汽轮机油中颗粒度及其测试方法的试验研究.docx

汽轮机油中颗粒度及其测试方法的试验研究萍1 ,陈义强2 ,刘胜宏3 ,宋斌1 ,廖冬梅1 ,罗运柏1于(1 武汉大学化学与分子科学学院 ,武汉 430072 ;2 湖北省电力公司 ,武汉 430077 ;3 湖北省黄石发电股份有限公司 ,黄石 435000)摘要 :简述了汽轮机油系统颗粒污染的危害 ,通过对比汽轮机油中颗粒度不同检测方法的结果 ,分析了汽轮机油运 行中颗粒度升高的原因 ,提出了解决问题的措施 。关键词 :汽轮机油 ;颗粒度 ;汽轮机分类号 : t e263 . 8文献标识码 :a文章编号 :100125884 (2003) 0420193203analysis of particulate co ntaminatio n in turbine oilyu ping1 , ch en yi2qiang2 , l iu sheng2ho ng3 , son g bin1 , l iao do ng2mei1 , l uo yun2bai1(1 college of chemist ry and molecule science ,wuhan u niversity ,wuhan 430072 ,china ; 2 hubei elect ric power company , wuhan 430077 ,china ; 3 huangshi elect ric power l t d. , huangshi 435000 ,china)abstract :the impact s of particles co ntained in t urbine oil o n steam t urbine2generator of a t hermal power statio n were in2 t roduced. measurement s of particulate co ntaminatio n analysis of t he oil were co mpared. the reaso ns of particulate co n2 taminatio n increasing of were analyzed. reco mmendatio ns were p ut forward.key words :turbine oil ; particulate conta mination ; stea m turbine2generator方面的试验 。1 . 1 油中水分与气泡对颗粒度测试结果的影响在温度 30 下采用真空脱水 、脱气的方法 ,以考察不同 脱水时间后得到不同含水量的油样 ,测定其颗粒度大小 ,得到如表 1 所示的结果 。所用油样分别取自冷油器和滤油机 的出口 。从表中数据可以看出 ,同一油样 ,真空脱水的时间越长 , 油中水含量越低 ,其颗粒度也越低 。显然 ,油中水分的存在 , 对 h1ac/ ro yco 8011 型颗粒度仪测试油中的颗粒度有一 定的影响 ,会使颗粒度的测试结果偏大 。这是因为 , h1ac/ ro yco 8011 型颗粒度仪是根据激光 源通过油样后的遮光原理来对其投影的阴影部分进行颗粒 度计数的 ,油中的微量水分也会使得激光光源遮光 ,使颗粒 度的测定产生误差 。0前言汽轮发电机组油系统与一般液压系统一样 ,能量是通过封闭回路中压力油来传递和控制的 ,油既是润滑剂 ,又是传 递能量的介质 。油质的好坏将直接影响到汽轮发电机组的安全经济运行1 - 3 。油中机械杂质含量超标 ,就有可能使轴 颈磨损 、轴瓦磨坏 、调速系统卡涩 ,轻者造成机组运行负荷摆 动 ,同步器不能准确调节 ,重者可导致危急保安器失灵 ,发生 飞车事故 。因此 ,油中机械杂质检测必须可靠 ,有必要对汽 轮发 电 机 组 油 系 统 透 平 油 颗 粒 度 不 合 格 的 问 题 进 行 研究4 - 7。黄石发电股份有限公司于 2001 年 9 月初发现 9 号机汽轮机油不合格 ,随后将 9 号机冷油器出口的油样于 9 月 26 日送至过滤与分析机械产品质量监督检测中心检验 ,检测结 果为在室温下颗粒度大于 12 级 ; 在 80 下烘 30 分钟后 ,再 测颗粒度为 6 级 (所用仪器均为 hiac 8000a) 。另有分析结 果表明 , 油样的颗粒度与所用的测量仪器 ( hiac 8000a 或en t e k) 和油 样 的 处 理 方 式 ( 是 否 加 热 及 加 热 温 度) 有 关 。2001 年 12 月 4 日取样时发现 ,刚取出的油样外观透明 ,室温 下却呈半透明状 。经电力试验研究单位多次检测 ,在常温状 态下 ,9 号机汽轮机油的颗粒度超出了运行油的标准 (8 级) 。表 1不同脱水时间对颗粒度测试的影响油样编号温度脱水时间min水分mg/ l抗乳化性 颗粒度备 注min级12345673030303030303003580355642 . 841 . 738 . 058 . 055 . 849 . 828 . 525 . 5242432 . 53028 . 59666887滤油机入口油滤油机入口油 滤油机入口油滤油机入口油滤油机出口油 滤油机出口油滤油机出口油1试验结果与讨论 8 30 8 36 . 3 28 6 滤油机出口油注 :1 . 水份仪 : karl - fischer moist ure meter ;2 . 颗粒度仪器型号 : h1ac/ ro yco 8011 。对可能影响油品颗粒度测试结果的因素进行了如下几收稿日期 :2003202211作者简介 : 于 萍 ( 19632) ,女 ,黑龙江宾县人 ,博士 ,副教授 。汽轮机技术第 45 卷1941 . 2 油品添加剂对测试结果的研究汽轮机油在 运 行 中 实 际 添 加 抗 氧 化 剂 t501 和 防 锈 剂 t746 ,采用通常的添加量范围 ,在 3 组油样中分别加入不同 含量的两种添加剂 ,然后对其结果进行测试 ,其测试结果如 表 2 所示 。表 4滤油机入口和出口油中的金属元素含量冷油器油中含量滤油机出口油中含量金属元素 mg/ l mg/ l fe al ca mg cu cr mn ni pb zn mo vtiba0 . 36 0 . 10 . 250 . 131 . 320 . 002 20 . 003 80 . 0140 . 003 20 . 2 0 . 001 0 . 10 . 003 3 0 . 0010 . 23 0 . 10 . 16 0 . 11 . 280 . 001 00 . 003 6 0 . 0010 . 004 90 . 17 0 . 001 0 . 10 . 001 0 0 . 001表 2油品添加剂对颗粒度测试的影响油样 温度编号 ( )水分 抗乳化性颗粒度级添加剂mg/ lmint746 ( 0 . 01 %) + t501 ( 0 . 1 %)t746 ( 0 . 02 %) + t501 ( 0 . 2 %)13054 . 352623051 . 8636 3 30 52 95 t746 ( 0 . 03 %) + t501 ( 0 . 3 %) 6 由表 2 数据可见 ,汽轮机油中常用的添加剂对油品颗粒度的测定没有明显的影响 ,只对油的抗乳化性能有明显的影 响 。添加剂含量增加 ,抗乳化时间增长 。1 . 3 油品脱水温度对颗粒度测试结果的影响分别在 30 、50 和 80 这 3 个温度下对油样脱水 ,以 考察温度的影响 ,其测试结果如表 3 所示 。表 3 数据表明 ,脱水温度对油品颗粒度的测定有一定的 影响 ,但影响不大 。(1) 油系统部件和调速部件在制造 、装配 、大修过程中留下来的污染物 。如毛刺 、砂粒 、铁屑 、焊渣 、纤维 、灰尘及清洗 溶剂等 ,这些污染物在机组安装和冲洗过程中没有及时 、彻底地清除 。(2) 主油箱密封性能差 ,油箱周围空气中的污染物容易 侵入油箱 ,带入油系统 ,污染油质 。(3) 调速器各部件和各液压泵 、各轴承和供油系统的正 常磨损 ,油中含水后加剧氧化腐蚀 ,特别是没有经过内表面 防腐处理的主油箱和油管道在正常油位的上部锈蚀尤为严 重 ,污染油质 。(4) 机组因轴封不严造成汽封系统漏汽 ,蒸汽进入油系 统 ,使油中带水 。过滤不及时还将造成油质乳化 ,严重情况下产生锈蚀 。(5) 油系统安装与检修后的冲洗不充分 。在机组的安装 和运行机组的检修过程中 ,由于施工现场较脏 ,容易使污染 物进入油系统中 。如果在施工中采取有效的防护和清洁措 施 ,对于减少油系统中颗粒污染是很有效的 。更为重要的是 油系统安装或检修后的冲洗工作 ,这是将制造 、安装 、检修过 程中残留的颗粒杂质彻底清理出油系统的极其重要的环节 。 另外 ,对油循环冲洗的重要性认识不足 ,又缺乏严格的管理 制度 ,以至油循环冲洗不充分就结束 ,这是容易造成油系统 颗粒污染的重要原因 。(6) 新汽轮机油在运输 、储存过程中油桶和加油管掺杂 颗粒和水分 ,容易造成污染 。从炼油厂出品的合格油 ,仍存 在一定的杂质和水分 。由以上可以看出 ,透平油污染的原因很多 。根据本厂具 体情况 ,结合前面试验结果 ,得出 9 号机的汽轮机油污染来源主要为 :(1) 设计中的一些缺陷 。国产机组油系统内设置的滤网 精度不够 ,如国产机组最精密的滤网孔径约 104m ,而进口 的 300m w 和 600m w 机组润滑油系统为 60m ,其调速油系 统为 3m 10m 。有普查结果显示 , 国产 机 组 润 滑 油 系 统 污染度分布区间 11 级14 级 ,而进口机组为 8 级 12 级 , 其调速油系统为 4 级7 级 ,这说明了一些问题 。表 3油品脱水温度对颗粒度测试结果的影响油样编号温度脱水时间min水分mg/ l抗乳化性 颗粒度备 注min级13005628 . 59滤油机入口油滤油机入口油 滤油机入口油 滤油机入口油 滤油机入口油 滤油机入口油 滤油机入口油 滤油机出口油 滤油机出口油 滤油机出口油 滤油机入口油 滤油机入口油滤油机入口油230342 . 825 . 56330541 . 72464567830505050508358338 . 058 . 744 . 242 . 754 . 82431 . 5302936 . 568767950544 . 333 . 561050827 . 33261180336 . 33461280536 . 33361380818 . 5275滤油机入口和出口油中的金属元素含量用 ir is excell 型发射光谱仪对滤油机入口和出口油中 的金属元素含量进行了测定 ,以考察滤油机对金属元素的过滤作用 ,得到如表 4 所示的结果 。对比表 4 中 滤 油 机 进 出 口 油 的 金 属 元 素 含 量 , 可 以 看 出 :运行汽轮机油中含有一定量的金属元素 ,其中以铜的含量最高 ,铁的含量次之 。滤油机对金属有一定的过滤作用 。1 . 42原因分析汽轮机油的颗粒度超标 ,原因很多 。一般来说 , 汽轮机油系统容易受到下面 6 个方面的污染 :第 4 期于萍等 :汽轮机油中颗粒度及其测试方法的试验研究195(2) 机械摩擦与磨损 。表 4 中的数据表明 ,油中含有一定量的铜和 铁 , 这 主 要 来 源 于 油 系 统 的 润 滑 部 件 摩 擦 与 磨 损 。(3) 测试方法和仪器的影响 。水分的存在使汽轮机油的 破乳化时间增长 ,而且根据颗粒度测试仪器的原理 ,仪器本身对颗粒度的测定结果有一定的影响 ,但影响不大 。(4) 滤油机的过滤效果 。从前述试验结果可以看出 ,滤 油机对油中水分和金属元素有一定的脱除作用 ,但效果不很 明显 。重要措施 。为此 ,首先要确保产品设计和制造质量即汽封装置结构设计合理 ,零部件加工符合工艺标准 ,材质满足高温 运行要求 。其次 ,在机组安装过程中应严格按质量标准组装汽封 。在保证汽封片不与大轴磨擦的前提下 ,尽量调小汽封间隙 。机组大修中如发现汽封片缺损断裂倒伏以及失去自 动调整间 隙 性 能 等 缺 陷 , 应 予 修 整 或 更 换 。汽 封 漏 汽 量 大 时 ,可在端部汽封的外露轴段上加装阻汽环以阻隔汽封漏汽 窜入轴承箱内 。加强设备运行中的监视和调整 。如供给汽 轮机端部汽封装置的蒸汽压力要适当 ,符合规程要求 ; 冷油 器油侧的油压必须大于水侧的水压 ,防止因其管束破损使水 进入油系统中 。3 . 5 及时去除油中水分在汽轮机运行时应投入油净化装置 ,以便及时对机组润 滑用油和调节保安装置的压力油进行油水分离和杂质过滤 。 采用真空脱水可以有效地分离出油液中的溶解水 。3对策与措施3 . 1 加强机组安装质量验收 ,保证设备 、油管道的安装质量要保证油系统的清洁度必须要从安装工艺上入手 ,进行 预先控制 。设备安装前必须要进行解体检查和清洁 ; 管道安 装前必须要进行化学清洗和管表面钝化处理 ,管道安装时必 须要严格按油管道的安装工艺要求进行氩弧焊打底 ,若为套 装油管道的话 ,还要对表面焊渣清除并把焊缝磨平清干净 ; 油系统设备 、管道安装的环境卫生一定要干净 。油系统投运 前必须要对整个系统进行全面检查其内部清洁度 ,要确保油系统中不留杂物 ,清洁度达到质量标准要求 。油系统投运前还必须进行大流量的冲洗 ,对油进行过滤 ,使油质达到规程 标准 ,符合机组运行要求 。3 . 2 严格执行运行 、检修规程 ,确保运行机组油质不污染运行机组的油中带水既能使油管生锈 ,又可使油发生乳 化 。要防止油中带水必须消除进水之源 ,主要是由于汽机轴 封漏汽造 成 的 。所 以 , 要 求 运 行 操 作 人 员 严 格 执 行 运 行 规 程 ,及时进行轴封压力的调整 ,保证轴封不外漏汽 。油系统设备 、管阀检 修 也 是 引 起 运 行 机 组 油 质 劣 化 的 主 要 原 因 之一 。油系统设备 、管阀检修前 ,要认真制定设备 、管阀检修工 艺技术要求 ,做好相应的安全措施 ,检修时要严格执行检修 工艺技术要求和相应的安全措施 ,同时要强化检修人员的质 量意识和加强检修质量控制 。在检修结束后 ,机组投运之前 认真制订切实可行的油冲洗或循环方案 ,扎实地做好油冲洗 或循环工作 。在取样 、传送 、化验各环节严格执行检验标准 , 在设备投运初期就建立起一个良好的运行环境 。3 . 3 加强设备定检管理油系统设备的定期检修和维护是保证设备正常运行的 基础 。设备中的部件在正常周期内运行是正常的磨损 ,不会 产生过量 的 铁 屑 , 也 不 会 对 设 备 构 成 威 胁 。但 当 超 周 期 运 行 、磨损达到一定的程度时 ,其劣化速度会大大加快 ,给设备 的安全带来损害 。对于这类设备 ,必须根据其运行特性 、设 备特点 ,在以往的运行 、检修经验的基础上建立起合理的定 期检修 、维护 周 期 , 避 免 由 于 欠 检 修 、欠 维 护 带 来 的 油 质 劣化 。3 . 4 防止油系统进水预防和消除汽轮机油系统进水是防止汽轮机油乳化的结论4油中水分的存在 ,对 h1ac/ ro yco 8011 型颗粒度仪测试油中的颗粒度有一定的影响 ,会使颗粒度的测试结果偏 大 。汽轮机中常用的添加剂对油品颗粒度的测定没有明显 的影响 ,只对油的抗乳化性能有明显的影响 。添加剂含量增 加 ,抗乳化时间增长 。脱水温度对油品颗粒度的测定有一定的影响 ,但影响 不大 。运行汽轮机油中含有一定量的金属元素 ,其中以铜的含量最高 , 铁 的 含 量 次 之 。滤 油 机 对 金 属 有 一 定 的 过 滤 作 用 。参 考 文 献1张昕宇 ,吴平 ,龚应安 , 罗运柏 , 于 萍. 抗燃油中杂质颗粒度的监测j . 江西电力技术 ,1999 ,23 ( 2) :1