對汽輪機油在軋機大電機上使用不同效果的評價

佟明星,吳根生

(上海寶鋼工業技術服務有限公司，上海 201900)

1 渦輪機油基本組成和使用場所

渦輪機油(以下簡稱“汽輪機油”)一般以深度精制礦物油或合成原料為基礎油，加入抗氧劑、防銹防腐劑等多種添加劑制成的，主要在電站渦輪機潤滑和控制系統，包括蒸汽輪機、水輪機、燃氣輪機和具有共用潤滑系統的燃氣-蒸汽聯合循環渦輪機中使用，也適用于其他工業或船舶用途的渦輪機驅動裝置潤滑系統[1]。而且，在實際使用中許多電機和風機設備的軸承潤滑也都在用汽輪機油作為潤滑控制油。

2 軋機大型電機潤滑系統使用汽輪機油的特點

目前，鋼鐵企業的軋機大型電機潤滑系統普遍使用汽輪機油作為軸承潤滑介質，由于該類設備電機負荷大，軸承潤滑部件摩擦易產生高溫，故為了及時把產生的熱量帶走以保護軸承，該類電機潤滑系統基本為循環式，通過汽輪機油潤滑油循環，把軸承部件產生的高溫及時帶走，并通過體外冷卻系統把回油溫度及時降低，當潤滑油再次循環至軸承摩擦部件時，油溫控制在(45±5) ℃之間。

經調研，軋機大電機潤滑系統的油箱容量從幾百升至6000多升，在冷卻器效果良好的情況下，由于汽輪機油內在性能的不同，當潤滑系統的油箱容量相近時，在使用中對設備狀態和汽輪機油性能變化表現出不同的影響。

3 兩種新礦物型汽輪機油的性能評價

3.1 兩種新礦物型汽輪機油理化性能測定結果比較

為了掌握所選的兩種新汽輪機油的理化性能，以確保使用前判斷能否滿足軋機大電機的潤滑要求，經對汽輪機油的性能測定，與GB 11120-2011汽輪機油產品技術標準相對應指標比較，兩種汽輪機油都滿足國家產品標準[1]。原則上在設備工況和潤滑性能都無特殊要求的情況下可使用。具體比較結果見表1。

表1 兩種新汽輪機油理化性能測定結果比較

3.2 兩種新礦物型汽輪機油熱安定測定結果比較

在GB 11120-2011汽輪機油技術標準中，有對色度項目測定要求，但未具體規定限定指標值。通過比較該項目測定和熱安定性試驗后的顏色變化，預先判斷汽輪機油的老化程度和速率，從而預測該汽輪機油的壽命。

對兩種不同油商生產的新汽輪機油熱安定性和顏色測定結果見表2。

表2 熱安定性及旋轉氧彈測定結果

注：表2中熱安定性測定是在150 ℃溫度條件下進行，且在不同測定時間結束后，用比色方法測定當時的顏色。

從表2分析可知，國產汽輪機油A在熱安定性高溫條件測定下，顏色變化相對進口汽輪機油B大，說明國產汽輪機油A在高溫條件下老化速率是比較快的。

圖1～圖3為54 h熱安定性測定完畢后，汽輪機油外觀比較及析出物視圖。從圖1～圖3可以看出，國產汽輪機油A顏色相對進口汽輪機油B更深；且圖2和圖3，國產汽輪機油燒杯底部有明顯的析出物，說明有氧化物結焦物產生。

左：國產46汽輪機油A;中：國產68汽輪機油;右：進口46汽輪機油B

圖2 54 h熱安定性測定后國產46汽輪機油A析出物

圖3 54 h熱安定性測定后進口46汽輪機油B析出物 (上層油去除后)

4 兩種在用礦物型汽輪機油理化性能比較

4.1 對大電機上使用的汽輪機油理化性能評價

鋼鐵行業大電機的潤滑主要是循環式，油箱容量從幾百至幾千升，都有過濾系統，過濾網網徑在5～15 μm之間，能把使用中潤滑油過濾到清潔度NAS9級以下，系統也有冷卻裝置，運行條件都非常好，在正常運行下油溫一般控制在45 ℃左右。由于該類設備都是密閉系統，對于潤滑油正常揮發和極

個別無法發覺的漏點存在的情況下，幾千升油箱容量年漏油量在400 L內屬正?，F象。

1730冷軋大電機潤滑系統為循環式，由上海電機廠生產, 系統共有8臺電機，轉速不定,在投運時推薦使用的為國產46汽輪機油A，該設備油箱容量6000 L，從2011年至2018年共補油1萬L，遠超過了設備正常的潤滑油消耗量。經日常點檢發現主要是油箱管道出口接頭處和馬達旁的高壓泵管道接頭漏油，一直無法解決。從使用的汽輪機油老化程度考量，雖然該設備經常在補油，但在2018年測定汽輪機油顏色時發現，顏色為4.5號，與新油相比已增加了3號。

1420冷軋大電機為循環式潤滑系統，由西門子公司生產，系統共有4臺電機，每臺設計最高轉速1100 r/min，使用國產46汽輪機油A，油箱容量500 L，比較小，在使用6個月后汽輪機油的顏色變為4.5號，增加了3號。

1550冷軋大電機也為循環式潤滑系統，由日立公司生產，系統共有10臺電機，每臺設計最高轉速1200 r/min，在投運時推薦使用的進口46汽輪機油B，油箱容量4000 L。由于當時法蘭等部件全部為進口配件，從當年至今使用近20年間未補充新汽輪機油，此時汽輪機油的顏色為2.5號，與新油相比只增加1.5號。

三臺大電機所用汽輪機油理化性能與標準都符合SH/T 0636-2013換油指標要求，無法真實反映出幾臺大電機不同的實際使用效果[2]。1730冷軋大電機汽輪機油雖然旋轉氧彈值較好，但從磨斑直徑和光譜分析結果判斷相對磨損大，而1420冷軋大電機汽輪機油更換頻繁，所以這兩項指標稍好些。1550冷軋大電機汽輪機油中的Fe和Cu等金屬元素非常低，磨損就比較小。這些都直接反映了國產汽輪機油A使用效果較差。從設備診斷評價技術考慮，用汽輪機油的磨斑直徑和光譜金屬元素測定，是深入判斷在用汽輪機油潤滑實際效果的重要指標，具體結果見表3以及圖4～圖7。

表3 兩種在用汽輪機油在不同大電機上使用的理化性能

表3(續)

圖4～圖7為6 h和24 h熱安定性測定完畢后，汽輪機油外觀及析出物視圖比較。

圖4 3臺設備中汽輪機油6 h熱安定性外觀

圖5 3臺設備中汽輪機油6 h熱安定性后外觀 (上層油去除后)

圖6 3臺設備中汽輪機油24 h熱安定性外觀

圖7 3臺設備中汽輪機油24 h熱安定性后外觀 (上層油去除后)

4.2 進口礦物型46汽輪機油B在大電機上使用后其他理化指標評價

從上述在用汽輪機油理化性能的測定，已基本判斷出進口的46汽輪機油B潤滑性好，老化慢，在熱安定的高溫加熱下或長時間的使用中也不易有析出物產生，說明該汽輪機油實際使用效果更好，內在質量更穩定。

為了進一步掌握1550冷軋大電機上使用的汽輪機油在使用20年后是否對大電機狀態有其他影響，從大電機設備安裝的水冷卻器、過濾器(過濾精度5 μm)和大油箱的因素考慮，對該汽輪機油理化指標再測定了抗乳化性、泡沫特性和防銹性等指標，以便對其性能變化與實際使用效果進行真實評價，具體結果見表4。

表4 在用進口汽輪機油B的抗乳化性、泡沫特性和防銹性

從表4的理化數據分析可知，抗乳化性和泡沫特性數值都偏大，已超過了GB/T 7596-2017電廠運行中礦物渦輪機油質量規定[3]，但與SH/T 0636-2013 L-TSA汽輪機油換油指標規定的抗乳化性、液相銹蝕項目控制值相比符合要求[2]。在與現場技術人員了解使用情況后，得知該汽輪機油在使用中油箱僅有少量的泡沫(約2 cm高度)，不影響使用。而熱安定性指標的不合格是由于該汽輪機油使用時間較長產生老化引起，且是在熱安定性測定后產生的，實際油中污染度等級一般都小于NAS 8級，滿足該設備清潔度控制要求(小于等于NAS 9級)[4]。從旋轉氧彈數據判斷，也未達到小于60 min的一般經驗判斷報廢要求[2，5]，且本測定是在150 ℃比較苛刻的標準條件下測定，不能證明實際使用溫度僅60 ℃也會產生，只要日常定期檢測過濾器消耗是否異常增多，就能判斷汽輪機油是否有焦化物即析出物產生。從目前的了解也未發生過濾器消耗增多現象，所以更加證明了該汽輪機油還能繼續正常使用。

5 總結

鋼鐵行業軋機大電機潤滑使用的汽輪機油市場上提供的產品品牌眾多，在選擇使用前，必須進行一般的理化性能測定，還要結合大電機所處環境的熱輻射、潤滑中產生摩擦、冷卻器可能滲水，油箱容量

大小、過濾器過濾精度以及大電機運行時間等因素，完整考慮汽輪機油使用可能發生的狀況[4]，另外還需要通過熱安定性、泡沫特性、抗磨損類等項目深入測定，更容易發現不同汽輪機油使用效果的差異，對于液壓潤滑設備的潤滑狀態管理也會起到良好的技術指導。