水輪發電機組軸承潤滑油油質劣化原因分析及對策

劉 勛，祁廣福

（黃河上游水電開發有限責任公司積石峽發電分公司， 青海 海東 810801）

1 引言

水電站機械設備的潤滑和液壓操作所用的油都屬于潤滑油，水輪發電機組軸承潤滑油普遍使用汽輪機油，又稱透平油。潤滑油的主要作用是在軸承間形成楔形油膜，以潤滑油內部液體摩擦代替固體金屬干摩擦，降低摩擦系數，從而減少設備磨損和能量損失，保證軸承安全穩定運行，延長軸承使用壽命。因此，軸承潤滑油油質的優劣直接影響著水輪發電機組的安全可靠性，為保證水輪發電機組的安全穩定運行，必須要保證機組軸承潤滑油的油質[1]。

2 軸承潤滑油油質劣化的危害

水輪發電機組軸承潤滑油的主要指標包括：外觀、運動黏度、機械顆粒、水分、酸度、破乳化度、閃點、液相銹蝕等。如果軸承潤滑油的品質下降，這些指標也將隨之改變，導致其潤滑效果下降，無法發揮其原本的功效，甚至會造成極大危害。

由于潤滑油受到水、金屬顆粒、灰塵、油垢以及其他有害雜質的污染，潤滑油的黏性受到極大影響而無法達到預期的潤滑效果，甚至可能導致“燒瓦”事故的發生。同時，潤滑油中的水分、酸度等指標降低，還容易對軸承體、軸頸、軸瓦等部件造成生銹、腐蝕等[2]。隨著油質的持續惡化，形成沉淀物、油泥等有害物質。在熱油中這些劣化產物呈溶解狀態，當油溫降低時，這些劣化產物就會沉積下來，附著在軸承油冷卻器的冷卻水管上，最終形成一層厚厚的污垢，直接降低油冷卻器的冷卻效率，影響潤滑油的散熱冷卻效果，危害機組的穩定運行。

3 油質劣化的原因分析

潤滑油在使用過程中，與空氣中的氧氣發生反應，油質就會變差、劣化。潤滑油被氧化后，形成有機酸，酸值增加，閃點降低，顏色變深，黏度增大并形成沉淀物[3]。影響潤滑油劣化的因素有：水分、空氣、高溫、光照、軸電流和油的混合使用，以及輸油管道、儲油罐不清潔等，水輪發電機組軸承潤滑油劣化的主要原因有以下幾方面：

3.1 水分混入潤滑油，造成油質乳化

當潤滑油中進入水分時，潤滑油不僅會變得更容易乳化，還會加速潤滑油氧化速度，并且還會增加潤滑油的酸性和腐蝕性。水輪發電機組軸承潤滑油中水分主要來源有：軸承內潤滑油吸收的空氣中的水分，油冷卻器漏水等。空氣能夠使潤滑油氧化，增加水分和灰塵等，軸承油箱梳齒式軸封徑向間隙較大、擋油筒與軸頸間隙過大等都會使空氣大量進入軸承；另外，油冷卻器、頂蓋漏水等，都會導致軸承潤滑油進水，引起潤滑油油質劣化。

3.2 設備制造、安裝和檢修工藝不良

在水輪發電機組設備加工制造過程中，軸承、油箱、油冷卻器和管道中經常會有一些鐵屑、灰塵和油漆等雜質，這些雜質會對潤滑油造成污染。發電設備安裝時沒有按規定對軸承體、油箱、軸頸內部及油冷卻器、輸油管道進行徹底清理。設備檢修過程中未能遵守檢修工藝，未徹底清除油箱、軸承體、軸瓦及其周圍環境的污垢、灰塵、碎屑，以及清掃時使用的棉花、灰塵等掉入油箱，這些因素均可能對軸承潤滑油造成污染，導致軸承潤滑油劣化。

3.3 軸電流的影響

發電機上導、下導軸承絕緣損壞時會形成軸電流，電弧高溫使油色變深，甚至發黑，并產生沉淀物，導致潤滑油油質劣化。

3.4 潤滑油混合使用

混合使用不同廠家和型號的潤滑油可能會導致化學反應，削弱潤滑油原有的功能，甚至可能導致機械設備的損壞，進而加劇潤滑油的油質劣化。

3.5 環境及油凈化裝置影響

隨著軸承周圍環境的變化，空氣中的顆粒物濃度會增加，例如，電機的勵磁碳刷磨損所帶來的顆粒物，被吸入負壓的油系統，極容易進入油箱，對潤滑油的性能造成嚴重的破壞。此外，若油凈化設備的性能低下，無法有效地清除潤滑油中的雜質，也降低潤滑油的品質。

4 油質劣化的對策

水輪發電機組軸承的正常工作需要優質的潤滑油，潤滑油必須具備：良好的氧化安定性；適宜的黏度和良好的黏溫性；良好的抗乳化性；良好的防銹防腐性；良好的抗泡性和空氣釋放性。保證潤滑油的品質，以便機組能夠在安全、可靠的條件下正常工作。因此，要防止水輪發電機組軸承潤滑油油質劣化，需要采取以下對策：

4.1 加強運行中潤滑油油質分析及處理

首先，新機組投運24 h 后，各部軸承潤滑油取樣簡化分析；機組檢修后，注油前、后軸承潤滑油取樣簡化分析；運行維護人員每天巡回檢查中記錄油品外觀、油壓、油溫、油箱油位；補油后在軸承內循環24 h 后取樣全項分析；每季度軸承潤滑油取樣簡化分析，如果油質異常,縮短試驗周期,必要時取樣進行全項分析。其次，還需要密切關注軸承內部的空隙，以及它們所接觸的空氣。如果發現有任何污染，需要立即處理。經常維護潤滑油的純正，可投入濾油裝置凈化處理，并要經常更換濾芯。最后，對潤滑油油質檢測分析結果進行統計、比對和全面分析，掌握油質指標變化規律，提前采取相應處置措施。

4.2 不同品牌、型號和黏度等級的潤滑油不混合使用

當機組軸承需要更換潤滑油時， 應使用符合標準的、具有相同黏度水平且含有相同成分的同型號潤滑油，并且盡可能使用同一廠家的潤滑油。在更換之前，應先測量運行潤滑油、補給潤滑油以及混油的黏稠程度，如果沒有明顯的黏稠現象，且各項指標合格，則可以安全地更換。在使用任何一種潤滑油之前，應確保它的品牌、質量水平和所含的添加劑都符合特定的標準，否則，如果需要更換，則應遵守以下規定：

（1）經過嚴格的質量檢測，將運行油、補充油和混合油的質量進行綜合評估，確保其中混合油的質量達到最高標準，不低于未混合油中最差的一種。

（2）為了確保安全，還需要在使用的3 種油液（運動液、補給液、混合液）的基礎上，通過儀器測試來確保混合液沒有分離，并且其含水率低于未經處理的油液（即未經處理的潤滑油）。

4.3 規范機組設備安裝工藝

在水輪發電機組用油設備的安裝過程中，為了確保其符合相關的工藝要求和質量，需要特別注意：在出廠前，對具有保護涂層的部位進行維修，以確保其不會發生變形、剝離等情況；而在沒有保護涂層的情況下，則需要使用噴槍將其表面的防銹（油）進行覆蓋，并在安裝完成之前，將其全面清潔，以確保其不會存在任何污染。

4.4 做好潤滑油轉移和凈化處理

在水輪發電機組軸承維護和更換潤滑油時，必須將潤滑油轉移到內部已經完全清潔的儲油罐或臨時油箱中。在將潤滑油從軸承油箱中轉移出來時，應盡可能將其完全清除，尤其要注意清除冷卻器、檢測器和油凈化器中的殘留物，必要時使用新的潤滑油進行沖洗。所有的油液都可以通過大型濾油機或凈油機進行過濾， 經過嚴格的凈化處理。等到軸承完成維護保養之后，再將經過凈化的油液注入到已經清潔的軸承內。此外，補充油也必須經過嚴格的凈化和檢測程序，方可使用。

4.5 防止設備檢修期間發生污染，必要時對油系統進行全面沖洗

為了保證機器的正常運轉，必須確保軸承不會被任何外界的雜質，如灰塵、焊渣或者棉線等污染。更換了軸承之后，還需要仔細檢查油箱、管道、油冷卻器、混合液檢測器等，以確定其污染物的種類及其潛在的危險性，并制定相關的防護方案。經過仔細的檢測和深入的分析，最終決定是否需要實施全面的沖洗。特別是當發現有無法通過常規的清潔措施消除的油溶性污染物以及油中的有害物質，更需要實施全面高壓沖洗。在無法實施全面系統清理時，應當使用高效的清潔劑，將經過維護的零部件和相關的管線徹底地擦拭，確保清潔程度達到規定的標準。

4.6 其它措施

除了做好常規防止潤滑油劣化工作外，預防水輪發電機軸電流產生，潤滑油添加油品添加劑，加裝在線濾油裝置等，也能防止油質劣化。

5 結束語

為了確保水輪發電機組軸承潤滑油的質量，必須要加強對設備的質量管理，尤其是在制造、安裝、檢修方面。此外，還需要加強對運行管理的監督，并對潤滑油進行轉移和凈化處理，以確保符合科學的技術標準和管理規范。對防止機組軸承潤滑油油質劣化制定相應對策并嚴格執行，能夠有效地保護潤滑油的油質，從而保證水輪發電機組的安全穩定運行。