电厂汽轮机油乳化的原因分析及处理对策

摘要：汽轮机油又称为透平油，在汽轮机机组正常运行中，润滑油主要有密封、冷却和散热以及润滑等作用，运行中的机组轴封不严导致水、汽进入油系统中的隐患做不到绝对避免，汽、水进入油系统会导致润滑油中抗锈蚀剂、抗氧化剂损失，会造成润滑油加剧劣化，劣化产物多为环烷酸皂、胶质等，此类物质属于乳化剂，具有腐蚀性;加之润滑油的破乳化性能较弱，在强烈的搅拌、高温和流动条件下，润滑油发生乳化比较容易实现。此状态下油品乳化具有破乳化时间不合格、外观和水分检测结果正常等特点。油品发生乳化后，润滑、散热冷却的作用将有所下降，给运行的设备带来危害。

关键词：电厂;汽轮机油乳化;原因分析;处理

前言

汽轮机油在轴承与轴瓦之间形成一层油膜起到润滑的作用。汽轮机油在其使用过程中常常不可避免地会混入水分。抗乳化性能是评价汽轮机油抵抗与水形成乳化液的一项指标。汽轮机油的抗乳化性能好时可以将混入其中的水分快速分离开，并可以通过主油箱底部阀门放出。否则，油水无法分开，则在轴承的旋转搅拌下使之形成乳化液，无法使润滑油形成油膜。在高速旋转下，会造成轴承温度快速升高，油品酸值增加，加速油品劣化，腐蚀轴承等部件。因此，汽轮机油良好的抗乳化性能是保证汽轮机组能够安全稳定运行的重要指标。通常在处理润滑油破乳化时间超出规范要求的指标时，最直接有效的方法就是进行润滑油更换，该方法需要停机处理，综合成本较高;另外是可以在机组无需停止运行的情况下，向润滑油系统注入抗乳化剂，达到使润滑油抗乳化性能得到提升的目的。通过对润滑油全分析结果的判断，仅是抗乳化时间单个指标超限，可以通过补加抗乳化剂的方法，使润滑油的抗乳化性能得到改善。

1汽轮机油破乳化时间超标的危害

润滑油通常由基础油、添加剂以及稠化剂3大类物质组成，基础油又涵盖矿物油、加氢油以及合成油3个类型，其中矿物油性价比较高，是采用物理蒸馏法从石油中提炼出来的产物，又称为矿物油，实际成产过程中，通过工艺控制可得到不同黏度级别，润滑性能优良的基础油，应用相对广泛。成品润滑油中添加剂的用量一般在0.5%～25%。基础油的缺点是多为一次性损耗使用，使用中易氧化和易老化，设备表面积碳严重，而且黏温特性差，即便是加氢处理，与大多数合成油的差距仍然相当明显。但矿物油中加入各种类型的添加剂可以提高油品的质量，具有很好的经济性。添加剂一般有清净剂、抗磨剂、抗氧剂、减摩剂、分散剂、抗腐防锈剂、抗泡剂、黏度指数改进剂、降凝剂、抗乳化剂等类型。其中抗乳化剂的添加可更好的提升润滑油抗乳化性能，可以形成更好的油膜附着在传动设备表面，减小摩擦，抗乳化剂的消失会导致润滑油破乳化时间超标，并导致较大的危害。（1）润滑油发生乳化后，乳化液可在轴承等处析出水分，并由此破坏油膜、增大摩擦，引起轴承过热，严重时会造成烧瓦事故。（2）润滑油深度乳化后，乳化液沉积于油系统中，妨碍油的循环，造成供油不足，影响设备散热，导致设备故障。（3）润滑油乳化可通过检测其破乳化时间加以判断，是汽轮机油劣化主要的形式之一，同时也是影响汽轮机油使用寿命的主要因素，NB/SH/T0636—2013标准中将该指标作为判断是否换油的六大指标之一。（4）润滑油乳化后更具腐蚀性，设备易受乳化液的侵蚀。

2原因分析

2.1存在问题

抗乳化性超标问题发生的同时，汽轮机油中水分含量较上一检测周期出现大幅增加，运行人员通过真空滤油机降低油中水分。在油中水分降低至合格范围内后，三天后水分升至126mg/kg。由此可知油系统存在进水口。经过排查发现轴封压力表出现故障，使之实际压力大于6MPa（设计压力3.5MPa），过热蒸汽由轴封处进入油系统。汽轮机油中添加剂具有表面活性的亲水基团，当汽轮机高速旋转时，油水搅拌呈乳浊液时，这些亲水的极性基团就有可能与水结合在一起，而又由于亲油性的非极性基团能溶于油，便使得结合力更强，油水更难分离，这时便出现乳化。

2.2油质劣化分析

2.2.1油质质量分析

通过从主油箱取样，分析油质情况。基础油的变质主要体现在黏度的变化以及酸性物质的生成，可以通过黏度、酸值以及色度等指标来考察，而添加剂的消耗、变质等在多数情况下不能对其进行直接评价，但抗氧剂的消耗会引起酸值的变化，抗乳化剂的消耗会引起抗乳化性能的变化，防腐抗磨剂的变质会使润滑油中有泥状物析出。因此对于添加剂的消耗、变质可以通过酸值、铜片腐蚀以及戊烷不溶物等指标进行考察。戊烷不溶物是使用过的油溶于戊烷后，所分离出来的物质，用于判断在用润滑油受污染和老化的程度。

2.2.2红外光谱分析

汽轮机油在波数1733/cm处出现较大波峰，根据红外主要基团特征峰的吸收波数可以确定在该处波数处的基团在醛类、酯类和羧酸类的C=O处会有很强的吸收峰。说明油中含有较多的有机氧化产物，根据油质质量的数据可知，汽轮机油的酸值并不大，则有机羧酸和醛类物质并不多，主要为有机酯类。当油中的水分较大时，酯可以发生水解反应，生成有机酸和有机醇。在酸性条件下，汽轮机油的劣化速度会大大加快。

3破乳化方法的选择

（1）常规处理的方法是全部更换该润滑油，但由于两台机组系统油量较大，整体更换费用较大，不及时处理又可能对设备安全运行造成危害。（2）未发生乳化的润滑油通常含水量较少，可通过离心脱水的方法将水分去除;油品轻度乳化可采用真空过滤或物理吸附、加热、添加破乳剂等方法进行处理，其中增加破乳剂为化学处理的方式，对现有的润滑油系统中添加破乳化添加剂，以提高润滑油破乳化性能，需要通过逐步试验的方法，以实现对油品其他参数没有负面影响的可行性进行分析，确保不会带来其他新的危害和影响。（3）破乳剂具有单一性或针对性，尚未发现适用范围较广的破乳剂，一期汽轮机机组润滑油中水分较低，油品外观颜色稍深且透明，没有明显的乳化现象，只是破乳化性能处于较低水平，选择添加破乳化剂的破乳方法具有快捷、方便、安全、可靠的特点。

4显色反应试验及破乳化剂确定

（1）采用显色反应鉴别润滑油表面活性物质的类型，确定乳状液形态后加入相反类型的表面活性物质，代替附着在油、水界面膜上的表面活性物质，可使乳化液发生乳化转型。精准控制破乳剂的使用量，相液临界点前停止补加，如此可在乳状液转型过程中实现油品抗乳化性能的提升。（2）显色反应工作将委托中石化上海研究所完成，通过试验确定破乳剂的类型，已经乳化的汽轮机油可以通过显色反应鉴别器表面活性物质的类型，并以此确定乳状液的形态，然后加入相反类型的表面活性物质促使汽轮机油发生乳化转型。（3）最终确定选用上海某公司生产的LZ-5957破乳剂。

结束语

保证汽轮机油具有良好的抗乳化性，对汽轮机的安全稳定运行具有重要作用。需要从运行、维护以及油品的产品选型和质量方面严格进行控制。汽轮机油由于混入大量水分而超标后，宜进行抗氧化剂含量检测，当抗氧剂含量低于标准要求时及时补加。汽轮机抗氧化性能较弱时，会使油品速劣化，氧化至一定程度后会形成油泥，其酸值、破乳化度等指标超标。保证汽轮机油保持较好的抗氧化性，防止油品快速劣化，影响机组的稳定运行。

参考文献：

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