汽輪機油的性質(zhì)、作用及乳化的防治

葉銓

【摘要】本文主要介紹了發(fā)電廠汽輪機用油的物理和化學(xué)性質(zhì)，汽輪機油在發(fā)電廠汽輪機組運行中的作用及質(zhì)量要求，以及乳化的防治，供各電廠進行汽輪機油質(zhì)分析時參考。

【關(guān)鍵詞】汽輪機；油；性質(zhì)；潤滑；乳化

0.前言

汽輪機油是電力系統(tǒng)中重要的潤滑介質(zhì)，主要用于汽輪發(fā)電機組的潤滑系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)。在汽輪機的軸承中起潤滑和冷卻作用；在調(diào)速系統(tǒng)中起傳壓調(diào)速作用。汽輪機油用量大，一個大電廠若加上必需的備用油量，用油量就會更大。隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，汽輪機油質(zhì)量的好壞，直接影響汽輪機組的安全經(jīng)濟運行。這就要求我們能對汽輪機油的作用及性質(zhì)進行分析，從而發(fā)現(xiàn)油質(zhì)發(fā)生變化的原因，以便我們在以后的工作中制定針對性的措施，確保汽輪機用油的品質(zhì)。

1.汽輪機油的作用淺析

汽輪機油在汽輪發(fā)電機組的潤滑油系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)中是一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)。其作用主要有：

1.1調(diào)速作用

汽輪機的調(diào)速系統(tǒng)主要由調(diào)速汽門、伺服閥、及其控制系統(tǒng)等部件組成，調(diào)速汽門的開大或關(guān)小由伺服閥來控制，使汽輪機在負荷變動時，調(diào)節(jié)蒸汽的進汽量來保持汽輪機額定的轉(zhuǎn)速；而伺服閥由控制系統(tǒng)來控制。

1.2潤滑作用

滑動摩擦有2條物理定律，它們是:

（1）兩固體表面間摩擦與接觸表面積無關(guān)。

（2）兩固體表面間的摩擦與表面正壓力成正比。

作相對運動的摩擦表面之間有如下的幾種情況：

a前面述及減少機械表面相互之間的摩擦和磨損的方法，是要設(shè)法避免兩摩擦表面的直接接觸。

b最簡便、使用得最早的方法是在摩擦表面間加潤滑劑。用潤滑劑來隔開摩擦表面，防止它們直接接觸，就是通常所說的“機械的潤滑”。

c根據(jù)摩擦零件的工作條件和潤滑油在摩擦表面間所起的作用。將機械零件的潤滑分為兩個類型；流體潤滑及邊界潤滑。

d流體潤滑是在兩個摩擦表面之間有一薄層具有一定壓力的流體,流體將摩擦表面完全隔開。流體中的壓力平衡摩擦零件所受的外載荷。

1.2.2流體動力潤滑的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)

1.3散熱作用

運行中的汽輪機油，不斷在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動，油溫將不斷升高，其主要原因是軸承內(nèi)油品的內(nèi)摩擦產(chǎn)生熱量，其次，由于油與軸頸相接觸，被汽輪機轉(zhuǎn)子傳來的熱量所加熱，故此，油在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)時，將不斷地帶走設(shè)備所產(chǎn)生的熱量，并經(jīng)冷油器把熱量排出。由此可知，油作為傳熱介質(zhì)，對系統(tǒng)內(nèi)的有關(guān)設(shè)備起到冷卻、散熱的作用。

1.4沖洗作用

由于摩擦產(chǎn)主的金屬碎屑被汽輪機油帶走,從而起到了沖洗的作用。

1.5減振作用

汽輪機油在摩擦面上形成油膜，使摩擦部件在油膜上運動，即兩摩擦面間墊了一層油墊，因而對設(shè)備的振動起到了一定的緩沖作用。

2.對發(fā)電廠汽輪機油質(zhì)的要求

汽輪機油質(zhì)量的好壞，直接影響汽輪機組的安全經(jīng)濟運行，故對汽輪機油的質(zhì)量具有嚴格的規(guī)定和較高的要求：

2.1良好的抗氧化安定性

汽輪機油在機組中循環(huán)速度快，次數(shù)多，使用年限較長，并在一定溫度下和空氣、金屬直接接觸；因此要求其在運行中熱穩(wěn)定性好，氧化沉淀物要少，酸值不應(yīng)顯著增長。

2.2良好的潤滑性能和適當?shù)恼扯?/p>

選擇適當粘度的汽輪機油，其粘度隨溫度變化小，能保證汽輪機組在不同溫度下得到可靠的潤滑。一般在保證潤滑的前提下，盡可能選用粘度較小的油、因其散熱性及抗乳化性能均好一些。

2.3良好的抗乳化性能

因機組在運行中蒸汽經(jīng)常從軸封不嚴密處漏入油系統(tǒng)，使油水混合而成乳化液，影響油的潤滑性能和機組的安全運行，故要求汽輪機油具有良好的抗乳化性能，容易與水分離。使漏入潤滑系統(tǒng)內(nèi)的水分在油箱內(nèi)能迅速分離排出，以保持油質(zhì)的正常潤滑和冷卻作用。

2.4要具有良好的防銹性能

對機件能起到良好的防銹作用。

2.5良好的抗泡沫性能

油在運行中產(chǎn)生泡沫要少。以利于油的正常循環(huán)、潤滑。

2.6良好的析氣性能

油在運行中于空氣接觸，形成霧沫，油應(yīng)能快速消除泡沫。

2.7具有良好的清潔度

油品應(yīng)有很好的清潔度，以免在摩擦面上破壞油膜，形成干摩擦，造成設(shè)備損壞。

3.汽輪機油乳化的危害與防治

3.1汽輪機油乳化的危害

汽輪機油系統(tǒng)的主要作用是向汽輪機發(fā)電機軸承提供潤滑油和調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的壓力油。因此，汽輪機油質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著汽輪機的安全可靠性。例如，汽輪機油乳化給機組帶來的危害是很大的。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）一種液體只有同時具備適當?shù)恼掣叫院驼扯龋拍茏鳛闈櫥?，且潤滑油對于摩擦表面的附著力還必須大于潤滑油本身分子間的摩擦力。這樣，兩個摩擦表面在相互滑動時，每一表面上都帶動著一個附著油膜，形成兩個摩擦表面之間的液體摩擦，轉(zhuǎn)子在高速轉(zhuǎn)動時，軸頸與軸瓦底部形成壓力很高的油膜，支承轉(zhuǎn)子重量在軸瓦中滑動。若油質(zhì)乳化，就使?jié)櫥偷恼掣叫圆缓茫蛯δΣ撩娴母街Σ粔?，油膜受到破壞，轉(zhuǎn)子軸頸就可能和軸承的軸瓦發(fā)生干摩擦，使軸瓦燒損，機組強烈振動，甚至毀機。

（2）汽輪機在運行中，潤滑油需要帶走的熱量主要來自轉(zhuǎn)子軸頸與軸承滑動摩擦所產(chǎn)生的熱量，高溫蒸汽通過汽輪機轉(zhuǎn)子上的動葉片等部件傳導(dǎo)到軸頸上的熱量，以及發(fā)電機因轉(zhuǎn)子電流過大發(fā)熱和磁鐵發(fā)熱經(jīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子傳遞到軸頸處的熱量。如果汽輪機油乳化，其乳化液沉積于油循環(huán)系統(tǒng)中，妨礙油的順暢流動，使供油不足，影響散熱，軸承與軸頸處溫度不能控制在規(guī)定值內(nèi)，易引起軸承燒瓦事故。

（3）抗乳化度是汽輪機的重要指標，一般抗乳化度≤8min。汽輪機油乳化，將加速汽輪機油的氧化，使酸值升高，產(chǎn)生較多的氧化沉淀物，從而延長了汽輪機的抗乳化時間，亦即惡化了油的抗乳化性能。

（4）汽輪機油乳化，將使調(diào)節(jié)、保安系統(tǒng)中的滑閥等部件銹蝕，造成卡澀，降低了動作的靈敏度，嚴重時，還會引起調(diào)節(jié)、保安裝置拒動。從而導(dǎo)致機組嚴重事故的發(fā)生。

3.2汽輪機油乳化的分析

水分、激烈攪拌、乳化劑，均能引起汽輪機油乳化。其中，水分的存在和激烈攪拌是產(chǎn)生乳化的主要原因。

（1）汽輪機油中水分的存在，會加速油質(zhì)的老化及產(chǎn)生乳化；同時會與油中添加劑作用，促使其分解，導(dǎo)致設(shè)備銹蝕。汽輪機油中含水，表明汽輪機端部汽封密封不嚴，蒸汽進入油系統(tǒng)、大氣中濕氣進入油箱、冷油器泄漏以及機組大修時蒸汽吹掃油管路殘留水分所致。此外，油箱、軸承箱上的排油煙(氣)機及排氣管不能及時排出存留在箱內(nèi)的濕氣，也是油中存水的一個因素。

（2）油中溶有空氣，特別是在高溫下，會加速油的氧化變質(zhì)。汽輪機運行中，因其油品氣化變質(zhì)而產(chǎn)生的環(huán)烷酸皂、膠體等物質(zhì)都是乳化劑，使油更容易乳化。

（3）汽輪機油的乳化，與油品中的添加劑性能亦有關(guān)系。汽輪機油添加劑(如抗氧化劑和防銹劑)，大都是具有一定表面活性的化合物或混合物。這些物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)中，一端是具有親油性的非極性基團，另一端是具有一定表面活性的親水性極性基團。雖然它們都溶解于油而不溶解于水，但在一定轉(zhuǎn)速下極性基團對水就具有一定的親合能力，增強了油水分離的難度，促進油質(zhì)乳化。

（4）激烈攪拌。在汽輪機高速旋轉(zhuǎn)時，油和水被激烈而充分的攪拌，呈乳濁液態(tài)。此時，上述親水的極性基團有了與水充分親合的機會，當親合力很大時，就會與水牢固的結(jié)合在一起。又由于親油性的非極性基團能溶于油中，從而通過這種物質(zhì)的作用使水和油結(jié)合在一起。因此，這時水就不能與油分離，即產(chǎn)生乳化現(xiàn)象。

3.3防治汽輪機油乳化的措施

如前所述，汽輪機油乳化給機組運行帶來嚴重后果。因此，應(yīng)從汽輪機組設(shè)備的設(shè)計、制造、安裝、運行維護、檢修、以及油品和添加劑質(zhì)量等方面著手，層層把關(guān)，防止汽輪機油乳化。

（1）防止油系統(tǒng)進水。預(yù)防和消除汽輪機油系統(tǒng)進水，是防止汽輪機油乳化的重要措施。為此，首先要確保產(chǎn)品設(shè)計和制造質(zhì)量，即汽封裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、零部件加工符合工藝標準、材質(zhì)滿足高溫運行要求。其次是在機組安裝過程中，應(yīng)嚴格按質(zhì)量標準組裝汽封，盡量調(diào)小汽封間隙，并且在運行中具有自動調(diào)整間隙的性能；機組大修中，如發(fā)現(xiàn)汽封片缺損、斷裂、倒伏，以及失去自動調(diào)整間隙性能等缺陷，應(yīng)予修整或更換。

（2）排除油中水分。在汽輪機運行時，應(yīng)隨機投入油凈化裝置，以便及時對機組潤滑用油和調(diào)節(jié)保安裝置的壓力油進行油水分離和雜質(zhì)過濾。目前應(yīng)用得比較廣泛的YJG型油凈化器，由沉淀箱、過濾箱、貯油箱、排油煙機、自動抽水器和精密濾油器等組成。

（4）保證汽輪機油質(zhì)量。對于購進的汽輪機油，其質(zhì)量應(yīng)符合GB2537或GB11120-89標準，并應(yīng)具備良好的粘附性、氧化安定性、防銹性、抗起泡沫性、空氣釋放性，以及抗乳性能及酸值指標。對于運行中的汽輪機油，除定期進行全面的檢測外，平時亦應(yīng)注意有關(guān)項目的監(jiān)督和取樣檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

（5）油中添加抗乳化劑。為延長油的使用壽命和提高油的抗乳化性能，可根據(jù)運行中汽輪機油的油質(zhì)情況，向油中添加抗乳化劑，以破壞油水界面上的乳化膜，將水釋放出，達到除水目的。這里需要指出的是，所加入的添加劑應(yīng)符合質(zhì)量標準，盡可能降低或除去添加劑中親水性能較強的成份，達到或高于汽輪機油標準所規(guī)定的抗乳化性能指標。

（6）庫存油管理應(yīng)嚴格做好油的入庫、儲存和發(fā)放三個環(huán)節(jié)，建立明確的標志和臺帳，防止油的錯用、混用和油質(zhì)劣化。根據(jù)實際明細建立有關(guān)的技術(shù)檔案與技術(shù)資料。儲油區(qū)應(yīng)嚴格執(zhí)行防火防爆制度,杜絕油的滲漏與潑灑,地面油污應(yīng)及時清理,嚴禁煙火。

4.結(jié)束語

本文分析了發(fā)電廠汽輪機用油的物理和化學(xué)性質(zhì)，以及汽輪機油在發(fā)電廠汽輪機組運行中的作用及質(zhì)量要求、技術(shù)要求和安全要求。電廠用汽輪機油應(yīng)該首先保證油的品質(zhì)，特別要保證油具有良好的抗乳化性和抗泡性，在運行中要特別注意油中進水，乳化和油的酸值等。對電廠汽輪機用油問題進行分析時提供一些依據(jù)，同時也給以后更進一步認識和運用電廠汽輪機油的特性提供些參考。[科]

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