汽輪機潤滑油抗氧化性降低的原因分析及處理

張建平

（山西大唐國際臨汾熱電有限責任公司，山西 臨汾 041000）

汽輪機潤滑油抗氧化性降低的原因分析及處理

張建平

（山西大唐國際臨汾熱電有限責任公司，山西 臨汾 041000）

汽輪機潤滑油系統(tǒng)向汽輪發(fā)電機各軸承、盤車提供潤滑和冷卻介質(zhì)，以保證汽輪機本體的安全、穩(wěn)定運行，但由于潤滑油連續(xù)工作在高溫條件下，勢必會加速汽輪機油的氧化進程，產(chǎn)生熱氧化的變質(zhì)，影響汽輪機油的使用壽命，通過對旋轉(zhuǎn)氧彈值和抗氧化劑含量的測定，進行汽輪機嚴重度分析，制定針對汽輪機潤滑油油質(zhì)的措施，確保油質(zhì)的穩(wěn)定。

汽輪機潤滑油；抗氧化劑；旋轉(zhuǎn)氧彈；汽輪機嚴重度

0 引言

2臺機組自2011年1月投產(chǎn)后，在2012年8月前汽輪機潤滑油各項常規(guī)化驗指標除顆粒度出現(xiàn)過一次超標外，其余指標均在正常范圍內(nèi)，為了分析汽輪機嚴重度，深入了解汽輪機油的運行狀況，在2012年8月對2臺機組汽輪機潤滑油的旋轉(zhuǎn)氧彈值進行了測定，發(fā)現(xiàn)1、2號機組汽輪機潤滑油旋轉(zhuǎn)氧彈值低于新油的75%，下降較為嚴重。

1 2臺機組汽輪機油運行狀態(tài)

2臺機組投產(chǎn)后汽輪機潤滑油常規(guī)指標（見表1、2、3、4）基本在正常范圍內(nèi)，1號機組顆粒度在2011年3月份出現(xiàn)過一次NAS9級的情況，由于潤滑油顆粒度化驗頻次較高，顆粒度超標發(fā)現(xiàn)的比較及時并在發(fā)現(xiàn)后進行連續(xù)跟蹤化驗，潤滑油顆粒度很快降到了合格標準。

為充分了解汽輪機油的運行狀態(tài)，分析汽輪機嚴重度，對1、2號機組汽輪機潤滑油旋轉(zhuǎn)氧彈值及T501含量進行測試，跟蹤旋轉(zhuǎn)氧彈值的變化[1]。發(fā)現(xiàn)1號汽輪機潤滑油旋轉(zhuǎn)氧彈值從782min降至546min，下降30.2%，2號汽輪機潤滑油旋轉(zhuǎn)氧彈值從782min降至462min，下降40.9%；新汽輪機油中T501抗氧化劑含量為0.31%，1號汽輪機潤滑油中T501抗氧化劑含量為0.18%，2號汽輪機潤滑油中T501抗氧化劑含量為0.12%，2號機組汽輪機潤滑油中T501含量低于0.15%，已低于《電廠用運行礦物汽輪機油維護管理導則》中關(guān)于T501含量的要求。

表1 2011年1號機組主機潤滑油質(zhì)量指標

2 汽輪機油旋轉(zhuǎn)氧彈值下降原因分析

2.1 油系統(tǒng)設計和管道布置方面

對設計院和汽輪機廠圖紙核對無誤后，按圖核對現(xiàn)場管道布置、油管道與蒸汽管道間距，2臺機組汽輪機潤滑油系統(tǒng)設計及管道布置均按照圖紙布置安裝，與蒸汽等熱力管道間距均滿足規(guī)范要求，同時為了延長汽輪機油在油箱中的停留時間，在油箱中布置了隔板，增加油的表面積，便于油中水分、空氣等的析出，設備和管道布置、走向合理，未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

表2 2012年上半年1號機組主機潤滑油質(zhì)量指標

表3 2011年2號機組主機潤滑油質(zhì)量指標

2.2 運行溫度

對2臺機組潤滑油系統(tǒng)進行排查，1號機組回油溫度在45～50℃之間，冷油器出口溫度為42℃，在線濾油機的入口油溫約48.0℃；軸瓦端蓋部位溫度在55～70℃之間。2號機主機回油溫度在45～50℃之間，冷油器出口溫度為42℃，在線濾油機的入口油溫約44.0℃；軸瓦端蓋部位溫度在55～70℃之間，同時2臺機組潤滑油冷卻水系統(tǒng)投入自動，調(diào)節(jié)性能良好，未發(fā)現(xiàn)潤滑油系統(tǒng)溫度存在特別異常的過熱點。

表4 2012年上半年2號機組主機潤滑油質(zhì)量指標

2.3 雜質(zhì)污染的影響

2臺機組汽輪機潤滑油按照《電廠用運行礦物汽輪機油維護管理導則》 （GB14541—2005）中的要求，定期開展了油質(zhì)分析化驗，1、2號機組汽輪機潤滑油中水分均符合要求，其中1號機組顆粒度在2011年3月份化驗時發(fā)現(xiàn)為NAS9級后，在潤滑油管理方面加強了濾油，同時提高了油質(zhì)中顆粒度的化驗頻次，確保存在顆粒度超標后能及時發(fā)現(xiàn)，馬上進行處理，2011年3月份至今2臺機組汽輪機潤滑油未發(fā)現(xiàn)顆粒度超標的問題。

2.4 原始油的質(zhì)量和補油率

在新潤滑油采購到廠后，對新到汽輪機油委托第三方進行了原油油質(zhì)全分析化驗，各項指標均在正常范圍內(nèi)，可能存在機組投運，潤滑油油溫升高后，潤滑油油質(zhì)不穩(wěn)定的情況，發(fā)生了氧化反應消耗了油中的抗氧化劑T501；也有可能存在汽輪機潤滑油在精制時深度不夠，油中的石蠟、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、稠環(huán)氧酚等化合物未能徹底脫除干凈，也有可能存在2臺機組投運初期，系統(tǒng)沖洗不夠徹底，在潤滑油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、金屬雜質(zhì)等的共同作用下，使汽輪機潤滑油在受熱后氧化安定性下降，抗氧化劑消耗過快，造成油質(zhì)劣化。

2臺機組補油率參照運行中油箱中的油位及《電廠用運行礦物汽輪機油維護管理導則》（GB14541—2005），對2臺機組定期補加同型號、同批次的新潤滑油，2011年注入的新油量1號機組為25桶，補油率為12.8%，2號機組為20桶，補油率為10.3%。

2.5 汽輪機嚴重度

汽輪機嚴重度為汽輪機潤滑油喪失的抗氧化能力占原有新汽輪機油抗氧化能力的百分率，2臺機組汽輪機油運行一年半，1號機補油率為12.8%，2號機為10.3%，1號機汽輪機潤滑油氧化壽命喪失30.2%，2號機喪失40.9%。按照汽輪機嚴重度和油補充率對油質(zhì)的影響曲線[2]，做圖得出，1號機汽輪機嚴重度為19.5%，見圖1；2號機汽輪機嚴重度為25.1%，見圖2。

圖1 1號機組汽輪機嚴重度曲線

圖2 2號機組汽輪機嚴重度曲線

3 2臺機組汽輪機潤滑油處理措施

按照化驗結(jié)果，2臺機組的抗氧化劑均比較低，需要對2臺機組汽輪機潤滑油添加抗氧化劑，以延長汽輪機潤滑油的使用壽命[3]。為了使2臺機組汽輪機潤滑油對添加的抗氧化劑有更好的感受性，采用了QZZ-6型汽輪機油再生凈化裝置，利用強極性硅鋁吸附劑，對2臺機組汽輪機潤滑油通過吸附除去潤滑油中的油泥、乳化劑等大分子有機物及極性分子化合物[4]，然后通過試驗室小試確定抗氧化劑添加方案。

1號機汽輪機油進行過濾處理后測定T501抗氧劑含量及旋轉(zhuǎn)氧彈值，發(fā)現(xiàn)該油T501抗氧劑含量較高，但旋轉(zhuǎn)氧彈值較現(xiàn)場處理前下降較大。2號機汽輪機油進行實驗室再生處理，再生后油的酸值降低、破乳化度提高、旋轉(zhuǎn)氧彈值增加，對2號機汽輪機油添加T501抗氧劑，2號機汽輪機油的旋轉(zhuǎn)氧彈值較添加T501抗氧劑前下降，并且2臺機組汽輪機潤滑油在添加T501后運動粘度、開口閃點、破乳化度有一定的降低，酸值有一定的升高[5]。

對過濾處理后的1號機汽輪機油及2號機汽輪機油進行開口杯老化試驗，1號機汽輪機油老化后油質(zhì)較為穩(wěn)定，而2號機汽輪機油老化后破乳化度超標、旋轉(zhuǎn)氧彈值下降幅度較大，且油中有大量油泥析出。添加T501抗氧化劑不能解決2臺機組汽輪機潤滑油中抗氧化劑含量偏低及旋轉(zhuǎn)氧彈值偏低的問題。需要通過實驗選擇其他型號的抗氧化劑，先選用T502、T551抗氧化劑進行實驗室小試，發(fā)現(xiàn)添加0.08%T551可以有效提高1、2號機組旋轉(zhuǎn)氧彈值，同時對油質(zhì)其他指標沒有不良影響，通過開口杯老化試驗對添加0.08%T551的1、2號機組汽輪機油油質(zhì)穩(wěn)定性進行觀察，油質(zhì)較為穩(wěn)定，老化后兩個油質(zhì)指標無較大變化，由此決定對2臺機組汽輪機潤滑油進行吸附再生后添加0.08%T551，在后續(xù)的試驗中發(fā)現(xiàn)2號機組汽輪機潤滑油在添加T551后出現(xiàn)銹蝕，故2號汽輪機潤滑油吸附再生后添加0.08%T551和0.03%T746，并對添加后的潤滑油進行了全分析，見表5，各項指標均在汽輪機潤滑油合格標準范圍內(nèi)。

表5 2臺機組按照小試結(jié)果添加后潤滑油質(zhì)量指標

2臺機組汽輪機潤滑油按照實驗室小試結(jié)果，對1號機組汽輪機潤滑油添加0.08%T551，對2號機組汽輪機潤滑油添加0.08%T551和0.03%T746后，與最近一次運行潤滑油指標對比，2臺機組的潤滑油出現(xiàn)了運動粘度、開口閃點、破乳化度降低，酸值升高的現(xiàn)象[6]（見表6）。

表6 添加抗氧化劑后兩臺機組潤滑油各指標變化情況

對處理合格的汽輪機潤滑油定期使用QZZ-6型濾油機進行過濾處理，按照《電廠用運行礦物汽輪機油維護管理導則》 （GB14541—2005）定期對2臺機組潤滑油指標進行化驗監(jiān)督，至今2臺機組汽輪機潤滑油各項指標穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)異常。

為延長2臺機組汽輪機潤滑油使用壽命，需要定期使用吸附式濾油機除去2臺機組潤滑油中的油泥等氧化產(chǎn)物，避免由于劣化產(chǎn)物加速或催化油質(zhì)氧化、劣化變質(zhì)，減少抗氧化劑的消耗[7]。

4 結(jié)論

本次添加的T551抗氧化劑造成了汽輪機潤滑油閃點、運行粘度、破乳化度降低，酸值升高，同時添加的T746防銹劑也影響汽輪機潤滑油的閃點、運行粘度、酸值，需要在后續(xù)的運行中關(guān)注汽輪機潤滑油閃點、運行粘度、破乳化度、酸值的變化。

每半年對汽輪機潤滑油旋轉(zhuǎn)氧彈值進行檢測，了解汽輪機潤滑油運行情況，力求能及時發(fā)現(xiàn)油質(zhì)的問題并采取措施，同時繪制每年補油率與汽輪機油隨時間變質(zhì)的曲線，對汽輪機油開展全壽命分析，延長汽輪機潤滑油的使用壽命，確保汽輪機組運行的安全可靠。

通過對汽輪機嚴重度分析，參考在汽輪機嚴重度為25%時，油補充率與油變質(zhì)的影響曲線，為延長汽輪機油的壽命，需提高汽輪機潤滑油的補充率。

［1］ 曾輝穎.電廠運行中汽輪機油質(zhì)量監(jiān)控的探討［J］.石油商技，2010（4）：25-29.

［2］ 孫堅明，李萌才.礦物汽輪機油維護與管理［M］.北京：中國標準出版社，2006：47-50.

［3］ 楊俊杰.設備潤滑技術(shù)與管理［M］.北京：中國計劃出版社，2008：26-27.

［4］ 王娟，安錦民，劉杰，等.汽輪機油急劇劣化的原因分析及處理［J］.熱力發(fā)電，2010（4）：58-61.

［5］ 張杏梅，陳秋玲，魯麗.T501抗氧化劑對新汽輪機油油質(zhì)的影響研究［J］.熱力發(fā)電，2005（7）∶52-55.

［6］ 諸紅玉，倪靈佳，王肖杰，等.T746防銹劑對汽輪機油使用性能的影響［J］.上海電力學院學報，2013（4）∶202-204.

［7］ 梁群.提高運行中汽輪機油性能的措施探究［J］.中國石油和化工標準與質(zhì)量，2013（7）∶57-58.

Causal Analysis and Treatment of Antioxidant Reduction of Steam Turbine Lubricating Oil

ZHANG Jianping
（Shanxi Datang International Linfen Therm al Power Generation Co.，Ltd.，Linfen，Shanxi 041000，China）

Steam turbine lubricating oil system provides lubricating and cooling medium for bearings and turning gears of turbo-generator so as to ensure the safety and stable operation of steam turbine.However，due to continuous working under high temperature，the oxidation processof turbine oilwillbe accelerated so as to cause thermaloxidationmodification and affect the service life of steam turbine oil.According to the content determination of rotating oxidation and antioxidants，the severity of steam turbine was analyzed，andmeasureswereestablished toensure thequality and stabilityof lubricatingoil.

turbine lubeoil；antioxidant；RBOT；steam turbine severity

TK263.8+6

B

1671-0320（2015）01-0069-04

2014-12-20，

2015-01-10

張建平（1980），男，甘肅天水人，2004年畢業(yè)于華北水利水電大學建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)，工程師，從事火力發(fā)電廠檢修維護工作。