1、汽轮机油氧化安定性与 T501 及水分相关性的跟踪研究 韩慧慧 中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司 摘 要： 对某电厂两个机组汽轮机油运行过程的氧化特性进行了研究, 对旋转氧弹、T501 含量、水分等特性指标进行了长期跟踪检测, 计算了两个机组的汽轮机严重度, 对试验数据进行了分析, 得到了氧化安定性与 T501 和水分参数间的关系式。关键词： 汽轮机油; 旋转氧弹; T501; 水分; 汽轮机严重度; 相关性; 作者简介：韩慧慧 (1984-) , 女, 硕士, 工程师。长期从事电力用油气相关领域的研究工作收稿日期：2016-11-01Research on Correlation
2、 of Oxidation Stability with T501 and Moisture of Running Turbine OilHAN Hui-hui East China branch of China Datang Corporation Science and Technological Research Institute Company Limited; Abstract： The oxidation characteristics of two units runnning turbine oil in one power plant are studied.The ox
3、ygen bomb, T501 and water are tested.And the steam turbine severity is calculated.The data are analyzed.The formulas between oxidation characteristics and T501 and water are derived.Keyword： turbine oil; rotating bomb; T501; water; steam turbine severity; correlation; Received： 2016-11-010 前言汽轮机油主要用
4、于汽轮机组的油循环系统和调速系统, 在汽轮机的轴承中起润滑、散热、冷却、传压调速和密封等作用。汽轮机油质量的好坏, 直接影响汽轮机组的安全、经济运行, 因此, 做好汽轮机油质量的监督, 使其保持良好的性能至关重要1,2。汽轮机油在使用中不可避免地会因高温、接触氧气和金属以及外界的污染如水、杂质等而劣化。当汽轮机油劣化到一定程度时, 已起不到保护设备作用, 严重威胁机组安全运行2。GB/T 14541-2005 规定3, 汽轮机严重度是对汽轮机油运行寿命影响因素综合评价的重要指标, 指油每年丧失的抗氧化能力占原有新油抗氧化能力的百分率。T501 是汽轮机油质量监督的重要指标, 其能延长油品氧化的
5、诱导期, 与油品氧化自由基生成稳定的化合物, 中断氧化链锁反应, 是提高油品抗氧化安定性的使用最广泛的、最典型的方法4。水分是汽轮机油劣化的催化剂, 是影响汽轮机油劣化的重要因素之一。国内外开展了大量关于汽轮机油劣化原因的研究, 文献4研究认为, 添加T501 能取得良好的抗氧化效果;西安热工院专家研究发现新油抗氧化性能差是加剧汽轮机油急剧劣化的主要因素;有研究发现 T501 是汽轮机油劣化的内在因素, 局部过热点是汽轮机油劣化的外在因素4,5;文献6利用旋转氧弹值分析了某厂汽轮机严重度。以往的研究多以汽轮机油劣化因素研究为主, 涉及汽轮机严重度的分析较少, 但汽轮机严重度对综合评价汽轮机油运
6、行寿命具有重要意义, 目前关于汽轮机严重度与汽轮机油指标间相关性的报道很少。本文通过多年跟踪某电厂 1 号、2 号主机汽轮机油的油质分析数据, 积累了大量的试验数据, 并对试验结果进行了统计分析, 对不同检测时间汽轮机严重度与 T501 及水分之间的相关性进行了分析研究, 发现上述指标之间存在很大的相关性。1 试验与方法1.1 试验样品及项目1.1.1 试验样品2005 年初, 某发电厂 1 号和 2 号两台机组主机充装的汽轮机油为加德士新油。为了深入开展汽轮机严重度与氧化安定性及水分之间的相关性的研究, 从 2005年开始, 定期对这两台机组的汽轮机油进行了跟踪分析和关键指标的检测。1.1.
7、2 试验项目由于汽轮机严重度与汽轮机油每年注入系统的补充油率和油中参与抗氧化能力的数量相关, 为此本文针对汽轮机油的旋转氧弹值、T501 项目进行了检测, 同时也对汽轮机油的水分进行了检测。1.2 参数测量方法旋转氧弹值按照 SH/T 0124含抗氧剂的汽轮机油氧化安定性测定法标准测定。T501 值按照 GB/T7602.3变压器油、汽轮机油中 T501 抗氧化剂含量测定法第3 部分 (红外光谱法) 标准测定。水分按照 GB/T 7600运行中变压器油和汽轮机油水分含量测定法 (库仑法) 标准测定。2 结果与讨论2.1 汽轮机油劣化的特征参数本文跟踪研究了某厂 1 号和 2 号汽轮机油氧化安定
8、性、T501、水分随运行时间的变化。汽轮机油旋转氧弹值随运行时间的变化如图 1 所示, 由图 1 可以看出, 旋转氧弹值随运行时间的延长而降低。图 1 旋氧值随运行时间的变化趋势 下载原图T501 含量随运行时间的变化趋势如图 2 所示, 从图 2 可以看出, 汽轮机油中T501 含量随运行时间的延长而降低, 且 T501 含量随运行时间的变化趋势与图1 中旋转氧弹值随运行时间的变化趋势相近。图 2 T501 值随运行时间的变化趋势 下载原图水分随汽轮机油运行时间的变化趋势如图 3 所示, 从图 3 可以看出, 水分随汽轮机油运行时间的延长而增长。对比图 1、图 2、图 3 的检测结果可以发现
9、, 在汽轮机油运行的初期 (20 个月以内) , 处于汽轮机油劣化的诱导期, 旋转氧弹值、T501 含量和水分含量对运行时间的延长变化值较小;随着运行时间的延长, 20 周36 周范围内, 处于汽轮机油劣化诱导期到加速期的过渡, 旋转氧弹值、T501 含量和水分随运行时间的延长逐步增大;36 周46 周, 处于汽轮机油的氧化安定性的加速劣化期, 旋转氧弹值、T501 含量随运行时间的延长变化趋势加速;46-60 周, 氧化安定性变化趋势变缓;36 周60 周, 水分含量一直处于加速增长期。可见汽轮机油氧化安定性与 T501、水分之间存在一定的相关性。图 3 水分随运行时间的变化趋势 下载原图2
10、.2 汽轮机严重度分析汽轮机严重度 B 按式 (1) 计算:式中, B 为汽轮机严重度, %;M 为每年注入系统的补充油率, 以占初始装入系统新油总量的百分率来表示; 为油中残余抗氧化能力数量, 以占初始装入系统新油抗氧化能力的百分率表示;t 为最初装入的新油已使用了的年数。跟踪发现该机组汽轮机油 1 号、2 号主机汽轮机油年补充油率 M 分别为2.4%、2.27%, 利用汽轮机油的氧化安定性检测数值, 从 GB/T 14541-2005 附录B 查表3, 得出 1 号和 2 号机组汽轮机严重度随机组运行时间延长的变化趋势, 如图 4 所示。从图 4 可以看出, 汽轮机严重度 B 值的变化不是
11、均匀变化的, 但随着运行时间的增长, B 值总体呈下降趋势, 1 号主机汽轮机油的旋转氧弹值从1170min 下降到 415min, 氧化寿命的丧失率为 (1-/100) =64.5%, 2 号主机汽轮机油旋转氧弹值从 1258min 下降到 370min, 氧化寿命的丧失率为 (1-/100) =70.6%;运行 5 年后, 1 号汽轮机严重度下降至 13%, 2 号汽轮机严重度下降至 15%;两个机组汽轮机严重度变化趋势基本一致, 说明同一牌号的汽轮机油具有相似的汽轮机严重度变化趋势。图 4 汽轮机严重度随运行时间的变化趋势 下载原图目前普遍认为高严重度的汽轮机润滑系统, 需要经常补油或换
12、油, 低严重度的润滑系统则只需做例行补油即可。本文所述机组润滑系统主油箱油量为 23.4t, 油量相对较低, 单位体积油量单位时间接受、传送的热量较高, 可能加速油的老化, 且两个机组汽轮机油氧化寿命丧失率已达约 70%左右, 与油残余氧化能力不比新油低 75%的指标接近, 建议可采用增加新油补充比例, 缓解油质老化, 定期跟踪检测氧化安定性, 保证机组的安全、经济运行。2.3 汽轮机氧化安定性与关键指标的相关性当汽轮机油补油率和运行时间一定时, 汽轮机严重度主要取决于氧化安定性 (用旋转氧弹值测定油的抗氧化能力) , T501 是最常见的抗氧化添加剂, 水分可能会影响油的劣化, 对比图 1、
13、图 2、图 3 的试验结果可以发现, 旋转氧弹值与 T501、水分之间存在一定的相关性。旋转氧弹值与 T501 的关系如图 5 所示, 从图 5 中可以看出, 旋转氧弹值与T501 呈线性关系, 说明这两个机组主要添加的抗氧化剂是 T501, 随着 T501 的消耗, T501 含量下降, 旋转氧弹值相应下降, 抗氧化能力也随之下降, 最终影响汽轮机严重度值;当油中 T501 含量低于 0.15%时, 已不能满足抗氧化要求, 需要按照相关要求补加。图 5 旋转氧弹值与 T501 的关系曲线 下载原图汽轮机油旋转氧弹值与水分的关系如图 6 所示, 对图 6 中旋转氧弹值与水分的关系进行曲线拟合,
14、 拟合常数见表 1, 得出汽轮机氧化安定性与水分变化呈指数降低关系, 用式 (2) 表示:式中, Y 为旋转氧弹值, min;x 为水分, mg/L;a、b、c 为常数。从图 6 可以看出, 随着汽轮机油水分的增长, 旋转氧弹值呈指数下降关系。试验表明, 两个机组汽轮机油旋转氧弹值随着水分的增长呈先快速下降再缓慢下降的趋势, 在水分较小时, 旋转氧弹值降低速率较慢, 当水分增长至一定程度后, 旋转氧弹值下降速率加快, 氧化安定性快速降低, 可见, 水分就是通过影响氧化安定性进而影响汽轮机严重度。图 6 旋转氧弹值与水分的关系曲线 下载原图表 1 氧化安定性和水分拟合关系常数 下载原表 3 结论
15、(1) 本文中两个汽轮机油旋转氧弹值和 T501 随着运行时间的延长而下降;水分含量随运行时间的延长而增长;汽轮机严重度随运行时间的延长变化不均匀, 但总体 B 值呈下降趋势。(2) 本文中两个机组汽轮机油氧化安定性与 T501 含量呈线性关系, y=ax+b, T501 含量可能影响油的氧化安定性, 进而影响汽轮机严重度。(3) 本文中两个汽轮机油氧化安定性与水分之间呈指数关系, Y=ae+b, 水分量较小时, 氧化安定性下降速率慢, 随着水分含量的增加, 氧化安定性下降速率加快, 水分也可能影响油的氧化安定性, 进而影响汽轮机严重度。参考文献1苏镇西, 邵丽骅.安徽省火电机组中汽轮机油当前
16、使用中要引起重视的几个问题A.全国电力用油技术学术研讨会C, 2005.44-46. 2益梅蓉, 孔吉霞.运行中汽轮机油性能的影响因素及控制标准J.石油商技.2011, 5 (15) :15-19. 3GB/T 14541-2005电厂用运行矿物汽轮机油维护管理导则S. 4李洁.电厂汽轮机油添加 T501 抗氧化剂处理J.内江科技, 2011, (2) :1-5.110-123. 5王娟, 安锦民, 等.汽轮机油急剧劣化的原因分析及处理J.热力发电, 2010, 39 (4) :58-61. 6冯丽萍, 李烨峰, 等.渗透一电厂 7 号机组汽轮机油异常劣化原因分析J.热力发电, 2008, 37 (7) :78-80.
