汽輪機油破乳化度檢測用量筒出現的油珠掛壁現象對檢測結果的影響

易 锫

（國網湖北省電力有限公司電力科學研究院，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，它是保證汽輪機油潤滑性能的一個重要的指標。如果汽輪機油在運行過程中，由于某些原因接觸到水發生乳化現象，將會造成摩擦部件表面的油膜消失，引起軸承過熱，造成調速系統失靈或引起設備損壞；乳化液中的水分能使油品酸值上升，加速油質劣化，嚴重時會造成設備腐蝕及銹蝕[1-4]。為了防止汽輪機油發生的乳化現象，就要求汽輪機油具有良好的抗乳化性能，破乳化時間要盡可能短，以長時間保證油質良好和機組的健康運行。

1 破乳化度檢測的行業形勢

汽輪機油破乳化度的檢測中，常常會出現一些混淆判斷的現象，比如沒有明顯的乳化層，乳化層與油層、水層界面不清，量筒水層中出現大量液體包泡掛壁[5]。這些現象會干擾操作者的判斷，造成各實驗室出具的數據相差較大，影響實驗結果的準確性和可比性。在破乳化度檢測的新標準中：GB/T 7605—2008《運行中汽輪機油破乳化度測定法》，對這些現象進行了詳細描述，并給出了判斷依據，使操作者對結果的判斷更加簡便，使檢測結果的準確性大大提高。

2 汽輪機油乳化現象產生的原因和乳化液的性質

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

汽輪機油在使用的過程中受到剪切力和氧化等作用，大量的斷鏈分子轉變為易反應性的不穩定成分，在汽輪機油的使用周期內不斷產生大量油泥、瀝青質等廢棄物質，汽輪機油成分發生改變，使極性成分占比不斷增加，這種特征使運行中的汽輪機油表現出易乳化的特點。

在進行汽輪機油破乳化度測定時，有時會在量筒壁水層區域出現乳化泡、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象

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

3 實驗

3.1 實驗標準

按照GB/T 7605—2008《運行中汽輪機油破乳化度測定法》進行汽輪機油的破乳化度測定，在標準7.4節的第a條描述的是：乳化層明顯產生，但是存在乳化泡掛壁等現象，這也是本文想要力圖表達的一種情形，因此，在選擇代表性樣本時也以此為參照。

3.2 實驗過程和結果

在準備階段稱取待用量筒的準確質量，量取待測油樣的準確密度。破乳化度實驗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行精確稱量，得到了量筒和掛壁油珠的總質量，將此質量減去量筒質量，即可得到掛壁油珠的質量，最后算出掛壁油珠的體積，得到表1數據。

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JJG196—2006《常用玻璃量器》，對于100mL的玻璃量筒允許讀取體積和實際體積之間存在±0.25mL的差別，從表1中掛壁油珠的體積一欄中，并未發現超過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，那么依據相對誤差公式：

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

取表1中樣品的掛壁體積帶入相對誤差公式可得表2。

表2 樣品掛壁油珠帶來的相對誤差

從表2可以看出，因為樣品的掛壁油珠所導致的相對誤差，并沒有超過量筒本身的精度導致的相對誤差。對于汽輪機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象的發生。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象確實會對檢測結果產生影響，而從第三方實驗室公正性角度來看，破乳化度檢測項目的檢測目的是確定油、水分離狀況，為汽輪機油汽輪機性能的優劣作評判，如果檢測發生了掛壁現象無疑會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生的油珠掛壁現象是有必要消除的。

汽輪機油破乳化度檢測中，使用的量筒材質是非晶體物質，其內部結構并不規則，在表面存在著懸掛氣鍵（Dangling Oxide Bond），導致玻璃表面結構呈現高熵、明顯極性，玻璃表面即使經過精密拋光，仍然存在著1 000～2 000埃的起伏或者臺階，這些都導致了玻璃表面的物理吸附、化學吸附、氫鍵吸附。按照前文所述，現代汽輪機油并不是單一的基礎油組分，而是混合了多種功能性添加劑所構成的混合物，添加劑極性強而易吸附于量筒表面，但一般對于檢測結果并無實質性的影響。破乳化檢測量筒的反復使用必然在內壁出現磨損，這些磨損的出現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 結語

破乳化度的檢測對于汽輪機安全、經濟、穩定運行事關重大，是汽輪機油最重要的檢測項目之一。通過具體的實驗表明，在進行汽輪機油破乳化度檢測時，如果發現了量筒水層出現油珠、乳化泡等掛壁現象，一般不用擔心影響檢測結果，這種掛壁現象的出現，主要歸因于汽輪機油的組成成分和量筒材質發生的吸附作用，這種掛壁現象對于一個標準化檢測實驗室來說是不常見的。同時，本文提出了使用一種常見的玻璃處理方法來解決這個問題。