某水電站汽輪機油破乳化指標異常分析及處理

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

汽輪機油也稱渦輪機油或透平油，是水輪發(fā)電機組中重要的潤滑介質(zhì)，主要用于水輪發(fā)電機組的潤滑系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)。在水輪機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，汽輪機油質(zhì)量的好壞是影響機組安全運行的一個重要指標。

破乳化性能是指油和水形成乳化液后再分成兩相的能力，是汽輪機油的重要指標之一 。汽輪機油破乳化性能好，則油品能與水很快分離，水沉降到油箱底部，可及時排掉，對設備不會產(chǎn)生影響。反之，油的破乳化性能差，即破乳化時間長，乳化液不能在油箱實現(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，機組金屬部件銹蝕，從而加速油質(zhì)的劣化，進而產(chǎn)生油泥、沉淀等，增加各部件間的摩擦，引起軸承過熱，汽輪機油失去潤滑、散熱和調(diào)速的作用，嚴重地影響了機組安全運行。

1 某水電站機組破乳化度情況

某水電站裝設有8 臺大型水輪機組，使用的都是美孚DTE EXCEL 46 號汽輪機油。根據(jù)GB/T 7596《電廠運行中汽輪機油質(zhì)量》要求，運行中汽輪機油破乳化度應小于30 min。2016 年上半年在進行定期油質(zhì)分析試驗時發(fā)現(xiàn)，全廠8 臺機組32 個部位的汽輪機油，破乳化時間大部分都在25 min 以上，個別接近30 min，水分、潔凈度指標均正常。試驗數(shù)據(jù)見表1。

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

2 破乳化性能劣化的原因分析

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

（1）汽輪機油在生產(chǎn)過程中純凈程度不夠；

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

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

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

表1 機組汽輪機油破乳化度試驗數(shù)據(jù)

結合某水電站的實際情況，新汽輪機油到貨時，出廠報告中破乳化度為5 min，驗收試驗中破乳化度為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 的試驗數(shù)據(jù)中可以看出，所有機組的汽輪機油含水量都很小，在30 mg/L 左右，潔凈度指標也比較好，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油因運行老化而產(chǎn)生油泥和吸附劑被鐵銹及其他機械雜質(zhì)吸附減少的原因。

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

3 處理措施

為確保水輪機等關鍵設備的安全運行，徹底消除運行中汽輪機油破乳化度持續(xù)劣化的隱患，需要對全廠機組在用汽輪機油進行處理。

對破乳化度超標的汽輪機油處理一般有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)前期的試驗結果，1 號機組集油槽、5 號機組集油槽和6 號機組水導汽輪機油除破乳化度超標外，潔凈度和水分指標都比較好，油品沒有老化跡象。因此計劃在機組中排出少量運行油，添加等量新油進行置換，置換后取混油進行破乳化度試驗，以檢驗破乳化度改善情況。

3.1 試驗室混油試驗

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

第1 步，準備500 mL 機組運行汽輪機油和500 mL新汽輪機油，其中運行汽輪機油破乳化度不合格，時間為31 min；新汽輪機油破乳化度時間為9 min。

第2 步，分別量取20 mL 新油和80 mL 運行油、40 mL 新油和60 mL 運行油、60 mL 新油和40 mL 運行油、80 mL 新油和20 mL 運行油，將每組新油和運行油混合后得到4 個混合油樣，新油分別占20%、40%、60%、80%的體積分數(shù)。按照GB/T 7605-2008《運行中汽輪機油破乳化度測定法》分別測試各個混合油樣的破乳化度，試驗數(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%體積分數(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)試驗室混油試驗結果，在2016～2017 年歲修期間，對現(xiàn)場破乳化度超標的1 號機組集油槽、5 號機組集油槽及6 號機組水導汽輪機油進行處理，用20%的新油進行等量置換，置換一個月后取樣試驗，三個部位的汽輪機油破乳化度在25 min 左右，具體數(shù)據(jù)見表3。

4 結束語

對僅僅破乳化度指標異常，其它指標都比較良好的汽輪機油，進行等量新油置換處理后，跟蹤油質(zhì)數(shù)據(jù)顯示，運行汽輪機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，降低了設備維護成本，為汽輪機劣化油的處理積累了寶貴經(jīng)驗。