從基礎油出發(fā)避免渦輪機油結膠

2017-01-06   來源：潤滑油情報

    減少結膠——一種不溶于油的有機固體污染物，很難從機械元件表面移除——是當下供電行業(yè)的燃氣輪機使用者需要解決的第一難題。充足的天然氣資源促使了燃氣動力渦輪機的使用。有些燃氣輪機的軸承和液壓回路使用同種潤滑油，其伺服閥的清拆頻率較小，容易出現(xiàn)結膠，從而引起機器故障。精準的空燃比有利于讓干燥的低氮氧化合物燃燒器正常工作，而且它對伺服閥的結膠產生情況也有影響。

�？松�美孚一項調查顯示，在潤滑油持續(xù)六年的壽命里，有接近40%燃氣輪機曾經或正在出現(xiàn)結膠現(xiàn)象。這些燃氣輪機的初裝油都是潤滑油大公司供應的。燃氣輪機的使用者也知道，結膠的形成會影響機器的正常工作，弱化設備的性能，引起意外的故障，導致生產力下降。

結膠的主要成因有三個：潤滑油氧化，氧化反應導致潤滑油分解；高溫降解，這主要發(fā)生在300℃以上；內部產生的或者外面進入的污染物。

改善結膠的檢測和防護措施都能控制以上三種情況，但是，最好的應對方法還是使用能夠避免形成結膠的渦輪機油。合適的基礎油和添加劑能夠減少污染物沉淀和潤滑油氧化，避免靜電，同時保持系統(tǒng)的過濾性，而這些都有利于避免結膠形成。

基礎油是基礎

潤滑油的基本成分是基礎油。APIⅠ、Ⅱ、Ⅲ類基礎油是當下最常用的基礎油。Ⅳ類基礎油（PAO油）屬于合成基礎油，它具有非常優(yōu)越的高溫性能和氧化穩(wěn)定性，但是成本較高。Ⅴ類基礎油比較特殊，它已經成功與其他基礎油混合使用。

以前，Ⅰ類基礎油是渦輪機油的首選，其粘度指數(shù)范圍在90到120之間。Ⅰ類基礎油通過簡單的溶劑精制工藝制取而來。

Ⅱ類基礎油的粘度指數(shù)范圍與Ⅰ類基礎油的相近，Ⅱ類基礎油由加氫工藝制取，具有較高的烴飽和度。因此，Ⅱ類基礎油的抗氧化性能更好。

Ⅲ類基礎油比較先進，它由加氫工藝或者天然氣制油工藝制取。其粘度指數(shù)超過120，這意味著它的工作溫度范圍更廣。

渦輪軸承溫度能夠達到120℃，當設備的金屬、潤滑油污染物以及外部進入的空氣與高溫相遇，這時極易出現(xiàn)氧化現(xiàn)象。高粘度指數(shù)基礎油具有更優(yōu)秀的高溫性能，不容易出現(xiàn)氧化現(xiàn)象。

實驗室實驗

除去實地測試，臺架試驗也許是最能準確地反映潤滑油結膠形成特性的方式了。臺架試驗模擬了真實使用情況，而且試驗中形成結膠的化學原理與實際的相近。

卡澀是伺服閥臺架試驗失敗的關鍵因素。閥芯控制閥門的位置，當閥芯發(fā)生故障時伺服閥卡澀。這樣導致油流上升，超調量過大。

臺架試驗主要用來檢測伺服閥卡澀出現(xiàn)的時間。但是，通過檢測沉淀物，臺架試驗也可以用來確定系統(tǒng)（包括過濾器和機油箱）的清潔度和正在使用的潤滑油的情況。

在埃克森美孚的臺架試驗中，人們發(fā)現(xiàn)高質基礎油比低質基礎油更加優(yōu)秀。APIⅢ類基礎油和精心挑選的添加劑制備的渦輪機油勝于Ⅰ類和Ⅱ類基礎油制備的機油，前者比后者至少多出500個工作小時才出現(xiàn)伺服閥卡澀情況。

臺架試驗結果比真實體會的感受更直觀，實驗室測試能夠給人們提供有效的啟發(fā)。潤滑油老化實驗通過檢測油品在酸性物質增加和溫度升高的時候表現(xiàn)出來的性能，方便人們改進潤滑油配方。

在�？松�美孚的一個潤滑油老化測試中，一款Ⅲ類基礎油潤滑油比另一款用Ⅰ類和Ⅱ類基礎油復合劑制成的潤滑油表現(xiàn)更優(yōu)秀。后者在工作1344個小時候之后開始降解。此時的潤滑油試樣含有過量難溶污染物，容易形成結膠。相反，前者在工作2352個小時后才開始出現(xiàn)降解現(xiàn)象。

實驗室潤滑油老化測試的結果與伺服閥結膠臺架試驗的結果相同，Ⅲ類基礎油的性能還是勝于Ⅰ類、Ⅱ類。

實地實驗

實驗室測試能夠有效反應產品的真實使用情況，但是實地實驗的地位仍然無可替代。實地實驗的結果不出所料，Ⅲ類基礎油還是比Ⅰ類、Ⅱ類更勝一籌。
有一個案例是關于5臺正在進行周期檢修的GE Frame 7EA汽輪機的，它們在1992年使用當時主流的Ⅰ類基礎油渦輪機油作為初裝油。在僅僅工作6000個小時后，這些渦輪機的伺服閥開始卡澀，伺服閥的預過濾器也開始堵塞。預過濾器安裝在噴嘴前面，噴嘴往軸承上噴油，預過濾器能夠阻擋污染物進入主系統(tǒng)過濾器。要想設備持續(xù)工作，就得經常更換伺服閥和預過濾器。每臺過濾器價值3200美元，再算上更換時機器停工的損失，真是一筆昂貴的費用。

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如需了解更多基礎油與渦輪機油結膠的關聯(lián)，敬請閱讀最新《潤滑油情報》雜志2017年1月刊。

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