуха может
наблюдаться, если масло в своем движении проходит через
воздушные участки, или если в резервуаре образуются
сильные завихрения.
Удаление внутренней пены зависит от времени покоя и от
скорости подъема пузырьков воздуха, которая, в свою
очередь, зависит от размеров самих пузырьков, от
вязкости масла, от присутствия специальных присадок и
т.д.
Следует также отметить, что если быстрое понижение
давления вызывает столь же быстрое преобразование
воздуха, содержащегося на молекулярном уровне в
пузырьках, при обратном явлении, т.е. при повышении
давления, это происходит значительно медленнее, поэтому
лишь часть свободного воздуха мгновенно растворяется в
жидкости на молекулярном уровне.
Присутствие свободного воздуха в масле вызывает
повышение его сжимаемости, что приводит к возникновению
вибраций и шума с последующим образованием эрозии и
кавитации, а также к опусканию или подъему кабины при
любом положительном или отрицательном изменении
давления.
Обычно о возможности такого явления предостерегают в тех
случаях, когда в наличии имеются большие массы жидкости
и значительные производительности. Особое значение этот
вопрос может приобретать для пассажирских и грузовых
лифтов при повышенных требованиях к точности остановки.
Сжимаемость минерального масла не является постоянной
величиной; она уменьшается при увеличении давления и
зависит от количества воздуха, присутствующего в
жидкости в газообразном состоянии, а также от способа
сжатия, т.е. отводится ли образующееся при сжатии тепло
мгновенно и полностью или же оно остается в жидкости,
вызывая повышение ее температуры.
Явления, связанные с изменением температуры
В гидравлических лифтах при движении кабины вверх часть
электроэнергии из сети расходуется на преодоление
электрического, механического и гидравлического
сопротивления и преобразуется в тепло, а остальная часть
электроэнергии используется для поднятия кабины, груза,
поршня и т.д. и преобразуется в потенциальную энергию;
при последующем движении лифта вниз вся потенциальная
энергия преобразуется в тепло.
Из этого следует, что за полный цикл подъема и спуска
вся потребляемая из сети электроэнергия преобразуется в
тепло и расходуется на нагревание масла и все
контактирующие с ним части, т.е. цилиндр, поршень,
трубопровод, клапанную группу и резервуар.
Если кабина совершает ограниченное число подъемов и
спусков, система имеет достаточно времени, чтобы отдать
в окружающую среду большую часть тепла, и температура
масла сильно не повышается. Если же эти промежутки
невелики, температура масла может подниматься выше
допустимых пределов.
И в первом, и во втором случаях в ночные часы, когда
кабина практически все время стоит на месте, температура
жидкости опускается почти всегда до температуры
окружающей среды.
Из сказанного выше следует, что при работе лифта масло
подвергается многократному нагреванию и охлаждению, что
приводит к возникновению явлений, о которых не следует
забывать.
Если температура жидкости повышается слишком сильно,
происходит быстрое ухудшение характеристик масла; в
частности, происходит химическое преобразование
окисления молекул входящих в его состав углеводородов,
при этом образуются кислые коррозивные вещества,
лакообразные структуры и шламы.
Опыт показал, что срок службы минерального масла,
используемого при температуре ниже 50 °С, измеряется
несколькими сотнями тысяч часов в то время, как при
температуре 80 °С составляет лишь несколько сотен часов.
Скорость окисления остается почти постоянной до
температуры около 60 °С и увеличивается вдвое, начиная с
этой точки, при увеличении температуры масла на каждые
10 °С. Кроме того, следует иметь в виду, что сильное
каталитическое действие на процессы окисления оказывают
медь и медные сплавы, поэтому использование этих
металлов следует, по возможности, ограничить.
Таким образом, возникает необходимость в охлаждении
жидкости, о чем подробнее поговорим в разделе,
посвященном теплообменникам.
В результате охлаждения масло и контактирующие с ним
части уменьшаются в объеме.
Поскольку коэффициент расширения стали значительно ниже
по сравнению с маслом, объем жидкости сокращается
значительно сильнее, чем объемы цилиндра, трубопровода и
поршня. Поэтому кабина в отсутствии поступающих команд
опускается на более или менее значительную величину по
отношению к объему масла в цилиндре и в трубопроводе в
зависимости от степени охлаждения.
Если это явление возникает практически во всех
гидравлических лифтах, то более редким является случай,
когда кабина поднимается при нагревании жидкости. Это,
правда, может происходить, если цилиндр и подающий
трубопровод находятся под воздействием источника тепла,
например, на них попадают солнечные лучи.
Чтобы определить величину смещения кабины под действием
изменения температуры в системе, следует учитывать, что
сжатие трубопровода и цилиндра имеет действие, обратное
сокращению объема жидкости и штока.
|
|
