电厂使用的透平机有汽轮机、燃气轮机、水轮机,透平机的润滑系统庞大,大型机组的油箱容量可达数万升,由于油量多、维护和使用中的高温、污染、水分等问题会导致油质劣化,因此根据时间来换油不准确,而润滑油油质劣化会对机组造成损害,严重时会导致停机,引起巨大的经济损失,因此需要通过油液检测监视油质和机组状态,根据油液检测的结果来指导换油、油液维护,同时发现机组的可能故障和磨损,进行预防性维护措施。
透平油变质的原因主要有4个因素:氧化、高温、油液里带入杂质(任何其它物质都被视为污染物,包括水分、尘土、杂质、其它油类、其它溶液、固体等)、添加剂损耗。这些原因都可能造成透平油变质,而油液变质直接影响机组的运行,如果不及时维护或者更换油液,油质劣化后机组的磨损和故障也就随之到来。因此,对在用中的透平油进行油液检测,不单是监测油质,更主要的是对机组进行维护、发现并避免不必要的故障。
理化性质检测:
1)黏度检测(ASTM D445)
黏度(Vsicosity)是所有润滑油最重要的一项性质指标,润滑油根据黏度划分牌号,具体的设备,会要求一个特定号数(黏度等级)的润滑油,当黏度不适合设备要求时,润滑油也就不能提供正常的保护,因此黏度是润滑油油质检测的一个重要方面。透平油在使用中,很多因素会导致黏度变化,因此我们需要监测黏度,黏度的变化主要是增加或者降低,当超出允许的变化范围时,油质被视为不合格,一般来说,允许的黏度变化范围是新油的黏度±5%以内。
2)总酸值检测(ASTM D974)
透平油变质会产生酸性物质,因此通过检测总酸值(TAN:Total Acid Number),可以反映出油质,测定润滑油劣化过程中产生了多少酸性物质,酸值越高,说明油质劣化的程度越深。ASTM D4378(对在用的汽轮机油、燃汽轮机油的油质监测试验)建议,如果透平油的酸值比起新油来说,增加了0.3~0.4mg KOH/g,那么就要对油质的酸值变化进行处理。酸性物质的增加不但反过来加速油质劣化,而且会造成轴承的金属腐蚀。
3)氧化安定性检测(ASTM D2272)
使用旋转压力容器检测润滑油的氧化安定性(RPVOT:Rotary Pressure Vessel Oxidation Test),以前也简称为RBOT,这项检测可以测定润滑油目前所具有的抗氧化能力,并与新油的抗氧化能力进行对比,可以了解抗氧化剂的消耗程度以及基础油的抗氧化性能。RPVOT检测法主要是检测同种润滑油(新油和在用油)的氧化安定性,观察润滑油在投入使用后的抗氧化性能。值得注意的是,有的润滑油在新油时具有良好的RPVOT测定值,但是在使用中测定值却很低,因此对在用油的实际油质进行检测非常重要。
ASTM D4378规定:新油的RPVOT值*25%为警戒值,如果在用油的RPVOT测定值减少量接近新油的25%,同时伴随总酸值升高,建议准备换油。
污染物检测:
4)水分含量检测(目测法和ASTM D1744)
透平油的工作环境容易接触水分,尤其是汽轮机油和水轮机油,空气里的水蒸气和冷却水泄漏是主要原因。现场使用的测定方法比较简单的就是目测,透平油如果变混浊、透明度降低、颜色发白、乳化,这些现象都说明透平油里可能含水分。目测最重要的意义是能发现游离水(和油分开了的水分),日常目视查看油箱底部的游离水,如果有水应立即排掉。或者使用一块金属,取一些油样在金属片上加热,观察有无汽泡或者噼啪声,如果有,证明油里含水。
检测润滑油含水量的准确方法是通过实验室的卡尔费休试验(ASTM D1744),可以检测出油里是否含水,以及准确的含水量(%或ppm),ASTM D4378规定,1000ppm或者0.1%的含水量为警戒值,有些设备厂家规定500ppm为警戒值,要看设备厂家有没有要求,总之,对于任何设备,油里都不应该带入水分,含水量越低越好。
5)金属ICP检测(Inductively Coupled Plasma)
感应耦合等离子体检测金属元素含量,可以发现设备的早期磨损、监测设备运行中的状态变化、发现油里的污染物。此方法主要用于检测微小的金属颗粒(直径8微米以下),大颗粒的金属不能通过这个方法测量到。
此方法没有规定透平油里的金属含量浓度警戒值,而是监测金属浓度的变化趋势。
6)检测油里悬浮的杂质:
通过超离心检测法(Ultra Centrifuge Rating)检测悬浮、分散在油里的杂质颗粒,检测中,油样接受17,500rpm的离心力30分钟后,测量剩下的沉积残留物。检测结果分为1~8级,数字越大,说明残留的沉积杂质越多,达到4~6级(有的设备对清洁度要求较高)就被认为是警戒值,油里的沉淀物杂质会对设备造成问题。
7)颗粒物计数(ISO 4406)
颗粒物计数(Particle Count)检测油液里的颗粒物含量,然后对照ISO清洁度登记表,检查油液的清洁度是否达标,同时也能反映设备润滑系统的清洁度。
要注意的是,颗粒物计数会受到许多因素的影响,如:油液采样的方法,采样工具和容器的清洁度,润滑油的配方。在采样中,必须使用清洁度达标的工具,最好使用专门的油液采样工具。不同的设备、油品对于清洁度有不同的要求,应根据设备要求,监测油液的清洁度。
8)色谱分析
色谱分析(Colorimetric Analysis)用于检测透平油里的难溶物,有助于预测油液的漆膜生成倾向,因为油里的这些难溶物会造成漆膜问题。目前,ASTM还没有相关检测的标准,但是已经有几家专业实验室使用色度分析法来检测油里的难溶物浓度,据悉,ASTM基于这种分析方法,已经开始研究相关的检测标准。
透平油的性能检测:
9)抗腐蚀性检测(ASTM D665A和B)
ASTM D665A使用蒸馏水检测60℃下实验条件测定透平油抗钢铁锈蚀的能力,ASTM D665B的实验条件则更为苛刻,使用合成海水检测透平油的抗金属腐蚀能力,后者还没有普遍使用,如果试验中发现钢铁生锈,透平油的抗腐蚀能力视为不合格
10)抗乳化性检测(ASTM D1401)
抗乳化性(破乳能力)是指润滑油的油水分离能力,试验中,油和水1:1混合,取透平油和蒸馏水各40毫升,搅拌后静置观察油水分离,记录油水层完全分离开所需要的时间,时间越短说明油的油水分离能力越好。虽然ASTM没有给出抗乳化性的警戒值,但是如果30分钟后,乳状物的体积≥15毫升,油的抗乳化性就亮红灯了。油受到污染以及长期储存、油的氧化都会引起抗乳化性降低。
11)抗泡性检测(ASTM D892,泡沫试验I)
油箱里有少量泡沫属于正常现象,但是如果泡沫明显增加、油液里出现很多气泡难以消散就应引起注意,引起泡沫增加的原因分为油液原因和机械原因。油液的原因主要是抗泡性不合格、油液受到污染、油液变质,机械原因包括密封不严漏气、搅拌带入空气、油位不正常、油箱设计问题等。
泡沫问题的危害有:油液溢出,污染环境并造成安全问题;造成油液局部超高温,引起透平油油质劣化。
ASTM D4378中给出了泡沫生成趋势的相关规定。
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