某水電站汽輪機(jī)油破乳化指標(biāo)異常分析及處理

馮新南，胡 媛

（中國長江電力股份有限公司向家壩電廠，四川 宜賓 644612）

0 前言

汽輪機(jī)油也稱渦輪機(jī)油或透平油，是水輪發(fā)電機(jī)組中重要的潤滑介質(zhì)，主要用于水輪發(fā)電機(jī)組的潤滑系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)。在水輪機(jī)的軸承中起潤滑和冷卻散熱的作用，在調(diào)速和密封系統(tǒng)中起傳壓調(diào)速和密封等作用。因此，汽輪機(jī)油質(zhì)量的好壞是影響機(jī)組安全運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo)。

破乳化性能是指油和水形成乳化液后再分成兩相的能力，是汽輪機(jī)油的重要指標(biāo)之一 。汽輪機(jī)油破乳化性能好，則油品能與水很快分離，水沉降到油箱底部，可及時(shí)排掉，對設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生影響。反之，油的破乳化性能差，即破乳化時(shí)間長，乳化液不能在油箱實(shí)現(xiàn)有效的油水分離，乳化液就可能在潤滑系統(tǒng)中引起油膜的破壞，造成油系統(tǒng)腐蝕，機(jī)組金屬部件銹蝕，從而加速油質(zhì)的劣化，進(jìn)而產(chǎn)生油泥、沉淀等，增加各部件間的摩擦，引起軸承過熱，汽輪機(jī)油失去潤滑、散熱和調(diào)速的作用，嚴(yán)重地影響了機(jī)組安全運(yùn)行。

1 某水電站機(jī)組破乳化度情況

某水電站裝設(shè)有8 臺(tái)大型水輪機(jī)組，使用的都是美孚DTE EXCEL 46 號汽輪機(jī)油。根據(jù)GB/T 7596《電廠運(yùn)行中汽輪機(jī)油質(zhì)量》要求，運(yùn)行中汽輪機(jī)油破乳化度應(yīng)小于30 min。2016 年上半年在進(jìn)行定期油質(zhì)分析試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，全廠8 臺(tái)機(jī)組32 個(gè)部位的汽輪機(jī)油，破乳化時(shí)間大部分都在25 min 以上，個(gè)別接近30 min，水分、潔凈度指標(biāo)均正常。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

從表1 中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，全電站32 個(gè)部位的油樣中，破乳化度小于25 min 的有18 個(gè)；大于等于25 min 的有14 個(gè)，其中有3 個(gè)部位油樣的破乳化度在30 min以上，超過運(yùn)行中汽輪機(jī)油質(zhì)量指標(biāo)。

2 破乳化性能劣化的原因分析

破乳化是一個(gè)很復(fù)雜的問題，它既與原油的組分、性質(zhì)、外部環(huán)境有關(guān)，也與機(jī)組的運(yùn)行狀況及破乳劑有關(guān)，因此，汽輪機(jī)油破乳化性能劣化可能有以下幾個(gè)原因：

（1）汽輪機(jī)油在生產(chǎn)過程中純凈程度不夠；

（2）汽輪機(jī)油在生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、設(shè)備清洗及大修等環(huán)節(jié)由外界非正常帶入了極少量的表面活性物質(zhì)；

（3）汽輪機(jī)油在運(yùn)行過程中因老化而產(chǎn)生表面活性物質(zhì)或油泥；

（4）汽輪機(jī)油中的破乳化劑（一般添加量為0.01%～0.1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)左右)因被系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的鐵銹及其他類型的細(xì)微機(jī)械雜質(zhì)吸附而不斷減少。

表1 機(jī)組汽輪機(jī)油破乳化度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

結(jié)合某水電站的實(shí)際情況，新汽輪機(jī)油到貨時(shí)，出廠報(bào)告中破乳化度為5 min，驗(yàn)收試驗(yàn)中破乳化度為8 min，新油破乳化性能合格，因此排除新油生產(chǎn)過程中的原因。

從表1 的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，所有機(jī)組的汽輪機(jī)油含水量都很小，在30 mg/L 左右，潔凈度指標(biāo)也比較好，都在8 級以內(nèi)，油品整體性能比較優(yōu)良。因此可以排除汽輪機(jī)油因運(yùn)行老化而產(chǎn)生油泥和吸附劑被鐵銹及其他機(jī)械雜質(zhì)吸附減少的原因。

通過以上分析，初步判斷，可能是機(jī)組安裝期間，設(shè)備管路清洗不徹底，導(dǎo)致運(yùn)行中汽輪機(jī)油中侵入了外界的極少量的表面活性物質(zhì)，或汽輪機(jī)油在運(yùn)行過程中產(chǎn)生表面活性物質(zhì)，使得運(yùn)行中汽輪機(jī)油破乳化度下降，直至指標(biāo)不合格。

3 處理措施

為確保水輪機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備的安全運(yùn)行，徹底消除運(yùn)行中汽輪機(jī)油破乳化度持續(xù)劣化的隱患，需要對全廠機(jī)組在用汽輪機(jī)油進(jìn)行處理。

對破乳化度超標(biāo)的汽輪機(jī)油處理一般有2 種方法：1 是換新油；2 是對現(xiàn)有的劣化油進(jìn)行處理。全部更換幾十噸新油成本太高，況且根據(jù)前期的試驗(yàn)結(jié)果，1 號機(jī)組集油槽、5 號機(jī)組集油槽和6 號機(jī)組水導(dǎo)汽輪機(jī)油除破乳化度超標(biāo)外，潔凈度和水分指標(biāo)都比較好，油品沒有老化跡象。因此計(jì)劃在機(jī)組中排出少量運(yùn)行油，添加等量新油進(jìn)行置換，置換后取混油進(jìn)行破乳化度試驗(yàn)，以檢驗(yàn)破乳化度改善情況。

3.1 試驗(yàn)室混油試驗(yàn)

為了確定新油與運(yùn)行油的置換比例，即不同比例的新油與運(yùn)行油混合后對破乳化度的影響，先用少量汽輪機(jī)油進(jìn)行試驗(yàn)室試驗(yàn)。

第1 步，準(zhǔn)備500 mL 機(jī)組運(yùn)行汽輪機(jī)油和500 mL新汽輪機(jī)油，其中運(yùn)行汽輪機(jī)油破乳化度不合格，時(shí)間為31 min；新汽輪機(jī)油破乳化度時(shí)間為9 min。

第2 步，分別量取20 mL 新油和80 mL 運(yùn)行油、40 mL 新油和60 mL 運(yùn)行油、60 mL 新油和40 mL 運(yùn)行油、80 mL 新油和20 mL 運(yùn)行油，將每組新油和運(yùn)行油混合后得到4 個(gè)混合油樣，新油分別占20%、40%、60%、80%的體積分?jǐn)?shù)。按照GB/T 7605-2008《運(yùn)行中汽輪機(jī)油破乳化度測定法》分別測試各個(gè)混合油樣的破乳化度，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

從表中數(shù)據(jù)可以看出，即使置換入少量的新油（20%體積分?jǐn)?shù)），混油的破乳化性能也有很大的提高，破乳化度從31 min 縮短到23 min，隨著新油置換比例的增加，破乳化度性能不斷改善。因此等量新油置換的方法可以解決該電站破乳化性能劣化的問題。

3.2 現(xiàn)場處理

根據(jù)試驗(yàn)室混油試驗(yàn)結(jié)果，在2016～2017 年歲修期間，對現(xiàn)場破乳化度超標(biāo)的1 號機(jī)組集油槽、5 號機(jī)組集油槽及6 號機(jī)組水導(dǎo)汽輪機(jī)油進(jìn)行處理，用20%的新油進(jìn)行等量置換，置換一個(gè)月后取樣試驗(yàn)，三個(gè)部位的汽輪機(jī)油破乳化度在25 min 左右，具體數(shù)據(jù)見表3。

4 結(jié)束語

對僅僅破乳化度指標(biāo)異常，其它指標(biāo)都比較良好的汽輪機(jī)油，進(jìn)行等量新油置換處理后，跟蹤油質(zhì)數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)行汽輪機(jī)油的破乳化性能明顯提高，并且穩(wěn)定無再次劣化現(xiàn)象，對其它理化性能也無不良影響。 本次處理取得了非常好的效果，延長了油品的使用壽命，降低了設(shè)備維護(hù)成本，為汽輪機(jī)劣化油的處理積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。