汽轮机油的分类、性能和选用.doc

汽轮机油的分类、性能和选用汽轮机又称透平涡轮机，包括蒸汽轮机和燃气轮机等，是以蒸汽或燃气为工质的旋转式热能动力机械，它具有单机功率大、效率较高、运转平稳和使用寿命长等优点。蒸汽轮机的主要用途是做发电用的原动机，其发电量约占总发电量的80%左右。汽轮机由于能变速运行，可以用它直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，因此按用途可把汽轮机分为电站汽轮机，工业汽轮机、船用汽轮机等。蒸汽轮机必须与蒸汽发生器(锅炉)，驱动机械（如发电机）以及凝汽器、加热器、泵等协凋，配合工作组成成套设备。而燃气轮机也是由压气机、燃烧室和透平三大部分以及相应的辅助设备组成的成套动力装置。汽轮机广泛应用于，电力工业，石油化工、钢铁以及大型船舶等行业。1）汽轮机油的作用汽轮机油在蒸汽轮机，燃气轮机机组中的作用是相同的，主要起润滑、冷却和调速作用。（1）润滑作用通过润滑油泵把汽轮机油输送到汽轮机组滑动轴承的主轴和轴瓦之间，在其间形成油楔起到流体润滑作用。此外，汽轮机油还要给齿轮减速箱和调速机构等摩擦部件提供润滑。（2）冷却散热汽轮机组运行时，转速可达3000r/min,轴及润滑油的内摩擦会产生大量的热，而汽轮机使用的工质无论是蒸汽或燃气其热量也会通过叶轮传达到轴承上，这些热量不及时传递出去将会严重影响机组的安全运行，甚至会导致主轴烧结等事故。因此汽轮机油要在润滑油路中不断循环流动，把热量从轴承上带走，起到散热冷却作用，使轴承的正常工作温度保持在60以下。（3）调速作用汽轮机调速系统中使用的汽轮机油实际起液压介质的作用，传递控制机构给出的压力，对汽轮机的运行起调速作用。2）汽轮机油的性能合适的粘度是保证汽轮机组正常润滑的一个主要因素。汽轮机对润滑油粘度的要求，依汽轮机的结构不同而异。用压力循环的汽轮机需选用粘度较小的汽轮机油；而对用油环给油润滑的小型汽轮机，因转轴传热，影响轴上油膜的粘着力，需用粘度较大的油；具有减速装置的小型汽轮发电机组和船舶汽轮机，为保证齿轮得到良好的润滑，也需要使用粘度较大的油。为保证汽轮机组在不同温度下都能保持良好的润滑，要求汽轮机油有良好的粘温特性，一般要求在8090以上。良好的氧化安定性汽轮机油的工作温度虽然不高，但用量较大，使用时间长，并且受空气、水分和金属的作用，仍会发生氧化反应并生成酸性物质和沉淀物。酸性物质的积累，会使金属零部件腐蚀，形成盐类及使油加速氧化和降低抗乳化性能；溶于油中的氧化物，会使油的粘度增大，降低润滑、冷却和传递动力的效果；沉淀析出的氧化物，会污染堵润滑系统，使冷却效率下降，供油不正常。因此，要求汽轮机油必须具有良好的氧化安定性，使用中老化的速度应十分缓慢，使用寿命不少于515年。良好的抗乳化性在蒸汽轮机运行过程中，蒸汽和水不可避免从轴封或其他部位漏进汽轮机油中，如果汽轮机油抗乳化性能不好，不仅会形成乳状液而降低润滑性能，而且使油加速氧化和对金属产生锈蚀。特别是用压力循环方式供给润滑油时，汽轮机油循环油量大，并始终处于湍流状态，遇水易产生乳化，因此缺乳化性是汽轮机油的一项主要性能。要使汽轮机油具有良好的抗乳化性，则基础油必须经过深度精制，尽量减少油中的环烷酸、胶质和多环芳香烃。良好的防锈防腐性汽轮机组润滑系统进入水后，不仅会造成油品乳化，还会造成金属的锈蚀、腐蚀，特别是远洋船用汽轮机组，润滑油冷却器使用海水做冷却介质，由于海水含盐分多，如果冷却器发生渗漏，将对润滑系统金属部件造成严重锈蚀。因此汽轮机油特别是远洋船舶用的汽轮机油要有良好的防锈性能。防锈汽轮机油通常由深度精制的矿物基础油加入抗氧剂、防锈剂、金属钝化剂、抗泡沫等添加剂配成。良好的抗泡沫性汽轮机油在循环润滑过程中，会由于以下原因吸入空气：（1）油泵漏气；（2）油位过低，使油泵露出油面；（3）润滑系统通风不良；（4）润滑油箱的回油过多；（5）回油管路上的回油量过大；（6）压力调节阀放油速度太快；（7）油中有杂质；（8）油泵送油过量。当汽轮机吸入的空气不能及时释放出去时，就会产生发泡现象，使油路发生气阻，供油量不足，润滑作用下降，冷却效率降低，严重时甚至使油泵抽空和调速系统控制失常。为了避免汽轮机油产生发泡现象，除了应按汽轮机规程操作和做好维护保养，尽可能使油少吸入空气外，还要求汽轮机油具有良好的抗泡沫性，能及时地将吸入空气释放出去。汽轮机油的特殊性能用于以氨气为压缩介质的压缩机和汽机共同一套润滑系统的汽轮机油，就需具有抗氨性能（抗氨汽轮机油）。为适应大型发电机组中高压高速系统和液压系统的润滑和安全，要求使用具有极压抗磨性和防燃性的汽轮机油，在这类汽轮机油中加有极压抗压抗磨剂，因而有较强的承载能力。3）汽轮机油分类根据GB/T7631.101992（等效采用ISO6743/5）把汽轮机油分为蒸汽轮机油4个品种，燃气轮机油5个品种。其中TSA、TGA、TGB为深度精制石油基润滑油并具有防锈性和抗氧化安定性（TGB适用于较高温度下），TSC和TGC为不具有特殊难燃性的合成油，TSD和TGD为磷酸酯合成润滑剂，TSE和TGE为深度精制石油润滑油并具有防锈性、抗氧化安定性和高承载能力。TCD磷酸酯控制液适用于汽轮机控制系统及要求工作液和润滑剂分别供给、并有耐热要求的蒸气汽轮机。TA、TB两类汽轮机油适用于航空涡轮发动机及液压传动装置。下表为汽轮机润滑油的分类。汽轮机润滑油分类（GB/T7631.10-1992）特殊用途更具体应用产品代号组成和性质应用实例蒸气、直接或齿轮连接到负荷一般应用L-TSA具有防锈性和氧化安定性的深度精制石油润滑油发电机、工业装置及其相配套的控制系统，不需要改善齿轮承载能力的船舶驱动装置特殊用途L-TSC不具有特殊耐燃性的合成液要求使用具有某些特殊性如氧化安定性和低温性液体的发电机、工业装置及其相配套的控制系统耐燃性L-TSD磷酸酯润滑剂要求使用具有耐燃性液体的发电机、工业装置及其相配套的控制系统高承载能力L-TSE具有防锈性、氧化安定性和高承载能力的深度精制石油润滑油要求改善齿轮承载能力的发电机、工业装置和船舶齿轮装置及其配套的控制系统气体、直接或齿轮连接到负荷一般用途L-TGA具有防锈性和氧化安定性的深度精制石油润滑油发动机、工业装置及其相配套的控制系统，不需要改善齿轮承载能力的船舶驱动装置较高温度下使用L-TGB具有防锈性和改善氧化安定性的深度精制石油润滑油由于有热点出现， 要求耐高温的发电机、工业装置以及其相配套的控制系统特殊性能L-TGC不具有特殊耐燃性的合成液要求使用具有耐燃性液体的发电机、工业装置及其相配套的控制系统耐燃性L-TGD磷酸酯润滑剂要求使用具有耐燃性液体的发电机，工业装置及其相配套的控制系统高承载能力L-TGE具有防锈性，氧化安定性和高承载能力的深度精制石油润滑油要求改善齿轮承载能力的发电机、工业装置和船舶齿轮装置及其配套的控制系统控制系统耐燃性L-TCD磷酸酯控制液要求使用与润滑剂分别供给，并有耐热要求的蒸汽轮机、燃气汽轮控制机构航空涡轮发动机L-TA液压传动装置L-TB（1）此类品种可以与石油基产品完全相容。（2）此类品种包括合成烃以及其他化学产品。（3）此类品种尚未建立。4）汽轮机油主要品种介绍防锈汽轮机油我国防锈汽轮机油参照ISO标准制定了GB111201998（LTSA）汽轮机油标准，见表7-44，相当于ISO分类中的L-TSA和L-TGA防锈汽轮机油的水平。防锈汽轮机油标准（GB 111201989）项目质量指标试验方法优级品一级品合格品粘度等级（按GB/T3141）32 46 68 10032 46 68 10032 46 68 100运动粘度（40）/（mm2/s） 10%32 46 68 10032 46 68 10032 46 68 100GB/T265粘度指数 不小于909090GB/T1995倾点/ 不高于-7-7-7GB/T3535闪点（开口）/ 不低于180 180 195 195180 180 195 195180 180 195 195GB/T3536密度（20）/(kg/m3)报告报告报告GB/T1884GB/T1885酸值（mgKOH/g） 不大于-0.3GB/T264中和值（mgKOH/g） 不大于报告报告-GB/T4945机械杂质无无无BG/T511水分无无无GB/T260破乳化值（40-37-3）54/min 不大于82/min 不大于15 15 30 - - - 3015 15 30 - - - 3015 15 30 - - - 30GB/T7305起泡性试验/(mL/mL)24 不大于93 不大于后24 不大于450/0100/0600/0450/0100/0450/0450/0100/0600/0GB/T12579氧化安定性(1)总氧化产物/%沉淀物/%(2)氧化后酸值达2.0mgKOH/g的时间/h不小于报告报告3000 3000 2000 2000报告报告2000 2000 1500 1500报告报告1500 1500 1000 1000SH/T0124GB/T12581液相锈蚀试验（合成海水）无锈GB/T11143铜片试验（100，3h）/级 不大于1GB/T5096空气释放值（50）/min 不大于5 6 8 105 6 8 10-SH/T0308（1）对中间基原油生产的汽轮机油，L-TSA合格品粘度指数允许不低于70；一级品粘度指数允许不低于80。根据生产和使用实际，经与用户协商，可不爱本标准限制。（2）倾点指标，根据生产和使用实际，经与用户协商，可不受本标准限制。（3）作为军用时，破乳化值由部队和生产厂双方协商。（4）测起泡性试验时，只要泡沫未完全盖住油的表面，结果报告为”0”。（5）氧化安定性为保证项目，一年抽查一次。（6）对一级品中空气释放值根据生产和使用实际，经与用户协商可不爱本标准限制。防锈汽轮机通常由深度精制的基础油，以及抗氧剂、防锈剂、金属钝化剂、抗泡剂等添加剂调制而成。它与符合GB2573-1981标准（该标准1991年已废除）的抗氧汽轮机相比，具有同样良好的抗乳化性和要求更高的抗氧化性，以及抗氧汽轮机油所不具备的良好的防锈性。除适用于原来抗氧汽轮机油所润滑的设备外，还可用于船舶汽轮机、燃气轮机等要求有良好的防锈能力的设备上。一些用户认为防锈汽轮机油的质量不如抗氧汽轮机油（符合GB2537-1981）。理由是前者的酸值规格指标（不大于0.3mgKOH/g）高于后者（不大于0.03mg KOH/g）10倍；或者由于其所在行业的标准规定选用的汽轮机油酸值不得高于0.03mgKOH/g，而不敢选用防锈汽轮机油。其实，这是一个错误的认识。防锈汽轮机油的酸值之所以较高，不是由于其基础油的精制水平差或酸性物质多易造成锈蚀，实际上，其基础油与抗氧汽轮机油的基础油的精制程度是相同的（酸值同样不得高于0.03mgKOH/g）。它如此高的酸值来源于它用的一些酸值较高的防锈剂，如较常用的烯基丁二酸，其酸值高达300mgKOH/g，恰恰是由于这些到值较高的防锈剂赋予了油品良好的防锈能力。抗氨汽轮机油在现代化肥工业中，合成氨用的压缩机常由汽轮机带动，压缩机和汽轮机共用一套润滑系统。该系统不能采用上述的防锈汽轮机油，因为防锈汽轮机中多使用酸性的防锈剂，这种酸性防锈剂与氨接触后会发生化学反应，生成白色的絮状沉淀物，导致油品性能变差，并会使联轴节失去动平衡，产生剧烈振动，引发事故。因此，就需要一种防锈剂不与氨起化学反应的防锈汽轮机油即抗氨汽轮机油。抗氨汽轮机油亦由深度精制的基础油和抗氧、防锈、抗泡等添加剂组成，它与防锈汽轮机油的主要差别在于防锈剂的选择，它不使用烯基丁二酸等羧酸类酸性防锈剂，因而不会与氨起反应。抗氨汽轮机油（SH/T0362-1996）项目质量指标试验方法牌号3232D4668GB/T3141运动粘度（40）/（mm2/s）28.835.228.835.241.450.662.274.8GB/T265粘度指数 不小于95959595GB/T1995倾点/ 不高于-17-27-17-17GB/T3535闪点（开口）/ 不低于一等品为200，合格品为180GB/T267中和值（mgKOH/g）加剂前加剂后 不大于报告0.03报告0.03报告0.03GB/T4945灰分（加剂前）/% 不大于0.0050.0050.005GB/T508水分无GB/T260机械杂质无BG/T511氧化安定性(酸值达2.0mgKOH/g的时间)/h不小于一等品为2000，合格品为1000GB/T2581破乳化时间（54,40-47-3）mL/min不大于一等品3246为15，68为20，合格品均为30GB/T7305液相锈蚀试验蒸馏水（24h）无锈无锈无锈GB/T1143抗氧性试验合格合格合格SH/T0302（1）中间基原油生产的抗氨汽轮机油粘度指数允许不低于70。（2）氧化安定性和抗氨性试验作为保证项目，第年测定一次。（3）液相锈蚀试验，15号钢棒材质的含碳量为0.15%0.20%。5）汽轮机油的选择根据汽轮机的类型选择汽轮机油的品种如普通的汽轮机组可选择防锈汽轮机油，接触氨的汽轮机组须选择抗氨汽轮机油，减速箱载荷高、调速器润滑条件苛刻的汽轮机组须选择极压汽轮机油，而高温汽轮机则须选择难燃汽轮机油。根据汽轮机的轴转速选择汽轮机油的粘度等级通常在保证润滑的前提下，应尽量选用粘度较小的油品。低粘度的油，其散热性和抗乳化性均较好。汽轮机油的应用情况我国常用汽轮机油的应用情况见下表汽轮机油的应用汽轮机型式转速/(r/min)润滑部位用油名称电站汽轮机组大型3000滑动轴承L-TSA32防锈汽轮机油中、小型1500滑动轴承减速齿轮发电机轴承L-TSA46防锈汽轮机油液压控制系统与润滑系统同一牌号的汽轮机油水轮机卧式1000以上径向轴承止推轴承L-TSA32防锈汽轮机油1000以下L-TSA46防锈汽轮机油立式大型推力轴承导轨轴承L-TSA46、68防锈汽轮机油中、小型L-TSA46防锈汽轮机油船舶用汽轮机军用船舰大型远洋船滑动轴承减速齿轮L-TSA68防锈汽轮机油巨型远洋轮L-TSA100防锈汽轮机油船舶副机3000以上滑动轴承L-TSA32防锈汽轮机油3000以下L-TSA46防锈汽轮机油6）汽轮机油的使用管理汽轮机油的容器，包括储油缸、油桶和取样工具等必须洁净。尤其是在储运过程中，不能混入水、杂质和其他油品。不得用镀锌、或有磷酸锌涂层的铁桶及含锌的容器装油，以防油品与锌接触发生水解和乳化变质。新机加油或旧机检修后加油或换油前，必须将润滑油管路、油箱清洗干净，不得残留油污、杂质，尤其是如金属清洗剂等表面活性剂。合理的方法是先用少量油品把已清洗干净的管路循环冲洗一下，抽出后再进油，每次检修抽出的油品，应进行严格的过滤并经检验合格后，方可再次投入运行。汽轮机油的使用温度以4060为宜，要经常调节汽轮机油冷却器的冷却水量或供油量，使轴承回油管温度控制在60左右。在机组的运