Основным преимуществом этого “натурального” хладагента является возможность реализации большой мощности охлаждения при относительно низкой установленной мощности компрессии, потенциал разрушения озонового слоя (ODP) равный 0 и потенциал глобального потепления (GWP) равный 1 , Такие низкие значения ODP и GWP позволяют сделать этот хладагент “идеальным” вариантом для многих пользователей. Несмотря на все преимущества, R-744 представляет технологические проблемы в эксплуатации и обслуживании и не может использоваться в большом числе областей применения. Давайте рассмотрим все преимущества и недостатки этой технологии с Жаном-Ивом Клэре, ведущим инженером по смазкам компании ExxonMobil.
Господин Клэре, не могли бы вы рассказать нам о проблемах смазки компрессоров CO2?
Ж-И. К.: Установки, использующие R-744, имеют три основные технологические проблемы: суб- и транс- критическое давление в установках, работающих на СО2, высокая растворимость СО2 в смазочных материалах, которая потенциально может привести к чрезмерному падению вязкости, и растворяющий эффект СО2, который может свести к минимум толщину смазочной пленки на движущихся частях. В так называемых “смешивающих” системах (установки, построенные на принципе хорошей смешиваемости между хладагентом и смазкой), некоторые классические полиэфирные масла (POE) демонстрируют пределы в условиях эксплуатации СО2.
Какие решения были разработаны компанией ExxonMobil в ответ на эти ограничения?
Ж-И. К.: Для полного удовлетворения потребностей пользователей компания ExxonMobil разработала для контуров со смешиваемым СО2 полиэфирное масло, изготавливаемое по инновационным и передовым технологиям, демонстрирующее повышенную эффективность смазки. Характеристики и преимущества этой новой полиэфирной технологии: с одной стороны, отличная текучесть смазочного материала при очень низких температурах и потенциал улучшения эффективности испарителей. С другой стороны, этот смазочный материал обеспечивает возможность точного контроля вязкости во время эксплуатации для оптимальной механической защиты компрессора, продление срока его службы и возможное увеличение межсервисных интервалов.
Каким образом вы выполнили валидацию этого нового продукта?
Ж-И. К.: Валидация новой технологии POE, разработанной компанией ExxonMobil, была проведена на крупной свинобойне в Бретани. Ее система охлаждения состоит из контуров CO2 / аммиака: контур аммиака состоит из 2 винтовых компрессоров, контур CO2 – из 4 поршневых компрессоров. После 2 последовательных поломок одного и того же компрессора, потребовавшей его полной замены из-за ранее использовавшегося хладагента, и 1 ремонта с заменой поршней и цилиндров на втором компрессоре, с декабря 2013 года 4 установленных поршневых компрессора были заменены на «Mobil SHC Gargoyle 80 POE». В первую очередь смазка Mobil использовалась на компрессоре, производящем горячие газы CO2, предназначенном для ежедневного размораживания испарителей, расположенных в тоннелях заморозки. Условия эксплуатации и, соответственно, смазки компрессора становятся более жесткими с повышением давления и температур. Поломки системы охлаждения бойни были выявлены именно на этом компрессоре.
Каковы были результаты этих тестов?
Ж-И. К.: Испытательный период «Mobil SHC Gargoyle 80 POE» закончился осмотром всех смазанных деталей компрессора, производящего горячие газы во время периодического осмотра после 5600 часов работы. Данный осмотр выполнялся в присутствии инженера по компрессорам компании, специализирующейся на обслуживании и эксплуатации промышленных холодильных установок, клиента и специалиста технической конструкторской службы ExxonMobil. Все участники осмотра компрессора констатировали отличное общее состояние компрессора и каждой его смазываемой механической части. В частности, было констатировано очень хорошее состояние элементов, относящихся к первому поршню, который на данной типе машин подвергается воздействию высокого давления и температур. Каждый элемент был покрыт масляной пленкой и имел хороший внешний вид, в отличие от предыдущей ситуации с ранее использовавшимся маслом, когда при тех же условиях эксплуатации были выявлены следы значительного износа и сухой внешний вид. В качестве примера отличных свойств смазки на поршневом компрессоре, который смазывался маслом “Mobil SHC Gargoyle 80 POE”, содержание железа и алюминия от изнашиваемых деталей составляло соответственно 13 мг/кг (ppm) и 3 мг/кг (ppm) после 5600 часов работы. Это незначительное содержание металлов износа особенно сильно заметно на поршневых компрессорах.
Каковы преимущества этой смазки для оператора объекта с экономической точки зрения ?
Ж-И. К.: Благодаря отличной механической прочности смазываемых деталей, использование Mobil SHC Gargoyle 80 POE периодические осмотры можно проводить через 6000 часов работы с возможностью продления до 8000 часов, при том, что при использовании предыдущего масла производитель рекомендовал сократить интервалы между осмотрами до 4500 часов. Увеличение интервалов между периодическими осмотрами позволило этой свинобойне сократить стоимость обслуживания каждого компрессора на 2640 Евро в год, то есть 10560 Евро в год на обслуживание всего парка поршневых компрессоров, работающих на CO2 при условии осмотра каждые 6000 часов.
Дает ли новый продукт улучшения в энергоэффективности системы?
Ж-И. К.: Помимо сокращения времени между осмотрами, мы констатировали снижение электрической мощности на 2 – 3 кВт на каждые 100 кВт, потребляемых в аналогичных условиях эксплуатации и с такими же нагрузками на компрессор “горячих газов”, который играет ключевую роль в этой бретонской установке. Экономия составляет до 599 евро в год на компрессор. Это объясняется снижением коэффициента растяжения (который характеризует внутреннее трение молекул масла при течении смазки под высоким давлением) масла “Mobil SHC Gargoyle 80 POE” по сравнению с маслом, которое использовалось ранее. Такая экономия энергии напрямую связана со снижением коэффициента растяжения молекул, достигаемым благодаря использованию инновационной технологии POE: снижение потерь внутренней энергии при трении внутри смазочного материала и увеличение механического КПД при том же потреблении электроэнергии.
Каковы выводы этого масштабного теста?
Ж-И. К.: Подводя итог, мы можем констатировать, что Mobil SHC Gargoyle 80 POE позволяет значительно снизить стоимость обслуживания благодаря увеличению межсервисного обслуживания компрессоров и повышению производительности благодаря снижению энергетических расходов. Что же касается безопасности, благодаря сокращению межсервисных интервалов удалось добиться значительного сокращения объема работ по обслуживанию для операторов. С экологической точки зрения выявлено снижение уровня выбросов благодаря сокращению объема сливаемого масла, которое достигается увеличением срока службы рабочих жидкостей. И наконец, если говорить о производительности, мы получаем 10560 Евро экономии/год при периодических осмотрах каждые 6000 часов, а также сокращение потребляемой мощности каждого компрессора при эквивалентной нагрузке на 2 – 3%.
Жан-Ив Клэре, Ведущий инженер по смазкам компании ExxonMobil
1 Это резюме было подготовлено на основе полевых испытаний, проведенных с использованием масла “Mobil SHC Gargoyle 80 POE” на свинобойне, на которой используется 4 поршневых компрессора СО2, в период с декабря 2013 года по апрель 2015 года. Фактические результаты могут отличаться в зависимости от типа используемого оборудования, его состояния, условий эксплуатации, окружающей среды и ранее использованных смазочных материалов. В случае сомнений, см. руководство по эксплуатации изготовителя.
Данная работа по валидации была принята и подтверждена специалистами данного промышленного объекта и зафиксирована в протоколе испытаний производительности на сайте www.mobilindustrial.com. Компания Esso SAF, SA, уставной капитал 98337521,70 €, ТПП Нантер 542 010 053, адрес: 5/6 place de l’Iris 92400 Courbevoie, продает торговую марку Mobil во Франции –отдельная торговая марка, принадлежащая компании Exxon Mobil Corporation или одному из ее филиалов, включая Esso SAF, которые являются юридически независимыми и автономными друг от друга.