汽轮机油

        汽轮机是透平机的一种,透平机是电厂发电的重要设备,是电厂发电的命脉。汽轮机购买成本高,维护更重要,因为汽轮机故障引起的停机会造成巨大的经济损失。根据GE公司1991年的研究,电厂停产的故障当中,20%是因为透平机的故障,而这20%的故障当中,19%又与润滑系统的问题相关,而对于发展中国家,如果不重视维护油液,可能因此而导致更多问题。由于润滑系的重要,电厂普遍对润滑油进行监测。


        如果维护得当,汽轮机油的使用寿命一般在10到20年。但是,维护方法对汽轮机油的使用寿命影响很大,汽轮机油用量很大,并且采用集中润滑方式,如果油液出问题,很容易造成大量损失,并且引起多个系统部件出问题,因此,使用中,必须对汽轮机油的理化性能进行监测,并且新油和在用油都需要检测。


        ASTM包含了汽轮机油检测的一系列方法,其中ASTM D4378-97是专门针对汽轮机油和燃汽轮机油的标准检测说明,下面列出了新油和在用汽轮机油性能指标检测中的一些重要项目:


1)黏度检测(ASTM  D445)

黏度(Vsicosity)是所有润滑油最重要的一项性质指标,润滑油根据黏度划分牌号,具体的设备,会要求一个特定号数(黏度等级)的润滑油,当黏度不适合设备要求时,润滑油也就不能提供正常的保护,因此黏度是润滑油油质检测的一个重要方面。黏度过低会引起磨损,而黏度过高会影响叶片和轴承转动中的稳定,引起震动。


        透平油在使用中,很多因素会导致黏度变化,因此我们需要监测黏度,黏度的变化主要是增加或者降低,当超出允许的变化范围时,油质被视为不合格,一般来说,允许的黏度变化范围是新油的黏度±5%以内(参照ASTM D4378-97的规定)。汽轮机油的黏度至少一个季度检测一次,如果使用时工况比较恶劣,应酌情缩短检测周期。


2)黏度指数(ASTM D2270)

黏度指数(VI)表现的是润滑油在温度变化中黏度的稳定程度,润滑油的黏度会随温度变化而变化,温度升高,油变稀(粘度变小),温度降低,油变黏稠(黏度增加)。黏度指数较高的润滑油,在温度变化中,黏度相对更稳定,变化程度较小。大部分厂家都要求透平油的黏度指数至少达到90。

        汽轮机油里一般都不含黏度指数改进剂,因此使用中一般不用检测这一项。只有在评估新油的性能中,如果需要,可以进行检测。


3)氧化安定性检测(ASTM  D2272)

使用旋转压力容器检测润滑油的氧化安定性(RPVOT:Rotary Pressure Vessel Oxidation Test),以前也简称为RBOT,在使用中,水分、金属的催化作用、吸入的空气和高温会使汽轮机油氧化导致油质老化,这项检测可以测定润滑油目前所具有的抗氧化能力,并与新油的抗氧化能力进行对比,可以了解抗氧化剂的消耗程度以及基础油的抗氧化性能。RPVOT检测法主要是检测同种润滑油(新油和在用油)的氧化安定性,观察润滑油在投入使用后的抗氧化性能。值得注意的是,有的润滑油在新油时具有良好的RPVOT测定值,但是在使用中测定值却很低,因此对在用油的实际油质进行检测非常重要。


        根据ASTM D4378-97,使用RPVOT法对在用汽轮机油进行检测,如果RPVOT值降到了新油RPVOT值的25%水平,再加上酸值(AN)升高,那么表明汽轮机油的氧化已经到达警戒线。有的汽轮机厂家则建议,只要RPVOT值降到25%即认为是警戒线,无需参照酸值。有的厂家则设定RPVOT值降到100分钟时为警戒线。达到警戒线后,可以换油,或者采取部分置换新油。


        对于轴承润滑和液压系统共用一个油箱的燃气轮机,除了使用RPVOT检测油质的氧化情况,还要结合超离心检测法(Ultra Centrifuge Rating)检测悬浮、分散在油里的杂质颗粒,因为油液在逐渐氧化过程中会产生一些氧化副产物,引起漆膜和结焦。检测中,油样接受17,500rpm的离心力30分钟后,测量剩下的沉积残留物。检测结果分为1~8级,数字越大,说明残留的沉积杂质越多,达到4~6级(有的设备对清洁度要求较高)就被认为是警戒值,油里的沉淀物杂质会对设备造成问题。


        对汽轮机油和燃汽轮机油,RPVOT开始时一年检测一次,后期需要缩短抽检周期,尤其当RPVOT检测值接近25%的下限时。


4)抗氧化性能/TOST检测(ASTM D943)

TOST可以预测新油的抗氧化性能,汽轮机油在有氧、高温、有水和金属催化等条件中,这些条件都会引起汽轮机油氧化,通过实验检测汽轮机油的使用寿命、油泥和酸性物质的生成情况。


        目前的透平机厂家要求TOST实验值,燃气轮机油为2000~4000小时,新的燃气轮机则要求7000小时,TOST在1000小时以上的透平油不采用ASTM D943的检测规范。TOST实验由于过程耗时(可达一年甚至更久),因此不适用于在用油的检测。


5)卡尔费休含水量检测(ASTM D1744)

油里含水会影响影响油的润滑性,也会破坏油的黏度特性,降低油膜强度。现场使用的测定方法比较简单的就是目测,透平油如果变混浊、透明度降低、颜色发白、乳化,这些现象都说明透平油里可能含水分。目测最重要的意义是能发现游离水(和油分开了的水分),日常目视查看油箱底部的游离水,如果有水应立即排掉。或者使用一块金属,取一些油样在金属片上加热,观察有无汽泡或者噼啪声,如果有,证明油里含水。另外,在接触氢气的情况下,水还会引起氢脆,导致轴承因此而开裂损坏。


        油里含水还会滋生细菌,尤其在油流处于停滞状态的温暖区域,引起汽轮机油变质、发臭。


        检测润滑油含水量的准确方法是通过实验室的卡尔费休试验(ASTM  D1744),可以检测出油里是否含水,以及准确的含水量(%或ppm),ASTM  D4378规定,1000ppm或者0.1%的含水量为警戒值,有些设备厂家规定500ppm为警戒值,要看设备厂家有没有要求,一般来说,建议把含水量控制在100ppm~200ppm之下(因为基础油类别不同而有稍有区别)。总之,对于任何设备,油里都不应该带入水分,含水量越低越好。含水量每季度至少检测一次,日常检查要注意观察油的透明度是否降低、颜色是否有异常。


6)酸值检测(ASTM  D664)

汽轮机油酸值升高的原因有两个:受到污染、汽轮机油氧化变质。变质会产生酸性物质,因此通过检测酸值(Acid Number)可以反映出油质,测定润滑油劣化过程中产生了多少酸性物质,酸值越高,说明油质劣化的程度越深。


        ASTM  D4378(对在用的汽轮机油、燃汽轮机油的油质监测试验)建议,如果透平油的酸值比起新油来说,增加了0.3~0.4mg KOH/g,就视为警戒线,但是有的油液检测把酸值升高0.1KOH/g即认为是警戒值。酸性物质的增加不但加速油质劣化,而且会造成轴承的金属腐蚀。


        汽轮机油的酸值检测采用电位滴定法(ASTM D664),至少一季度检测一次。


7)颗粒物计数(ISO 4406:99)

汽轮机滑动轴承的公差为10~20微米,液压调速系统的伺服阀公差则只有3~5微米,这样的精度要求汽轮机油很清洁,否则会引起部件磨损、阀芯卡滞。


        设备厂家对油液的ISO清洁度要求一般为18/16/13,或者NAS清洁度为7,在使用中,检测得出的清洁度等级数字越小,油液的清洁程度越高、越干净,设备的使用寿命能得到提高。


        颗粒物计数(Particle Count)检测油液里的颗粒物含量,然后对照ISO清洁度登记表,检查油液的清洁度是否达标,同时也能反映设备润滑系统的清洁度。清洁度应该每季度至少检测一次,平时应根据清洁度要求选用有效的过滤设备。在采样中,必须使用清洁度达标的工具,最好使用专门的油液采样工具。

 

8)抗腐蚀性检测(ASTM  D665A)

金属生锈会加速油液氧化,脱落的锈块还是潜在的磨损源。防锈性能差或者防锈剂的消耗会引起金属生锈,ASTM  D665A使用蒸馏水检测60℃下实验条件测定透平油抗钢铁锈蚀的能力。一般来说,不建议自行添加防锈剂,因为防锈剂会影响油的抗乳化性和油水分离能力。油的防锈性应该一年至少检测一次,如果经常接触水,应该缩短检测周期。


9)抗乳化性检测(ASTM  D1401)

抗乳化性(破乳能力)是指润滑油的油水分离能力,对于汽轮机油来说,这项指标很重要,对油的使用寿命很重要。试验中,油和水1:1混合,取透平油和蒸馏水各40毫升,搅拌后静置观察油水分离,记录油水层完全分离开所需要的时间(也称为破乳化时间),时间越短说明油的油水分离能力越好。


        虽然ASTM D4378-97没有给出抗乳化性的警戒值,但是对于在用油来说,30分钟后,乳状物的体积≥15毫升,油的抗乳化性就亮红灯了。对于新油,如果30分钟后剩下的乳状物体积应低于3毫升。油受到污染以及长期储存、油的氧化都会引起抗乳化性降低。


        汽轮机油在油箱的停留时间对油的油水分离有影响,如果油箱较小,汽轮机油的破乳化时间要求越短。对于大油箱,允许的破乳化时间可以长一点。也就是说,如果油箱较小,对抗乳化性的要求较高。


        抗乳化性应该一年一检,如果经常接触水,应该缩短检测周期。


10)抗泡性检测(ASTM  D892)

油箱里有少量泡沫属于正常现象,但是如果泡沫明显增加、油液里出现很多气泡难以消散就应引起注意,引起泡沫增加的原因分为油液原因和机械原因。油液的原因主要是抗泡性不合格、油液受到污染、油液变质,机械原因包括密封不严漏气、搅拌带入空气、油位不正常、油箱设计问题等。油箱里的泡沫量还和吸油管位置有关。


        泡沫问题的危害有:油液溢出,污染环境并造成安全问题;造成油液局部超高温,引起透平油油质劣化。ASTM  D4378-97中给出了泡沫生成趋势的相关规定。


        在处理汽轮机油泡沫问题时,应先排查引发泡沫的原因,先检查油是否受到污染、油的清洁度、机械搅动以及管道或者密封漏气,如果这些都正常,再看油的抗泡性。在确定根源之前,不应自行添加抗泡剂,有时候抗泡剂加多了反而会使泡沫问题更严重。油受到污染,清洁度不达标是最常见的原因之一,出现泡沫问题时,建议检测ISO清洁度。汽轮机油的抗泡性检测一般用在出现泡沫问题时,有时候对不同油品的相容性进行检测也可能用得到。


11)空气释放性(ASTM D3427)

某些燃气轮机和汽轮机厂家对油的空气释放性有要求,空气释放性是指油里卷入空气后,从油液内部逸出所需的时间,理论上越快越好。试验中通过对油样吹入过量的压缩空气,使试样剧烈搅动,空气在油液中形成小气泡。停气后记录油样中泡沫体积减到0.2%的时间。设备对空气释放性的要求可能有所区别,有的要求低至4分钟。一般来说,低黏度的油(ISO VG32号)空气释放性较好,但是高黏度的油就可能存在问题,例如ISO VG46的汽轮机油,本身黏度高,如果再加上油箱小,那么气泡释放不干净,进入轴承引起油膜不完全,造成润滑不佳,进入调速控制系统,造成控制失灵,气泡在高压区被迅速压缩温度升高到几百度,造成油液氧化。


        油投入使用后,空气释放性一般不会有什么改变,因此对于在用油来说,一般不检测。


12)极压性能:FZG齿轮检测(ASTM D5182)

带有齿轮箱的汽轮机组一般都要求极压型的油,检测润滑油的极压性能可以通过FZG齿轮实验(即ASTM D5182),一般来说32号抗氧防锈型汽轮机油(即R&O型)的承压等级能到6或者7,抗磨型(AW型)或者极压型(EP型)可以达到10。


        在用油一般不检测这一项,除非有特别的需要。


13)闪点(ASTM D92)

当汽轮机油里混入其它易燃油品或者溶剂时,需要检测闪点。ASTM D4378-97规定,如果闪点比新油的闪点降低了17℃,则视为警戒值。


        日常维护中,从经济性和必要性考虑,有些项目需要检测,有些项目则可以略掉。下面是常用的检测项目:

  • 日常监测:(每月/每季度检查的项目)

  • 黏度(ASTM D445)

  • 卡尔费休法检测含水量(ASTM D1744或者ASTM D6304)

  • 酸值AN( ASTM D664)

  • 清洁度ISO 4406:99

  • 元素分析

每年一次的检测项目:

  • 黏度(ASTM D445)

  • 抗氧化性能(RPVOT /ASTM D2272)

  • 卡尔费法检测水分含量(ASTM D1744或者D6304)

  • 酸值AN(ASTM D664)

  • 清洁度(ISO 4406:99)

  • 防锈性(ASTM D665 A)

  • 抗乳化性(ASTM D1401)

  • 抗泡性(ASTM D892 系列I)

  • 元素分析


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发布时间:[ 2016/7/11 ]      浏览量:[ 351 ]



文章关键词:汽轮机油   检测项目   黏度指数

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