Особенности выбора масла для газовых компрессоров

В связи с возрастающими объемами переработки попутного нефтяного газа в нашей стране все больший интерес проявляется к применению специальных синтетических компрессорных масел. Решения, предлагаемые компанией FUCHS Lubritech, широко используются как производителями компрессоров, так и конечными пользователями во всем мире.

В данной статье речь пойдет не только о смазочных материалах с выдающимися характеристиками, но и о методике расчета и подбора масла, необходимого в каждом конкретном случае.

На выбор масел для газового компрессора влияют определенные факторы, от которых во многом зависит долговременное и надежное функционирование компрессора. Главный из этих факторов – растворимость газов в применяемом масле, так как в зависимости от давления и температуры нагнетания возможно значительное снижение вязкости масла. Инструментом для расчета падения вязкости служит программа компьютерного моделирования.

Растворимость углеводородов в масле

Углеводородные газы – метан, пропан, бутан и пропилен – в определенной степени растворяются в смазочных маслах, снижая их вязкость. Наряду с другими факторами растворимость зависит от давления нагнетания, молекулярного веса газа и от типа базового смазывающего вещества.

Как правило, чем выше давление нагнетания, тем выше растворимость газа в масле. Чем выше температура нагнетания, тем ниже растворимость газа масла. Чем больше молекулярный вес газа, тем выше растворимость газа в масле (повышенный молекулярный вес, например бензола С6H6 или толуола C7H8, проводит к большему падению вязкости, чем более низкий молекулярный вес, например метана CH4 и этана C2H6).

Практическое правило: «подобное растворяет подобное». Это означает: «полярные масла растворяются полярными газами, а неполярные масла растворяются неполярными газами». Неполярный газ, такой, как метан, не будет смешиваться с таким полярным маслом, как полигликоль. А неполярный газ будет смешиваться с неполярным маслом, таким как минеральное.

Чем лучше смешиваемость масла и газа, тем больше падение вязкости масла.

Кроме того, углеводородные газы с высокой молекулярной массой могут конденсироваться при относительно низком давлении. Это так называемые влажные газы могут обладать моющим эффектом и смывать масло со смазываемых поверхностей. В исключительных случаях такая конденсация приводит к максимальному растворению газа в масле и может увеличить уровень масла в масляном резервуаре.

Выбор масла для газовых компрессоров

Растворимость углеводородов в масле компенсируется выбором масла более высокой вязкости. Например, в масляно-инжекторных винтовых компрессорах вязкости масла ISO VG 46 может быть достаточно для воздушного компрессора, тогда как при сжатии углеводородных газов требуется вязкость масла ISO VG 220.

Другой широко используемый способ для предотвращения снижения вязкости – использование полигликолей. Однако нужно учесть, что многие полигликоли растворяют воду. При наличии в газе сероводорода (H2S) вода может образовывать кислоту в масле и вызвать коррозию компрессора.

Рассмотрим практический пример для понимания процедуры расчета.

Компрессор: винтовой масляный; сжатие от 0,05 до 0,6 Мпа при температуре 75С. Минимально допустимая вязкость масла при рабочей температуре – 10 мм²/с (определена производителем). Температура окружающей среды 0…45С.

Состав газа, мол. %
Водород H2	42,0
Метан CH4	24,0
Этан C2H6	13,0
Пропан C3H8	11,0
Вода H2O	0,5
C2H10+C5H12+C6H14	10,0

Кроме того, газ содержит 36 ppm сероводорода H2S и 16 ppm хлористого водорода HCI. Приведенные данные вводятся в программу расчета «Gas Compressor Simulator». Программа рассчитывает растворение компрессорного масла газом и

сравнивает результат с заложенными параметрами. Рассчитанное падение вязкости затем используется для оценки предварительно выбранного смазочного материала. После этого выбирается требуемый уровень вязкости с учетом требований производителя компрессора ( в нашем случае минимум 10 мм²/с при рабочей температуре).

Преимущества для пользователя

Во многих случаях слишком низкая вязкость выбирается из-за недостатка опыта или из-за того, что не учитывается результат взаимодействия масла и составляющих газового потока. Это может привести к значительным повреждениям компрессора или даже к выходу из строя всей системы. Так как газовые компрессоры являются частью общей системы переработки в нефтегазовой отрасли, такие инциденты неминуемо ведут к значительным затратам.

Основным преимуществом данной программы является технически обоснованный и достоверный выбор вязкости масла и ,как следствие, безопасная работа компрессора. При этом могут быть учтены даже небольшие изменения в составе газа.

Производители компрессоров могут применять этот инструмент расчета для того, чтобы помочь их конечным клиентам в выборе правильного масла. В этом случае удастся избежать возможных рекламаций по поводу продукции, не отвечающей предъявляемым требованиям.