國內(nèi)渦輪機油產(chǎn)品技術(shù)及市場現(xiàn)狀

朱玉龍 許海龍 張翠偵

摘 ? ? ?要：綜述了渦輪機油的產(chǎn)品種類、典型性質(zhì)、國內(nèi)外市場現(xiàn)狀、產(chǎn)品標準、生產(chǎn)工藝等。我國蒸汽渦輪機油發(fā)展迅猛，隨著潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝的不斷進步，渦輪機油的產(chǎn)品標準、運維中監(jiān)控、換油等方面的標準也隨之完善。近年來，渦輪機設(shè)備的不斷發(fā)展，渦輪機油的使用要求也隨之提高，主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的氧化安定性指標上，酸值達到2.0 mg KOH/g的時間要求不斷增長。將來，更長周期使用壽命的渦輪機油是將來的發(fā)展趨勢。

關(guān) ?鍵 ?詞：渦輪機油;市場;產(chǎn)品標準;生產(chǎn)工藝

中圖分類號：TE626.3+6 ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ?文章編號： 1671-0460（2020）05-0931-04

Abstract： The product types， typical properties， market status at home and abroad， product standards， production technology and other information of turbine oil were summarized. With the rapid development of turbine oil in China， as well as the continuous progress of the production process of lube base oil， the standards of turbine oil product， monitoring in operation and maintenance， oil change and other standards have been also improved. In recent years， with the continuous development of turbine equipment， the use requirements of turbine oil are improved， which is mainly reflected in the oxidation stability index of products. The time requirement for the acid value to reach 2.0 mg KOH/g is growing. In the future， the turbine oil with longer service life is a development trend.

Key words： Turbine oil; Market ; Product standard; Production process

渦輪機油是工業(yè)潤滑油的一種，根據(jù)使用工況的不同，渦輪機油可按應(yīng)用設(shè)備類型的不同分為蒸汽輪機油、燃氣輪機油和水力輪機油等[1]。渦輪機油主要作用于機組的滑動軸承、調(diào)速器、減速齒輪和液壓控制系統(tǒng)，可對機組的主軸及摩擦副等部件進行潤滑，形成一層流體潤滑膜，防止因干摩擦造成設(shè)備故障。由于渦輪機工作時的轉(zhuǎn)速一般大于2 500 r/min，因此會產(chǎn)生大量的熱，渦輪機油通過循環(huán)流動帶走系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，進而起到冷卻的作用。渦輪機油還可起到液壓油的類似功能，可以作為渦輪機組的液壓介質(zhì)，工作時起到傳壓、調(diào)速的作用，是渦輪機組運行所需的重要潤滑油[2]。

1 ?國內(nèi)產(chǎn)品分類及標準

目前，我國采用分類標準GB 7631.10-2013《潤滑劑、工業(yè)用油和有關(guān)產(chǎn)品（L類）的分類 第10部分：T組（渦輪機）》對渦輪機油進行分類，該標準等效采用了國際上ISO 6743標準按照使用用途的不同把渦輪機油分成五大類，總共12個品種。該標準將蒸汽渦輪機油分為TSA、TSC、TSD、TSE四種型號，將燃氣輪機油分為TGA、TGB、TGC、TGD、TGE五種型號，其中礦物油型產(chǎn)品為TSA、TSE、TGA、TGB、TGE 5種，使用工況與常規(guī)產(chǎn)品不同的極壓型渦輪機油是TSE、TGE兩種[3]。 ? ? 我國蒸汽渦輪機油發(fā)展迅猛，主要經(jīng)歷了以下3個階段。第一階段是1960年前后，當時所選用的基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝主要是酸精制，制得的基礎(chǔ)油的氧化安定性時間約為1 000 h。第二階段約在1970年至1980年之間，潤滑油基礎(chǔ)油的加工工藝進一步改良，大多以酚精制和糠醛精制生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油，對應(yīng)產(chǎn)品的氧化安定性得到了一定提升，氧化安定性時間約為2 000 h，并在1989年制定了汽輪機油的產(chǎn)品標準GB11120-1989《L-TSA汽輪機油》。第三階段是1990年左右，隨著潤滑油加氫工藝的不斷發(fā)展，同時300 MW以上功率的汽輪機組大量出現(xiàn)，TSA型渦輪機油得到了廣泛使用，采用加氫工藝制得的基礎(chǔ)油對膠質(zhì)、硫、氮等不良組分脫除率較好，調(diào)和進口復(fù)合劑可使渦輪機油產(chǎn)品的氧化安定性能得到顯著提高，氧化安定性試驗時間可超過3 000 h[4]。較前期三個階段，目前市場上的主流渦輪機油產(chǎn)品種類都更加系統(tǒng)、全面，包括適合中國電力工業(yè)等行業(yè)更長換油周期工況的長壽命型渦輪機油，氧化安定性時間可超過5 000 h。

經(jīng)歷了上述三個階段的發(fā)展之后，國內(nèi)渦輪機油的產(chǎn)品標準也日趨完善。國內(nèi)渦輪機油產(chǎn)品的標準經(jīng)過了幾個標準的更新迭代，比較有代表性的有抗氧型（GB 2537-81《汽輪機油》，現(xiàn)已作廢）、抗氧防銹型（SY 1230-83《防銹汽輪機油》， 現(xiàn)已作廢）。直到1989年，石油化工科學研究院與蘭州煉油廠編制了GB 11120-89《L-TSA汽輪機油》，是現(xiàn)行渦輪機油國家標準的前身[5]。目前，渦輪機油標準GB11120-2011已于2012年6月1日起正式實行。該標準相比之前的幾個標準，規(guī)定了TSA、TSE等多種渦輪機油的產(chǎn)品要求，增加了更多指標，尤其是對氧化安定性進行了量化規(guī)定。此外，在艦船用等特殊場合使用的渦輪機油方面我國已標準化的產(chǎn)品標準還有：《抗氨汽輪機油》SH 0362-96、《艦用防銹汽輪機油艦用防銹渦輪機油》GJB 1601A-98。

從GB 11120標準的要求看，我國的渦輪機油產(chǎn)品性能完全可以達到國外標準的要求。GB 11120《渦輪機油》較為全面，不僅包括TSA、TGA等類型渦輪機油的具體產(chǎn)品指標要求，也包含了產(chǎn)品標記、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸和貯存等相關(guān)內(nèi)容，品種包括以精制后礦物油和合成基礎(chǔ)油，加入抗氧劑、抗磨劑、抗泡劑、防銹劑等添加劑制成的，在發(fā)電站等工廠渦輪機潤滑和控制系統(tǒng)，包括水輪機、蒸汽輪機、燃氣輪機和具有公共潤滑系統(tǒng)的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)渦輪機中使用的渦輪機油。

除產(chǎn)品標準外，國內(nèi)還有較為全面的運維中渦輪機油標準和換油標準。典型的運維中渦輪機油標準有，由國家電力相關(guān)部門制定的GB/T 7596-2000《電廠運行中渦輪機油質(zhì)量標準》、GB/T 14541- 2005《電廠用運行礦物渦輪機油維護管理導(dǎo)則》和NB/SH/T 0636-2013《L-TSA渦輪機油換油指標》[5]。此外，我國已頒布的渦輪機油換油標準還有L-TSA渦輪機油換油標準SH/T 0636、抗氨渦輪機油換油標準SH/T 0137和艦艇渦輪機油換油標準GJB 3714。在電力、化肥、化纖行業(yè)，相關(guān)的渦輪機油標準經(jīng)歷了多次的發(fā)展迭代，如化纖化肥工業(yè)用渦輪機油換油標準GB/T9939等都已經(jīng)作廢，GB/T 7596-2017是目前比較典型的渦輪機油運行中質(zhì)量監(jiān)控標準[6]。

2 ?國內(nèi)外渦輪機油產(chǎn)品市場現(xiàn)狀

2.1 ?市場情況

2014年，我國工業(yè)潤滑油的總需求約為360萬t，銷售總額約為80億美元。在工業(yè)潤滑油中需求最多的是液壓油、齒輪油、渦輪機油、壓縮機油和潤滑脂。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，渦輪機油在2018年有近9萬t的市場需求，在所有黏度等級的渦輪機油產(chǎn)品中，46#渦輪機油的市場需求量最大，占所有渦輪機油市場份額的50%以上。Kline測算，未來五年渦輪機油的年復(fù)合增長速度約為5%～8%，預(yù)計渦輪機油在未來幾年有著良好的發(fā)展?jié)摿洼^大的市場需求增長。

2.2 ?國內(nèi)外優(yōu)秀品牌

隨著渦輪機單機容量的增大，溫度和壓力等渦輪機工作參數(shù)的不斷提高，超臨界大功率型渦輪機組是我國電力行業(yè)的主要發(fā)展方向，預(yù)計將來高品質(zhì)的渦輪機油將占市場主導(dǎo)地位。目前，蒸汽輪機、水力輪機等國產(chǎn)機組的潤滑油國產(chǎn)化較高。進口機組由于制造商在機組出廠前大多使用的是國外的潤滑油產(chǎn)品，為確保機組運行穩(wěn)定，機組出廠后大都會推薦使用進口品牌的渦輪機油產(chǎn)品。國外的典型品牌有美孚、殼牌等，以美孚、殼牌為例，對其部分產(chǎn)品概況調(diào)研如下。

燃氣輪機具有高效、節(jié)能而且低污染等優(yōu)勢。隨著國內(nèi)對環(huán)保要求的不斷提高，燃氣輪機得到更加廣泛的應(yīng)用，燃氣、蒸汽聯(lián)合循環(huán)是目前高質(zhì)量發(fā)電和熱電聯(lián)供的最佳方式，有得到更大規(guī)模應(yīng)用的發(fā)展趨勢。由于國內(nèi)燃氣輪機和燃氣、蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組以進口設(shè)備為主，所以大多數(shù)用戶在選擇渦輪機油產(chǎn)品時會采用制造商的推薦，使用進口品牌的燃氣輪機油產(chǎn)品，國產(chǎn)品牌雖然質(zhì)量上達到了國外產(chǎn)品的質(zhì)量水平，但是存在一定的非技術(shù)門檻。

隨著近年來國內(nèi)市場的不斷發(fā)展，國產(chǎn)品牌逐漸占據(jù)了大片的國內(nèi)市場，典型品牌有長城、昆侖等，其產(chǎn)品種類最成體系，涵蓋了火力發(fā)電、艦船、核電等領(lǐng)域，部分產(chǎn)品概況如下表2所示。

渦輪機油市場雖然有非常多的產(chǎn)品品牌，但由于長壽命型渦輪機油市場較為有限，只有零星的長壽命型（如氧化安定性指標中酸值達到2.0 mg KOH/g的時間超過6 000 h）渦輪機油產(chǎn)品。

3 ?國內(nèi)外生產(chǎn)工藝及注意事項

目前，國內(nèi)外渦輪機油主要是使用基礎(chǔ)油與添加劑通過調(diào)和工藝進行生產(chǎn)。其中，基礎(chǔ)油包括API Ⅱ類或更高級別的基礎(chǔ)油、合成油等，添加劑主要由抗氧劑、抗磨劑、抗乳化劑、抗泡劑、防銹劑等組成。

糠醛精制、溶劑脫蠟、白土吸附等傳統(tǒng)的潤滑油加工工藝對油品中的雜質(zhì)脫除作用有限，基礎(chǔ)油中硫、氮、膠質(zhì)等含量會對氧化安定性指標造成較大的影響，因此傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的潤滑油基礎(chǔ)油在旋轉(zhuǎn)氧彈等關(guān)鍵參數(shù)上相比加氫工藝生產(chǎn)的潤滑油基礎(chǔ)油存在著一定的質(zhì)量差距。隨著國內(nèi)加氫技術(shù)的蓬勃發(fā)展，API Ⅱ類及以上等級的潤滑油基礎(chǔ)油正不斷沖擊著以傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的API Ⅰ類基礎(chǔ)油的市場空間，國內(nèi)渦輪機油生產(chǎn)企業(yè)也越來越多的使用加氫型潤滑油基礎(chǔ)油替代傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的APIⅠ類基礎(chǔ)油。

在渦輪機油添加劑方面，渦輪機油與液壓油、齒輪油等工業(yè)潤滑油一樣，國外的添加劑公司如Lubrizol、Afton等，國內(nèi)民營添加劑公司如錦州新興、航北等都開發(fā)有渦輪機油復(fù)合劑，大多數(shù)潤滑油生產(chǎn)企業(yè)都選擇使用復(fù)合劑調(diào)和基礎(chǔ)油進行渦輪機油的生產(chǎn)，少數(shù)生產(chǎn)企業(yè)通過配方研發(fā)開發(fā)有單劑復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)渦輪機油。

隨著國內(nèi)發(fā)電技術(shù)朝著超臨界和聯(lián)合循環(huán)趨勢發(fā)展，市場對渦輪機油的幾個關(guān)鍵指標提出了更高的要求，主要包括氧化安定性、抗乳化性、空氣釋放值與清潔度等，以達到大型機組的潤滑要求。

常規(guī)渦輪機組體積較大，油箱容量可達10 m3以上，換油的費用較高，因而要求渦輪機油的換油周期長，一般要數(shù)年甚至10年以上。為節(jié)省成本，大多數(shù)企業(yè)采用定期少量置換的方式補充新鮮潤滑油進入系統(tǒng)，這就要求渦輪機油具有更好的氧化壽命。工作時，渦輪機油的儲存油箱大都是常壓容器，會不可避免地與空氣接觸，另外較高的使用溫度、金屬的催化作用等都會加速潤滑油的氧化[7]。渦輪機油氧化會生成的氧化物大都呈酸性，這些酸性氧化物會對金屬部件造成一定的腐蝕，嚴重的可導(dǎo)致設(shè)備損壞。此外，渦輪機油氧化生產(chǎn)的鹽類還會使?jié)櫥偷目谷榛阅茏儾睿虼?，渦輪機油要求具有較好的氧化安定性。渦輪機油添加劑配方中，抗氧劑的選擇是渦輪機油配方的核心技術(shù)?？寡鮿?fù)配使用相比單獨使用任一類抗氧劑一般都具有更優(yōu)的氧化安定性，近年來渦輪機油使用的抗氧劑由最初的T501向酚胺復(fù)合型抗氧劑方向發(fā)展。渦輪機油氧化生成的油泥有較多的危害，由于酚型抗氧劑在高溫下容易生產(chǎn)一定的油泥，為了控制油泥的生成，不宜在渦輪機油添加劑配方中使用較多的BHT等酚型抗氧劑。

渦輪機油的工作環(huán)境中會有水分的存在，在劇烈攪動下容易發(fā)生乳化。工業(yè)潤滑油與車船用潤滑油的添加劑類型有本質(zhì)不同，在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，兩類油品的調(diào)和設(shè)備不能共用，否則車船潤滑油添加劑成分中的清凈分散劑組分會增加水分在油相中的分散和增溶能力，導(dǎo)致渦輪機油抗乳化性不合格。如果是南方濕熱氣候或者靠海等潮濕工作環(huán)境，環(huán)境中的水分會侵入到油品中，需要在產(chǎn)品脫水方面配置適當?shù)拿撍O(shè)備，近年來興起的真空濾油機可將油品中的水分降低至很低，是一種新型的除水方法。

渦輪機油要求具有較好的清潔度，當油中存在固體顆粒時，會造成摩擦磨損，嚴重的會造成設(shè)備損壞。以L-TSA（A級）為例，GB11120-2011《渦輪機油》要求清潔度不大于-/18/15，該指標代表了每毫升油液中顆粒尺寸大于4 / 6 / 14μm的顆粒數(shù)量，使用顯微鏡計數(shù)所檢測的結(jié)果，并使用顆粒濃度代碼表示。渦輪機油對清潔度的要求在工業(yè)潤滑油中相對較高，其他的工業(yè)潤滑油如齒輪油都沒有渦輪機油要求嚴苛，在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，需要配置對應(yīng)孔隙的過濾設(shè)備以保障油品中的顆粒被有效去除。

此外，更優(yōu)的空氣分離性是渦輪機油的發(fā)展趨勢，采用全加氫工藝生產(chǎn)的基礎(chǔ)油調(diào)制的渦輪機油空氣釋放值可以達到2 min以下。不僅如此，渦輪機油與其他工業(yè)潤滑油類似，對防銹性能、抗泡沫性、抗乳化性[8]等指標也有相應(yīng)的特性要求。

4 ?結(jié)束語

（1）渦輪機油是工業(yè)潤滑油的重要產(chǎn)品之一，國內(nèi)市場競爭日趨激烈。新產(chǎn)品在搶占市場時，存在一定的非技術(shù)門檻。

（2）目前，國外渦輪機油產(chǎn)品標準較為全面，國內(nèi)渦輪機油通用產(chǎn)品標準為GB 11120-2011，涵蓋了蒸汽輪機、燃氣輪機、水輪機和具有公共潤滑系統(tǒng)的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)渦輪機等不同方面。運維中渦輪機油也有對應(yīng)規(guī)范標準。

（3）長壽命渦輪機油產(chǎn)品質(zhì)量在氧化安定性指標上遠超普通渦輪機油產(chǎn)品，是將來渦輪機油產(chǎn)品開發(fā)的主流趨勢，復(fù)配型抗氧劑的開發(fā)是渦輪機油配方技術(shù)開發(fā)的重中之重。

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