刘金英

摘要：汽轮机油通常包括蒸汽轮机油、燃气轮机油，水力汽轮机油及抗氧汽轮机油等，主要用于汽轮机油和相联动机组的滑动轴承、减速齿轮、调速器和液压控制系统的润滑。汽轮机油的作用主要是润滑作用，冷却作用和调速作用。为确保汽轮机组的安全经济运行，汽轮机油必须具备：良好的氧化安定性；适宜的粘度和良好的粘温性；良好的抗乳化性；良好的防锈防腐性；良好的抗泡性和空气释放性。

关键词：汽轮机油；油品劣化；吸附剂；添加剂

天津大港发电厂2号汽轮机用油为32号汽轮机油，主油箱容量约为24吨，在2016年09月28日的定期监督中发现2号汽轮机油酸值达到0.246mg/L，已接近导则注意值，表明油品劣化程度逐渐加重。

酸值是反映汽轮机油劣化变质程度的一项重要化学指标，酸值升高说明汽轮机油发生了劣化，产生了酸性物质，酸值越高，其劣化的速度也就越快。油中劣化生成的酸性产物不仅会降低油品的润滑性能，而且还严重腐蚀设备金属部件等。润滑油严重劣化时会生成油泥沉淀等，造成调速系统卡涩，伺服阀、油动机等设备动作失灵，严重威胁到机组的安全运行。为此我们对汽轮机油及时进行分析，查找油质劣化的原因，以便采取相应处理措施，避免造成油质严重劣化换油而带来的巨大经济损失。

1油质评估

为了解2号汽轮机油的油质状况，对汽轮机油进行了油质全分析试验，分析结果如下：

油样外观透明；无机械杂质；运动粘度（40℃）31.19mm2/s，开口闪点220℃；酸值0.246mg/g；液相锈蚀为无锈；水分21.9mg/L；破乳化度（54℃）/19.6min；旋转氧弹（150℃/64min）；T501抗氧化剂含量0.066%。

依据GB/T7596—2017《电厂运行中矿物涡轮机油质量》，大港发电厂2号汽轮机油外观、运动粘度、开口闪点、机械杂质、液相锈蚀、水分、破乳化度、符合运行油标准要求。酸值为0.246mg/L已呈现于偏高趋势，油的酸值升高是因为油品自身劣化引起的，另外2号汽轮机油的旋转氧弹值64min，已临近于SH/T0636-2013《L-TSA汽轮机油换油指标》中的规定值。（标准指出旋转氧弹值小于60min时需采取措施处理或更换新油），以上数据表明2号汽轮机油运行中油质劣化，抗氧化性能差。

2劣化原因分析

2.1受热和氧化变质。

汽轮机油的劣化主要是油在运行中热氧化所导致，氧是使汽轮机油发生劣化的化学反应的根源，油中溶有空气，特别是在高温下，会加速油的氧化变质，一般来说，油温超过60℃以后，温度每增加10℃，油的氧化速度将增加一倍。因其油品氧化而产生的环烷酸皂、胶体等物质都是乳化剂，使油更容易劣化。

2.2杂质和水分的影响。

运行汽轮机油由于吸潮、轴封漏气等原因使油中存在一定量的水分，而系统磨损产生的金属颗粒、系统管道锈蚀产生的铁锈以及空气中的灰尘侵入都会使油中存在一定量的颗粒杂质。油中的水分和颗粒杂质不仅对油的氧化有着催化加速作用而且使油中产生泡沫、聚集油泥产生油垢，影响油中空气的分离，会进一步促使油氧化，形成恶性循环。因此运行中要经常对油进行过滤，将油中水分和杂质及时清除，如滤油不及时，久而久之，酸值增大。严重影响汽轮机油的使用寿命。

2.3油系統的结构和设计。

油系统的设计应尽量避免系统中存在过热点，局部过热对于运行油的氧化变质尤为显著，严重时甚至引起油的碳化结焦，如果运行中油质劣化，遇到颜色异常变深，就需要查找油系统是否存在过热点。

2.4油品的化学组成、添加剂。

虽然导致运行汽轮机油变质的外界因素很多，但油品的化学组成是决定油品性能的关键因素，润滑油的主要成分是烃类化合物，一般采用添加抗氧化剂来改善油品的抗氧化性，旋转氧弹试验是评估油品氧化安定性较为理想的方法，实践证明，旋转氧弹值和运行时间有着密切的关系。

2.5辐射的影响。

光的照射特别是紫外光能引起油中自由基的生成，加快油的氧化速度，引起油的颜色加深，酸值增大。

2.6综上分析，2号汽轮机油旋转氧弹值64min，已临近于导致规定值，T501抗氧化剂含量很低，因此油的抗劣化性能很差，酸值增大。

3解决方法

3.1汽轮机油酸值升高，油质老化明显，油品氧化生成酸性物质较多，如环烷酸皂、沥青质酸、胶体、油泥等，这些等物质都是乳化剂，很难采用一般方法将其酸性组分去除，使酸值合格。为此我们采用极性吸附再生方法处理，以使其各项指标合格。

3.2极性吸附剂的原理

吸附剂对不同分子的吸附力是一种电性力，它是由位于固体表面上的原子产生的。因为固体表面上的原子只受到内部各方向的原子的吸引，所以对空间这一面有剩余的力场。当极性分子运动到吸附剂表面附近时，极性分子的偶极矩就会与吸附剂表面上的原子互相吸引，使极性分子被选择性地吸附在吸附剂表面上。有机化合物中的含硫、氧、氮的基团，都是具有偶极矩的极性基团，含有这些基团的极性分子会被优先从油中吸附出来。劣化油中的胶质、沥青质、有机酸、有机酸盐和氮化合物都是极性较强的分子，能优先吸附；有些硫化合物的极性较弱，它们与具有诱导偶极的芳香烃极性相近，它们又比饱和烃优先吸附。温度对吸附有很大的影响，温度升高会增加分子的动能，使分子较易摆脱吸附剂表面吸附力的控制。因此，如达到吸附平衡时，升高温度会减少吸附量。但在废油再生时，由于润滑油馏分的勃度较大，因此极性分子的扩散速度是比较慢的，需较长时间才能达到吸附平衡；而在一般吸附精制的条件下只能有较短的时间，达不到平衡。因此，为了达到一定程度的吸附，需要加快扩散速度，而升高温度会明显降低油的勃度而加快扩散速度。因而我们在吸附精制时要加温，而且废油的勃度越大，温度也要越高。

3.3在线极性吸附再生处理

将2号汽轮机油进行在线极性吸附再生净化处理，此在线再生净化装置设备包括再生除胶器、粗滤器、精滤器、供油泵等部件。再生器由两台并联组成，每个再生器内各装有7支再生除胶滤芯，流量：6m3/h，主要靠装于再生除胶滤芯内的吸附剂将油中劣化产物（如乳化物、胶质、油泥和酸性产物等）除去，从而达到去除油泥、降低酸值、提高破乳化度的作用。过滤部件包括粗滤器及精滤器。粗滤器内装有18支线隙式滤芯，过滤精度为5μm，其纳污容量大，可以去除油中大量机械杂质；精滤器内装有1支精密滤芯，过滤精度为3μm。采用粗滤器与精滤器组合使用，可以充分保证再生后油的清洁度。采用高效吸附剂填充的再生除胶滤芯和精密颗粒过滤器合理配置。

处理过程从2016年10月28日开始，处理时间持续30天，对油质进行跟踪化验，数据如下。

2016.10.28取主油箱检测酸值为0.246mgKOH/g滤油（第一套滤芯）；

2016.10.30取主油箱检测酸值为0.242mgKOH/g；

2016.11.03取主油箱检测酸值为0.240mgKOH/g；

2016.11.07取主油箱检测酸值为0.229mgKOH/g；

2016.11.09取主油箱检测酸值为0.229mgKOH/g，更换第二套滤芯；

2016.11.12取主油箱检测酸值为0.212mgKOH/g；

2016.11.14取主油箱检测酸值为0.205mgKOH/g；

2016.11.17取主油箱检测酸值为0.202mgKOH/g；

2016.11.21取主油箱检测酸值为0.200mgKOH/g，更换第三套滤芯；

2016.11.24取主油箱检测酸值为0.185mgKOH/g；

2016.11.28取主油箱检测酸值为0.185mgKOH/g，油品酸值处理合格；

2016.12.01取2号汽轮机油检测破乳化度为19.6min，合格；

2016.12.02取2号汽轮机油检测液相锈蚀为无锈，合格；

2016.12.03取2号汽轮机油检测旋转氧弹（150℃/min）64min，临近导则注意值，抗氧化剂含量为0.066%，当运行油抗氧化剂含量低于0.15%时需补加；

2017.02.05取2号汽轮机油检测酸值为0.195mgKOH/g；

2017.04.05機组停机时加入130kg T 501抗氧化剂，经24小时运行后，取样检测旋转氧弹值为（150℃/min）151分钟，合格；

2017.11.05取2号汽轮机油检测酸值为0.193mgKOH/g；至今，2号汽轮机油酸值稳定在0.195mgKOH/g左右。

3.4 T501抗氧化剂的添加

T501抗氧化剂学名2、6二叔丁基对甲酚，属于酚类抗氧化剂，此抗氧化剂在油尚未氧化和氧化初期加入，能延长油品氧化的诱导期，与油品氧化生成的自由基生成稳定的化合物，终断其连锁反应，有抑制其氧化的作用。汽轮机油添加剂主要成分为羰基衍生物，是酮、醛和羧酸衍生物，具有抗氧化、破乳化、防锈等优秀功能。羰基属于极性分子，再生过程中易被极性吸附剂吸附，滤油结束时，经委托检测，2号汽轮机油应补充抗氧化添加剂。对于新油、再生油的添加剂量一般为0.3%-0.5%，对于运行油，其含量低于0.15%时，应进行补加。2017年04月5日机组停机时加入130kg T 501抗氧化剂，经24小时运行后，取样检测旋转氧弹值为（150℃/min）151分钟，合格。

4总结

极性吸附剂对劣化的汽轮机油处理效果明显，能够快速地降低酸值，并除去劣化油品中的环烷酸皂、沥青质酸、胶体、油泥等有机杂质。汽轮机油中的添加剂在极性吸附再生过程中被极性吸附剂吸附，滤油处理后应补加T501抗氧化剂，使其在运行油中的含量不低于0.15%。本次极性吸附再生处理2号汽轮机油共进行30天，处理后的油质达到合格标准，处理好的油质补加了抗氧化剂，在将近两年的运行跟踪监督中，油质各项指标保持稳定，滤油处理取得成功，为今后的油务工作积累了经验。

参考文献

[1]《电力用油分析及油务管理》书籍作者：孙坚明，孟玉婵，刘永洛书籍出版：中国电力出版社

（作者单位：神华国能天津大港发电厂）