王云峰
哈尔滨电站设备成套设计研究所有限公司，黑龙江 哈尔滨150000
摘要：本文将通过对满足其设备用油规格的不同油品运行情况进行介绍，结合已有实际维护操作提出设备进行合理润滑管理及维护的建议，旨在为相关设备及润滑管理指明方向。
关键词：燃气轮机组；运行；油分析；建议；
一、项目概况
国内某工厂甲有四台型号TI130燃气轮机，在设备使用中分别使用或更换过S、M（以下简称M甲）和ST三种不同油品；工厂乙有两台TI130型号燃气轮机，均使用M（以下简称M乙）油品。本文对以上同型号设备在用不同油品的运行油状态进行了跟踪监测，监测内容包括运动黏度(40℃)变化、酸值、氧弹残留、漆膜倾向指数等表征油品氧化稳定性状态的项目。
二、机组运行油监测
1.运动黏度(40℃)变化情况
对甲厂的四台同型号机组运行油运动黏度(40℃)变化情况进行跟踪，结果见图1。油品在运行中因氧化产生醛、酮、酸以及胶质、油泥等，会使油品运动黏度增加。从以上不同油品的运动黏度(40℃)变化情况可以看出，随着运行时间的延长，不同油品的运动黏度变化情况不同。
图1不同油运行 (40 ℃ ) 变化情况
比较而言，1#机组S运行油油品的变化幅度最大，2#机组在用M油品1000h的数据与1#S油品相当。3#机组在用S油品变化最稳定，较4#机组在用的ST合成油品稳定。1.酸值变化对甲厂的四台同型号机组运行油酸值变化情况进行检测，结果见图2。
图2不同油运行油品酸值变化
油品的氧化生成一些酸类、胶质、沥青等，随着氧化产物的不断增加引起酸值逐渐增大。从以上不同油品的酸值变化情况可以看出，随着运行时间的延长，不同油品的酸值变化情况不同。比较而言，1#机组S运行油在长时间运行之后的变化幅度最大，2#机组在用M油品1000h的数据与3#S油品相当，但其增值比3#机组大。3#机组在用S油品变化最稳定，较4#机组在用的ST合成油品稳定，与相应的运动黏度整体变化趋势相似。
2.旋转氧弹变化
对甲厂的四台同型号机组运行油旋转氧弹变化情况进行检测，结果见图3。随着机组的运行，油品的抗氧化性能逐渐下降，旋转氧弹值逐渐降低。从以上不同油品的旋转氧弹值变化情况可以看出，随着运行时间的延长，不同油品的旋转氧弹值均有明显的下降，不同油品在相同运行时间的氧弹残留不同。比较而言，1#和2#机组在用的S、M油品在运行期间的旋转氧弹下降最明显。3#机组在用S油品变化最稳定，较4#机组在用的ST合成油品稳定。
图3 不同运行油旋转氧弹变化
3.清洁度变化
油品在运行中受到污染或者样品自身氧化产生颗粒氧化物分散于油品中均会导致油品清洁度的异常变化。尤其是在设备维保换油中，如果设备没有清洗干净造成氧化油泥物质残留，会进一步促进油品的氧化而加速清洁度等级的升高。从1#、2#、3#三台机组的清洁度变化情况可以看出，1#和2#机组油品使用之初在很短的时间内清洁度等级就有明显的升高，尤其是2#机组在使用200h左右即升高至N甲S12级以上，这与系统中残留颗粒物在运行中混入润滑系统有很大关系。比较而言，3#机组运行油的清洁度变化更稳定，但整体呈上升趋势。
4.漆膜倾向指数变化
近年来由于燃气轮机运行工况越来越苛刻，MPC也逐渐受到关注。运行油MPC值一般参考OEM推荐限值（不大于30）。油品受到污染及异常工况等不同复杂因素的影响都会造成油品MPC发生异常变化。
从以上1#和3#两台在用相同油品S的MPC变化情况看，1#和3#运行油在使用初始较短时间内出现异常升高现象，1#机组的MPC在短时间内甚至超过了OEM推荐限值的30。这与对应油品的清洁度及以上其他性能监测情况具有较高的一致性。其与设备中残留的氧化油泥物质随着运行混入润滑系统有较大关系。
三、油品变化情况分析
1.运行油温度对油品性能变化的影响
图4 漆膜生成过程
油品温度影响图4中氧化步骤一到步骤三全过程。从现场了解的情况看，油箱温度为67℃，机组的轴承处油温为91℃左右，（轴承温度会更高）。该OEM机组是单轴3轴承设计，因此处于燃烧室附近的2号、3号轴承温度非常高，同时受密封热空气的汽提作用影响，导致涡轮机油高温氧化加速，从而对漆膜产生造成直接影响。此外，运行中油中气泡的绝热压缩以及静电弧等产生瞬间温度甚至可以高达上千度，也是油品氧化及漆膜产生的重要促进因素。
2.更换油品前设备清洗情况
对油品性能的影响设备残留氧化油泥主要影响图4中氧化过程的步骤二和步骤三。残留的氧化物会进一步促进油液的氧化及与其他氧化大分子物质聚合、团聚形成不溶性物质而析出，危害设备正常运转。因此，在进行油品更换时均要求对设备、油箱等进行清洗，防止老化油品对新油运行性能造成不利影响。从现场了解到，不同机组在更换油品前均未对设备等进行清洗，3#机组在换用S油品前刚换过M油品并短时间运行。因此，从不同机组在较短运行时间内样品的MPC、酸值、清洁度等数据与新油变化情况可见，残存的旧油对油品性能产生了一定影响，3#机组运行油性能变化相对稳定。
3.油品热负荷增加对油品性能变化的影响
经了解，现场会有提高机组油泵的压力的操作并在换用S油品后进行过该操作。因为油泵压力的提高会加快涡轮机油的流速，增加循环倍率，提高涡轮机油的热负荷。同时由于循环倍率的提高，降低了油品在油箱中的停留时间，油中空气的释放时间减少，增大了油品产生绝热压缩的机率。此外流速的提高也会增大产生静电弧的机率。这些因素的变化也对油品氧化及漆膜产生带来了负面影响。
4.设备过滤装置的影响
在现场调研中发现甲厂1#、4#机组采用了过滤器对在用油进行过滤处理，最小过滤精度1μm；相应的2#和3#机组未安装该过滤器，而3#机的各性能变化相对稳定。乙厂机组同样配有过滤系统，不同的是其配有OEM推荐的过滤系统并定期进行滤芯的更换，现场运行油品性能维持良好。这可能与不同过滤装置配置的滤芯材质、过滤精度不同，对滑油系统中分散的亚微米软性漆膜前驱物不能很好的进行滤除，甚至在滤芯集聚析出有关。析出的漆膜物质相对分散于油品中的漆膜前驱物对油品的性能影响更大。另外，过小的过滤精度会将油品中有效添加剂过滤，反而降低了油品的抗氧化性能。
结论及建议
综上所述，为了彻底清除设备残存的旧油、油泥、沉积物、漆膜等物质，设备更换新油前需要采用清洗油和工作油对设备进行彻底清洗。一是尽量放尽旧油，减少对冲洗油的污染。在60～70℃油温时排放，清除油箱、冷却器等大容器内积油，打开低位阀门和管路接头，更换所有过滤器。二是冲洗过程中，尽量形成湍流，油温控制在30～80℃。在进油口和回油管上加装滤网，当滤网压差过大时应及时更换。三是冷却器单独循环，伺服阀、轴承等敏感部件走旁路。四是工作油冲洗时油温最好控制在60～70℃。五是换油后，提取油样全面化验，与桶中新油对比。对于重新装机新油运行后，要通过运行参数调整，使油品处于合理的运行温度区间，避免过热加速油品老化，同时通过流速的控制，使得油品的冷却散温、空气释放性能处于最佳状态。同时，安装合适的过滤系统，将油中硬颗粒及漆膜前驱物去除，减少对设备及润滑带来的危害，延伸设备运转周期。
参考文献：
[1]李孝堂.燃气轮机组运行油分析与建议[J].航空发动机,2020,37(03):111-117.
[2]刘华强，汪晨晖.燃气轮机组运行油分析与建议分析[J].中国新技术新产品,2019(06):149-150.
[3]魏昌淼,臧军,李沛泽.某工业型燃气轮机组运行油分析[J].燃气轮机技术,2019,12(04):152-155.