刘亿鑫，胡彦云，倪平

(1.华电内蒙古能源有限公司，内蒙古 呼和浩特 010000；2.华电内蒙古能源有限公司包头发电分公司，内蒙古 包头 014000)

0 引言

在机组运行过程中，汽轮机油起到润滑轴承、带走热量的作用，同时还作为调速系统的低压保安油[1]。当油质不合格时，容易引起机组振动升高、烧瓦[2]、大轴弯曲等事故发生，严重威胁到机组的安全稳定运行，所以汽轮机油质指标是否合格，是技术监督的重要任务之一。

汽轮机油常见的问题为油质乳化和漆膜问题。文献[3-5]详细介绍了油质乳化的原因、处理方法和防范措施，对添加剂的用量、作用时间和作用效果都深入研究。漆膜倾向指数反映的是汽轮机油在设备上生成漆膜的风险，其值越大，生成漆膜的风险越高。文献[6]将这种附着在设备表面，薄、硬、有光泽，同时不溶于油的有机沉淀物称为漆膜。文献[7-8]通过热重法和凝胶色谱法检测油泥漆膜中的成分，发现油泥中氮、硼、硫等元素含量较高，油泥中不含无机盐和大分子胶质物。漆膜是一种高分子烃类聚合物，是油品的氧化产物，颜色从浅棕色、棕色至棕褐色。然而文献[9]指出油品漆膜生成情况与油品颜色没有明显相关性。目前，对于如何降低漆膜倾向指数，预防漆膜产生的研究相对较少。因此本文通过大量实验来探索新型滤材，通过物理方法在不改变油质化学性能的同时，降低漆膜倾向指数，从而解决设备漆膜问题。

1 某火电厂汽轮机油油质现状

定期更换滤油机滤芯时，发现滤芯严重堵塞，上面附着有黄色黏状物；同时在小修设备解体后发现，部分轴承、阀门、管道有油泥漆膜生成。从主油箱中取样化验，油品呈红褐色，将油样送与华电电科院检验，报告编号CHDER/HX-JC-202103115，结果如表1。根据相关标准，32号汽轮机油色度不得大于5.5，漆膜倾向指数应小于15，如表2，该汽轮机油两项指标属于严重超标，而产生的油泥漆膜会导致过滤器堵塞、供油不足、轴承磨损、阀粘结、调速失灵等严重后果，最终造成非正常停机[10]的损失，严重威胁机组安全稳定运行。电科院做了相关研究后仍未找出合适的解决办法，建议更换新油。

表1 电科院部分检测结果

表2 美国Fluitec 公司出的漆膜倾向指数ΔE与运行油液漆膜问题评价标准

2 油质劣化原因

随着火电机组容量和参数的不断提高，汽轮机油的工作环境更加恶劣，加速了油品质下降的进程。在发电机组中漆膜的产生有以下几种原因：(1)加氢基础油的广泛使用，此类基础油的饱和烃含量高，对极性添加剂和极性油泥的溶解度变差，所以导致漆膜生成[11];(2)为了提高油品的抗氧化性能，汽轮机油中的抗氧化剂加量越来越多，某些抗氧剂的产物容易生成漆膜;(3)汽轮机油在高温[12]和金属的催化下发生氧化，生成溶解性差的有机物;(4)油品接触过热的金属表面导致基础油发生热裂解，进而生成漆膜;(5)汽轮机内的静电流导致局部高温，引发油品的降解[13]，进而生成漆膜。此外还有设备本身的设计缺陷等原因。

3 处理措施

漆膜是油品氧化形成的极性不溶物[14]，其在润滑油中有一定的溶解度；当油中的这些不溶物达到饱和状态时，就会析出沉积到油箱底部及摩擦副表面，而这个过程又是可逆的，随着润滑油中不溶物浓度的下降，沉积在油箱底部及摩擦副表面(尚未高温结焦成积炭的)的不溶物又会重新溶解在油中[15]。根据这一特性，利用滤材对润滑油中溶解的氧化物进行物理吸附，使其达到不饱和状态，进一步溶解附着在设备表面的漆膜，最终实现清洁油泥漆膜，降低漆膜倾向指数的目的。

3.1 实验室滤油实验

通过实验，找到合适的滤材，将油品指标降低。如图1所示，首先对滤材进行静压实验。将漏斗置于量筒上部，漏斗底部加入滤材，向漏斗内加入适量汽轮机油，静止半小时。汽轮机油在重力的作用下通过滤材达到过滤吸附的目的。

图1 实验室静压实验

在静压实验初见成效后，进一步对滤材做动压实验，如图2所示。接通电源，齿轮泵将原油打入过滤罐内，原油经过滤材过滤杂质后进入试剂瓶内。整个过滤过程压力维持在2 MPa，由于滤材的选型不同，过滤所用的时间和效果各不相同。从大量实验中发现，山东青岛邦凯公司生产的新型无机硅胶对吸附油中的氧化物具有显著的效果。硅胶滤材应用极性吸附原理将带有正负电荷的杂质进行吸附，将油品中溶解的极性有机物过滤去除，从而达到去除油泥漆膜的效果。如图3，该型滤材颗粒直径越小，吸附效果越明显，过滤出的油样越清亮。

1.齿轮泵2.压力表3.过滤罐4.原油5.过滤后油样

图3 油样过滤前后对比

通过滤油后，将油样寄予西安热工院与华电电科院进行结果化验，如表3、表4所示，报告中指出，滤油后的色度为2.0左右、漆膜倾向指数为1.6，两项指标参数合格。并且高精度物理过滤后，对油品的其他关键性指标影响较小。

表3 西安热工院实验结果(TPRI/TK.2-RC-0625-202与TPRI/TK.2-RC-0676-2021)

表4 华电电科院滤油后实验结果(CHDER/HX-JC-202105122)

3.2 现场处理

设计专用滤油机解决漆膜倾向指数超标的问题，如图4所示，为滤油机设备的结构示意图。设备包括齿轮泵、空压机、过滤罐、储油箱、控制柜以及连接管道及阀门。三个过滤罐中，依次装有新型硅胶滤材、树脂滤材、颗粒度滤芯，油品依次通过三种滤材，可将漆膜倾向指数、色度值和颗粒度降低。

图4 滤油机结构示意

如图5所示，滤油时，关闭阀门v-18、v-19、v-21、v-20、v-24、v-25，打开阀门v-14、v-16、v-17、v-23、v-22，阀门v-13为单向阀，防止油倒灌入空压机；油品经过齿轮泵从油箱中打入三个过滤罐中，然后进入主油箱。过滤罐前后装有压力表，监视运行过程中压力的波动，以此来判断滤芯的脏污情况。更换滤材时，关闭阀门v-14、v-16、v-17、v-23、v-22，打开阀门v-18、v-19、v-21、v-20、v-24、v-25，利用压缩空气将过滤罐内的残余油量打回油箱中，减少更换滤芯时油品的浪费和污染周围环境事件的发生。

图5 滤油机流程

目前，该项目技术规范书已编写交与物资部招标采购。

4 结论

(1)通过实验找出合适滤材，使用物理吸附的方法将油中杂质去除，在不改变油质化学性能的基础上，降低漆膜倾向指数和色度值。使汽轮机油质满足技术监督要求，同时降低了潜在损坏设备的风险。

(2)节约更换汽轮机油费用42万元，同时减少危废处置费7万元，直接经济效益显著。

(3)企业鼓励员工自主创新、攻坚克难，将成果转化，达到提质增效的目的。