渦輪機油質量控制關鍵點探討

郭國進，陳芝茂，吳霞

（中國石化潤滑油荊門分公司，湖北荊門 448002）

渦輪機油質量控制關鍵點探討

郭國進，陳芝茂，吳霞

（中國石化潤滑油荊門分公司，湖北荊門 448002）

渦輪機油新國家標準GB 11120－2011較舊國標GB 11120－1989相比，新增了幾項指標，其中新增的清潔度指標給生產過程質量控制增加了難度，同時抗乳化性能一直是生產過程中不易控制的質量指標。對影響抗乳化、清潔度兩項指標的主要因素進行分析，提出一些質量控制措施。

潤滑油;渦輪機油;汽輪機油;質量;質量控制

0 引言

渦輪機油新國家標準GB 11120－2011于2012年6月1日起實施，與舊國標GB 11120－1989相比，新增了清潔度、旋轉氧彈、過濾性、油泥指標，其中新增的清潔度指標給生產過程質量控制增加了難度，同時抗乳化性能一直是生產過程中不易控制的質量指標。根據實際生產經驗，認為渦輪機油產品生產過程中質量關鍵控制指標是抗乳化性能、清潔度兩項指標。其他各項指標按工藝技術配方要求生產，基本均能符合要求。本文對渦輪機油生產過程中影響抗乳化性能、清潔度的主要因素進行分析，并提出一些質量控制措施。

1 影響抗乳化性能的主要因素及控制措施

1.1 原材料質量控制

1.1.1 基礎油質量控制

基礎油作為調合渦輪機油的主要原材料，比例達到99%，其性能好壞直接影響到產品質量優劣。表1是不同批次TSA46（A）抗乳化與基礎油抗乳化之間的關系。

表1 TSA46（A）抗乳化與基礎油抗乳化之間的關系

從表1可以看出，當某一基礎油組分抗乳化值偏大時，所調合產品抗乳化值將增大，當有兩種基礎油抗乳化值大于10 min時，所調合TSA46（A）抗乳化值卡邊合格。基礎油的抗乳化性能基本由加工工藝決定，運輸倒運過程中受到污染將會降低其抗乳化性能。

因此，對調合渦輪機油所用的基礎油進行入廠抗乳化性能檢測可作為質量控制關鍵點，必須選用抗乳化性能優異的基礎油，否則極易出現抗乳化不合格情況。

1.1.2 復合主劑質量控制

目前基本都采用復合主劑調合渦輪機油，雖然加劑量不大，但其質量好壞對渦輪機油產品的質量起決定作用，如銅腐、銹蝕、氧化安定性等指標優劣基本取決于復合劑性能。

實際生產中經常遇到一種抗乳化不合格情況:對按配方調合出的TSA（A）立即采樣分析，抗乳化合格，但儲存一天后重新分析油樣，發現抗乳化不合格。經過補加適量的抗乳劑后，立即采樣分析結果合格，但過一段時間重新分析抗乳化變為不合格，有時僅僅放置2～3 h后重新分析抗乳化即變為不合格。這種抗乳化回升現象具有較強的隱蔽性，存在較大的質量風險，稍不注意產品將流向市場。出現這種質量不可控現象的原因是多方面的，其中復合主劑質量不穩定因素影響最大。

由于不同批次復合主劑在復配過程中受復配工藝、生產波動等影響，實際復配的抗乳劑比例可能有所不同，存在個別批次復配的抗乳化劑比例偏低，或抗乳劑在包裝桶內有部分沉降，如果使用該批次復合劑調合渦輪機油時再遇到其他不利因素，極易出現上述抗乳化回升現象。對于此種情況，可以通過補加不同種類的抗乳劑改善其抗乳化性能，而不能繼續加入與復合主劑中匹配的抗乳化劑，否則會因為同種抗乳劑劑量過大而影響其抗乳化性能［1］，當然對選用的抗乳劑及加劑量需要先做好實驗室小調試驗進行考察。

除要求添加劑供應商采取措施保障復合劑質量外，企業應采取以下質量控制措施:對入廠的渦輪機油復合劑必須檢測其抗乳化、液相銹蝕（合成海水）兩項指標，對于不符合質量要求的堅決予以退貨。檢驗方法:將一定劑量（配方要求比例）復合劑加入到某輕質基礎油中，測定其抗乳化性能和液相銹蝕（合成海水），要求抗乳化（54℃，40－37－3 mL）不大于20 min、液相銹蝕（合成海水）無銹。同時應在實驗室按配方進行小調試驗，考察所調油品抗乳化性能穩定性。

2 調合工藝優化及控制

目前大罐調合仍然是生產渦輪機油的主流方式，其主要作業過程為將各種基礎油、添加劑先后泵入調合罐內，蒸汽盤管加溫，脈沖攪拌一定時間后采樣分析。

2.1 添加劑加入方式、順序優化

大罐脈沖調合工藝的添加劑加入方式一般有兩種。第一種:采用傳統的加劑方式，即先加入一定量的基礎油，再通過地槽或抽提單元加入復合主劑，隨后用適量基礎油沖洗，再加入其他輔劑，最后加入余下的基礎油組分，加溫同時開啟攪拌。第二種:先在母液罐中分別將復合主劑、抗乳化劑用輕質基礎油稀釋成母液，再將母液泵入調合罐，該方式主要是改善了復合劑、抗乳化劑的加入方式，使其連續分散于油中。

對按第一種加劑方式調合生產的渦輪機油分析結果進行統計，發現較多批次產品出現抗乳化不合格現象。為了提高渦輪機油產品的一次調成率，對加劑方式按第二種方式進行了優化，主要優化措施為:先在調合罐中加入一種基礎油組分，當液面達到加熱盤管高度時開啟蒸汽加溫，同時開啟脈沖攪拌，此時開始加入抗乳劑母液，用適量基礎油沖洗管線，再加入復合主劑母液，同樣用適量基礎油沖洗管線，最后加入其他輔劑及余下基礎油組分。在此種加劑方式中復合主劑、抗乳劑均先用輕質基礎油稀釋成母液，稀釋比分別為1∶3、1∶150。加入添加劑母液時一定要控制好進料速度，脈沖攪拌不能中斷，以確保各種添加劑組分能較好地分散于油中。加劑量很少的抗泡劑最后加入，原來通過調合罐頂部一次性加入，現改為通過微型計量泵緩緩注入進料管線中，設定好注入速度，可通過DCS控制，這樣抗泡劑隨其他原材料組分一起緩緩加入，如同打“點滴”一樣，可以確保抗泡劑能較好地分散于油中，在改善抗泡性能的同時降低其對空放性能的影響。

復合劑母液、抗乳劑母液的加入順序主要依據攪拌方式而定。如果采用側向機械攪拌，因其攪拌效果溫和，建議先加入抗乳劑母液，后加入復合劑母液，因為大罐調合進料基本是從調合罐底部加入，先加入的物料在后加入物料的沖擊下會較快流動，從而加快其在整個油品中的分散速度，可有效避免其沉降于罐底，有利于保障產品質量。如果采用脈沖鼓泡攪拌，由于攪拌激烈，復合劑母液、抗乳劑母液先加哪種均可，實際生產中可以根據過程控制情況靈活掌握。幾種添加劑進料間隙均用適量基礎油沖洗，可以避免添加劑之間由于局部濃度過高相互接觸反應而降低其功效。配制母液應遵從“用多少調多少，每次用完”的原則。在配制抗乳劑母液時，先在母液罐中加入適量輕質基礎油，開啟加溫及攪拌，再從頂部緩緩加入抗乳劑，確保其較好地分散于油中，注意控制溫度在（55±5）℃，不能超溫，否則極易破壞抗乳劑的分子結構，影響其效果。

另外，油品調合完成后，利用循環線將罐內油品進行循環，可以解決部分添加劑可能沉降在儲灌出口到閥門間的一段管線內導致的不合格情況，這種情況常發生在錐形調合罐中，因錐形罐的出口管線是垂直的，進料時較重的添加劑比較容易沉降到這一段管線中，之后的攪拌較難將該部分帶出，從而影響油品質量。

實際生產表明，以上工藝優化控制措施對于保證渦輪機油抗乳化性能合格穩定具有很好效果。

2.2 實現專罐調合專線灌裝

由于渦輪機油復合劑中的防銹劑組分屬偏酸性，而液壓油復合劑中的防銹劑組分屬偏堿性，兩者相互混合時易出現白色渾濁物。內燃機油中的清凈分散劑多屬表面活性劑，對油品抗乳化有較大的負面影響。因此，在調合渦輪機油時一定要采用專罐專線，避免受到液壓油、內燃機油及其他油品的混油污染而影響油品抗乳化性能。

另外，儲罐清罐后，調合前需要用基礎油對儲罐及管線進行清洗，分析清洗油的抗乳化性能，如不合格需再次清洗，也是避免抗乳化不合格的一項重要質量控制措施。

3 影響包裝成品清潔度的主要因素及控制措施

新國家標準GB 11120－2011要求TSA（A）清潔度不大于－/18/15（GB/T 14039），而且屬于批批檢驗。生產過程中影響油品清潔度的主要因素有半成品清潔度、灌裝過濾工藝、包裝物清潔度。采樣過程也可能會影響清潔度結果，這里不做討論。

3.1 半成品清潔度的影響及控制措施

半成品清潔度好壞主要由原材料清潔度及儲罐清潔度決定。嚴格控制基礎油、添加劑原材料雜質含量及定期清罐可以減少調合罐中半成品雜質含量，對罐底油樣定期采樣監測，一旦發現油泥雜質較多情況應立即組織評審并采取可行措施，如清罐或將罐底油倒空同時用基礎油進行清洗。

如果半成品雜質含量較高，則會加大后續過濾負荷，增加包裝成品清潔度不達標風險。實際生產中，對罐樣采樣分析清潔度指標，要求達到標準規定的－/18/15要求，當然采樣的部位對分析結果有一定影響，所以要嚴格采取上中下樣品進行混合。如果罐樣清潔度超標但不嚴重，此時可以直接灌裝生產，不要因為該項指標不合格去補調，因為清潔度指標不合格一般不易回調實現，有條件的可以通過罐外循環線循環濾掉部分雜質，一般在罐外循環泵前加裝籃式過濾器，過濾精度為20目，企業可以根據自身情況對渦輪機油調合罐增加過濾精度稍高的過濾設備，如采用50μm或25μm甚至精度更低的過濾袋。如果罐樣清潔度超標嚴重而直接灌裝可能導致包裝成品清潔度不達標，當然調整好灌裝過濾工藝精心操作也可能生產出清潔度達標的產品。企業應當根據實際情況，制定相應質量控制措施，如:當半成品清潔度連續三批超標時，需要認真分析原因，按前述對罐底油樣采樣監測并評審。

3.2 灌裝過濾工藝的影響及控制措施

目前潤滑油灌裝過濾方式普遍采用籃式過濾器+自清洗過濾器+三級濾袋過濾。籃式過濾器過濾精度為20目，主要對油品中較大雜質進行攔截，保護泵體設備，籃式過濾器需要根據處理量適時人工打開清洗;自清洗過濾器過濾精度一般在100～3000 μm，不需外接任何能源就可以自動清洗過濾，實現自動排污，從而減輕后續過濾器過濾負荷;三級過濾器采用串聯方式聯接，濾袋材質為無紡布，不同生產廠家的過濾袋均有不同的過濾效率，一般在85%～98%之間，過濾精度的選擇需要根據油品黏度、灌裝溫度、灌裝壓力等情況進行摸索。選用合適的過濾方式、過濾精度，摸索適合自身的灌裝過濾工藝參數對于提高包裝成品清潔度具有積極意義。

以某企業灌裝TSA46（A）為例，其灌裝過濾工藝試驗情況見表2。

表2 灌裝過濾工藝試驗情況

從表2可知，當三級過濾精度為25－1－1μm、25－3－1μm、25－5－1μm時，包裝油清潔度滿足標準要求，而當三級過濾精度為50－25－5μm時，包裝油清潔度不滿足標準要求。另外，當三級過濾精度依次為25－5－1μm、25－3－1μm、25－1－1 μm時，安全灌裝量分別為150 t、250 t、300 t。

因此，可以采用方式1的過濾精度，即25－1－1 μm，當灌裝量達到300 t時更換過濾袋。當然，當罐內油品清潔度較差而不能清罐處置時，需要提高過濾袋的更換頻次。更換過濾袋時需要注意保持環境清潔，同時對更換后灌裝的第一桶包裝成品進行取樣分析，可以對更換濾袋過程進行一定程度的監控，督促員工精心操作。

由于過濾袋的材質決定其為相對過濾，而非絕對過濾，過大的灌裝壓力會促使部分較大顆粒雜質透過濾袋，因此需要嚴格控制灌裝壓力，如采用變頻齒輪灌裝泵，設置回流管線，避免壓力超高而增加濾袋前后壓差，也是提高包裝成品清潔度的重要措施。

由于渦輪機油生產過程中抗乳化存在不穩定情況，并且生產過程中影響油品清潔度的因素較多，甚至存在較多的不可控的偶然因素，因此首件分析作為包裝成品質量控制關鍵點意義重大。鑒于TSA （A）產品抗乳化可能回升及影響清潔度因素較多的情況，在TSA（A）灌裝首件檢測項目中需要增加對抗乳化、清潔度的檢測，且每次灌裝需要檢測首件、中件、末件，中件、末件檢驗項目均與首件相同。如果本次灌裝品種牌號與前次不同則需頂線，當頂線油量合適時，則首件產品即代表罐內油品;如果本次灌裝品種牌號與前次相同則無需頂線，此時需要對管線存油量進行計算從而確定代表罐內油品的“首件”桶數，對該桶產品進行首件分析，此項措施可以有效避免由于管線存油合格而罐內油品質量突變（如蒸汽盤管內漏）帶來的重大質量風險。每次大量灌裝前先少量灌裝，如8桶或10桶，具體數量可計算調合罐至灌裝機之間管線存油量，要確保少量灌裝的包裝成品中有能夠代表罐內油品的產品。對先行灌裝的包裝成品進行首、中、末件分析，全部合格后方能繼續灌裝，之后大批量灌裝的產品同樣按首、中、末件進行質量控制。更為苛刻的質量控制措施有:當因故停止灌裝4 h以上繼續灌裝時，需要進行首件分析。

對灌裝產品進行兩次首中末件質量控制初看耽擱時間浪費分析資源，實際效果看對于避免重大質量事故具有極為重要意義。

3.3 包裝物清潔度的影響及控制措施

包裝物的清潔度將直接影響包裝成品的清潔度，即使半成品清潔度及灌裝過濾工藝控制很好，如果包裝物清潔度超標，則會全功盡棄。

現在很多鋼桶制造商能夠生產出200 L高清鋼桶，主要是對鋼板進行磷化內涂，成本雖略有增加，但會滿足對于清潔度有要求油品的灌裝儲存。企業應開發并選用信譽度較好的鋼桶制造商，同時對每批200 L高清鋼桶入廠時檢驗其清潔度是否滿足要求，一般要求入廠驗收清潔度至少達到NAS 8級，否則難以滿足產品最終要求。

除了對200 L高清鋼桶進行嚴格入廠驗收質量控制外，還應要求灌裝操作人員在上桶前對每只鋼桶桶內進行目測檢驗，發現異常立即挑出并報告，同時現場不宜開啟太多的鋼桶。灌裝生產廠房應保持環境清潔，避免空氣中細小塵埃顆粒進入桶內影響產品質量。由于200 L高清鋼桶采用磷化膜內涂處理，應在15天內使用完，如超出15天內磷化膜部分可能會產生銹蝕現象，企業應根據生產訂單計劃購買，用多少買多少且每次用完。

有企業對200 L鋼桶外部、內部分別進行清洗:外部用循環凈化風吹掃清洗，內部用高清潔度油品通過自動控制系統實現自動清洗，同時在清潔的作業環境下灌裝生產，最終包裝成品油清潔度可達NAS 6級的高清要求，對產品清潔度有更高要求的可以考慮建立此自動化灌裝工藝［2］。

有專家建議使用200 L塑料桶替代200 L高清鋼桶，由于200 L塑料桶采用高密度聚乙烯塑料粒子生產，具有剛性大、抗磨損、無銹、耐環境應力開裂等特點，可以有效提高油品清潔度，綜合成本各項因素考慮應該是不錯的選擇。

4 結論

（1）渦輪機油生產過程中質量控制關鍵指標有抗乳化、清潔度兩項指標。

（2）影響抗乳化的主要因素是:基礎油、添加劑質量和調合工藝。選用抗乳化性能較好的基礎油是生產渦輪機油的前提條件，對復合劑嚴格入廠檢測，按技術配方進行小調試驗，考察油品的抗乳化性能穩定性，可以從一定程度上避免生產中出現抗乳化性能不穩定情況發生。優化添加劑加入方式及順序，改善其分散性，將抗乳劑、復合劑按一定的稀釋比稀釋成母液，同時專罐調合專線灌裝，可以提高渦輪機油抗乳化穩定性。

（3）影響清潔度的主要因素是:半成品清潔度、

灌裝過濾工藝和包裝物清潔度。控制好半成品清潔度，依據自身工藝情況選擇合適的灌裝過濾工藝，摸索合適的過濾工藝參數，嚴格控制灌裝壓力，達到安全灌裝量即更換過濾袋，可以有效保證包裝成品清潔度。對一批產品分兩次灌裝且均采取首、中、末件分析質量控制，對包裝物質量進行入廠檢驗質量控制，對于保證渦輪機油質量具有重要意義。

［1］劉麗華，方宏彬，羅宇.長壽命汽輪機油生產工藝控制要點［J］.潤滑油，2010，25（5）:40－43.

［2］甘煒，劉鶴超，信懷志，等.高清潔度潤滑油自動化灌裝工藝的建立［J］.石油商技，2009（2）:59－63.

Discussion on the Key to Quality Control of Lub ricating Oils for Turbines

GUO Guo－jin，CHEN Zhi－m ao，WU Xia
（Jingm en Branch，Lubricant Com pany，Sinopec Corp.，Jingm en 448002，China）

By com paring the new national standard GB 11120－2011 Lubricating Oils for Turbines w ith old national standard GB 11120－1989 Turbine Oils，it can be discovered that several technicalspecifications are added.The new technicalspecifications，including cleanliness and dem ulsification，are discussed in this paper.The new ly added cleanliness increases the difficulty of quality control in the production process of lubricating oils.And dem ulsification has alw ays been difficult to control in the production process.Meanw hile，the m ain factors that influence the technical specifications are analyzed，and som e quality controlm easures are put forw ard.

lubricating oil;Lubricating oil for turbines;turbine oil;quality;quality control

TE626.36

A

1002-3119（2012）06-0056-05

2012－07－17。

郭國進（1972－），男，高級工程師，1995年畢業于江蘇石油化工學院石油煉制專業，現主要從事潤滑油生產、技術、質量管理工作，已公開發表論文多篇。