汽輪機(jī)油破乳化度檢測用量筒出現(xiàn)的油珠掛壁現(xiàn)象對(duì)檢測結(jié)果的影響

易 锫

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學(xué)研究院，湖北武漢 430077）

破乳化度所代表的性能，是油水乳化液重新分離出兩相的能力，它是保證汽輪機(jī)油潤滑性能的一個(gè)重要的指標(biāo)。如果汽輪機(jī)油在運(yùn)行過程中，由于某些原因接觸到水發(fā)生乳化現(xiàn)象，將會(huì)造成摩擦部件表面的油膜消失，引起軸承過熱，造成調(diào)速系統(tǒng)失靈或引起設(shè)備損壞；乳化液中的水分能使油品酸值上升，加速油質(zhì)劣化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備腐蝕及銹蝕[1-4]。為了防止汽輪機(jī)油發(fā)生的乳化現(xiàn)象，就要求汽輪機(jī)油具有良好的抗乳化性能，破乳化時(shí)間要盡可能短，以長時(shí)間保證油質(zhì)良好和機(jī)組的健康運(yùn)行。

1 破乳化度檢測的行業(yè)形勢

汽輪機(jī)油破乳化度的檢測中，常常會(huì)出現(xiàn)一些混淆判斷的現(xiàn)象，比如沒有明顯的乳化層，乳化層與油層、水層界面不清，量筒水層中出現(xiàn)大量液體包泡掛壁[5]。這些現(xiàn)象會(huì)干擾操作者的判斷，造成各實(shí)驗(yàn)室出具的數(shù)據(jù)相差較大，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。在破乳化度檢測的新標(biāo)準(zhǔn)中：GB/T 7605—2008《運(yùn)行中汽輪機(jī)油破乳化度測定法》，對(duì)這些現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)描述，并給出了判斷依據(jù)，使操作者對(duì)結(jié)果的判斷更加簡便，使檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性大大提高。

2 汽輪機(jī)油乳化現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和乳化液的性質(zhì)

汽輪機(jī)油本身是多種有機(jī)物和無機(jī)物充分融合而成的混合物，礦物汽輪機(jī)油的組成體系分為基礎(chǔ)油和添加劑兩部分[6-8]，這些添加劑的總量在汽輪機(jī)油組分中占比可達(dá)30%左右，基礎(chǔ)油精制深度和其中添加劑的特性決定了汽輪機(jī)油的初始破乳化性能。

汽輪機(jī)油在使用的過程中受到剪切力和氧化等作用，大量的斷鏈分子轉(zhuǎn)變?yōu)橐追磻?yīng)性的不穩(wěn)定成分，在汽輪機(jī)油的使用周期內(nèi)不斷產(chǎn)生大量油泥、瀝青質(zhì)等廢棄物質(zhì)，汽輪機(jī)油成分發(fā)生改變，使極性成分占比不斷增加，這種特征使運(yùn)行中的汽輪機(jī)油表現(xiàn)出易乳化的特點(diǎn)。

在進(jìn)行汽輪機(jī)油破乳化度測定時(shí)，有時(shí)會(huì)在量筒壁水層區(qū)域出現(xiàn)乳化泡、肉眼可見的油珠或者透明的大液泡掛壁。如圖1所示。

圖1 破乳化度檢測中的各種掛壁現(xiàn)象

乳化層通常會(huì)有水包油和油包水構(gòu)型，水包油型的乳化就是油滴存在于連續(xù)的水相中，而油包水型的乳化就是水存在于連續(xù)的油相中。在汽輪機(jī)油破乳化度檢測中，典型的分層就是分為水層、乳化層、油層，如果原本的汽輪機(jī)油中的抗乳化劑已經(jīng)被消耗殆盡，那么在大概水層和油層的中間位置形成穩(wěn)定的乳化層，如果試管中有掛壁的油滴、乳化泡存在將會(huì)增大水的體積，將會(huì)干擾對(duì)檢測結(jié)果的準(zhǔn)確判斷。

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

按照GB/T 7605—2008《運(yùn)行中汽輪機(jī)油破乳化度測定法》進(jìn)行汽輪機(jī)油的破乳化度測定，在標(biāo)準(zhǔn)7.4節(jié)的第a條描述的是：乳化層明顯產(chǎn)生，但是存在乳化泡掛壁等現(xiàn)象，這也是本文想要力圖表達(dá)的一種情形，因此，在選擇代表性樣本時(shí)也以此為參照。

3.2 實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果

在準(zhǔn)備階段稱取待用量筒的準(zhǔn)確質(zhì)量，量取待測油樣的準(zhǔn)確密度。破乳化度實(shí)驗(yàn)完畢后吸取量筒上層油液、中層乳化液和下層水液，僅保留水層中的油珠和油泡。將處理完畢的量筒充分干燥只保留掛壁油液。然后將量筒連同其中油液一同進(jìn)行精確稱量，得到了量筒和掛壁油珠的總質(zhì)量，將此質(zhì)量減去量筒質(zhì)量，即可得到掛壁油珠的質(zhì)量，最后算出掛壁油珠的體積，得到表1數(shù)據(jù)。

表1 油珠掛壁的量筒中掛壁油的體積

4 討論

破乳化度檢測中使用的量筒最大刻度是100mL，最小刻度1mL，依照J(rèn)JG196—2006《常用玻璃量器》，對(duì)于100mL的玻璃量筒允許讀取體積和實(shí)際體積之間存在±0.25mL的差別，從表1中掛壁油珠的體積一欄中，并未發(fā)現(xiàn)超過0.25mL體積的樣品。

破乳化度量筒量取精度為1mL，最大估讀到0.5mL，那么依據(jù)相對(duì)誤差公式：

正常出現(xiàn)3mL乳化層體積時(shí)，測量的相對(duì)誤差為：（0.5×100%）/3=16.7%

取表1中樣品的掛壁體積帶入相對(duì)誤差公式可得表2。

表2 樣品掛壁油珠帶來的相對(duì)誤差

從表2可以看出，因?yàn)闃悠返膾毂谟椭樗鶎?dǎo)致的相對(duì)誤差，并沒有超過量筒本身的精度導(dǎo)致的相對(duì)誤差。對(duì)于汽輪機(jī)油破乳化度的檢測來說，如果能夠保證按照要求使用和清洗檢測器具就可避免這種現(xiàn)象的發(fā)生。表2中采樣量畢竟是有限的，不能完全排除某些樣品的掛壁現(xiàn)象確實(shí)會(huì)對(duì)檢測結(jié)果產(chǎn)生影響，而從第三方實(shí)驗(yàn)室公正性角度來看，破乳化度檢測項(xiàng)目的檢測目的是確定油、水分離狀況，為汽輪機(jī)油汽輪機(jī)性能的優(yōu)劣作評(píng)判，如果檢測發(fā)生了掛壁現(xiàn)象無疑會(huì)影響檢測效果和檢測的公正性，因此破乳化度的檢測過程中發(fā)生的油珠掛壁現(xiàn)象是有必要消除的。

汽輪機(jī)油破乳化度檢測中，使用的量筒材質(zhì)是非晶體物質(zhì)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不規(guī)則，在表面存在著懸掛氣鍵（Dangling Oxide Bond），導(dǎo)致玻璃表面結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)高熵、明顯極性，玻璃表面即使經(jīng)過精密拋光，仍然存在著1 000～2 000埃的起伏或者臺(tái)階，這些都導(dǎo)致了玻璃表面的物理吸附、化學(xué)吸附、氫鍵吸附。按照前文所述，現(xiàn)代汽輪機(jī)油并不是單一的基礎(chǔ)油組分，而是混合了多種功能性添加劑所構(gòu)成的混合物，添加劑極性強(qiáng)而易吸附于量筒表面，但一般對(duì)于檢測結(jié)果并無實(shí)質(zhì)性的影響。破乳化檢測量筒的反復(fù)使用必然在內(nèi)壁出現(xiàn)磨損，這些磨損的出現(xiàn)將為油珠掛壁提供更多條件，所以定期更換量筒是必須要做的一件事。

5 結(jié)語

破乳化度的檢測對(duì)于汽輪機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行事關(guān)重大，是汽輪機(jī)油最重要的檢測項(xiàng)目之一。通過具體的實(shí)驗(yàn)表明，在進(jìn)行汽輪機(jī)油破乳化度檢測時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)了量筒水層出現(xiàn)油珠、乳化泡等掛壁現(xiàn)象，一般不用擔(dān)心影響檢測結(jié)果，這種掛壁現(xiàn)象的出現(xiàn)，主要?dú)w因于汽輪機(jī)油的組成成分和量筒材質(zhì)發(fā)生的吸附作用，這種掛壁現(xiàn)象對(duì)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化檢測實(shí)驗(yàn)室來說是不常見的。同時(shí)，本文提出了使用一種常見的玻璃處理方法來解決這個(gè)問題。