对汽轮机油在轧机大电机上使用不同效果的评价

佟明星,吴根生

(上海宝钢工业技术服务有限公司，上海 201900)

1 涡轮机油基本组成和使用场所

涡轮机油(以下简称“汽轮机油”)一般以深度精制矿物油或合成原料为基础油，加入抗氧剂、防锈防腐剂等多种添加剂制成的，主要在电站涡轮机润滑和控制系统，包括蒸汽轮机、水轮机、燃气轮机和具有共用润滑系统的燃气-蒸汽联合循环涡轮机中使用，也适用于其他工业或船舶用途的涡轮机驱动装置润滑系统[1]。而且，在实际使用中许多电机和风机设备的轴承润滑也都在用汽轮机油作为润滑控制油。

2 轧机大型电机润滑系统使用汽轮机油的特点

目前，钢铁企业的轧机大型电机润滑系统普遍使用汽轮机油作为轴承润滑介质，由于该类设备电机负荷大，轴承润滑部件摩擦易产生高温，故为了及时把产生的热量带走以保护轴承，该类电机润滑系统基本为循环式，通过汽轮机油润滑油循环，把轴承部件产生的高温及时带走，并通过体外冷却系统把回油温度及时降低，当润滑油再次循环至轴承摩擦部件时，油温控制在(45±5) ℃之间。

经调研，轧机大电机润滑系统的油箱容量从几百升至6000多升，在冷却器效果良好的情况下，由于汽轮机油内在性能的不同，当润滑系统的油箱容量相近时，在使用中对设备状态和汽轮机油性能变化表现出不同的影响。

3 两种新矿物型汽轮机油的性能评价

3.1 两种新矿物型汽轮机油理化性能测定结果比较

为了掌握所选的两种新汽轮机油的理化性能，以确保使用前判断能否满足轧机大电机的润滑要求，经对汽轮机油的性能测定，与GB 11120-2011汽轮机油产品技术标准相对应指标比较，两种汽轮机油都满足国家产品标准[1]。原则上在设备工况和润滑性能都无特殊要求的情况下可使用。具体比较结果见表1。

表1 两种新汽轮机油理化性能测定结果比较

3.2 两种新矿物型汽轮机油热安定测定结果比较

在GB 11120-2011汽轮机油技术标准中，有对色度项目测定要求，但未具体规定限定指标值。通过比较该项目测定和热安定性试验后的颜色变化，预先判断汽轮机油的老化程度和速率，从而预测该汽轮机油的寿命。

对两种不同油商生产的新汽轮机油热安定性和颜色测定结果见表2。

表2 热安定性及旋转氧弹测定结果

注：表2中热安定性测定是在150 ℃温度条件下进行，且在不同测定时间结束后，用比色方法测定当时的颜色。

从表2分析可知，国产汽轮机油A在热安定性高温条件测定下，颜色变化相对进口汽轮机油B大，说明国产汽轮机油A在高温条件下老化速率是比较快的。

图1～图3为54 h热安定性测定完毕后，汽轮机油外观比较及析出物视图。从图1～图3可以看出，国产汽轮机油A颜色相对进口汽轮机油B更深；且图2和图3，国产汽轮机油烧杯底部有明显的析出物，说明有氧化物结焦物产生。

左：国产46汽轮机油A;中：国产68汽轮机油;右：进口46汽轮机油B

图2 54 h热安定性测定后国产46汽轮机油A析出物

图3 54 h热安定性测定后进口46汽轮机油B析出物 (上层油去除后)

4 两种在用矿物型汽轮机油理化性能比较

4.1 对大电机上使用的汽轮机油理化性能评价

钢铁行业大电机的润滑主要是循环式，油箱容量从几百至几千升，都有过滤系统，过滤网网径在5～15 μm之间，能把使用中润滑油过滤到清洁度NAS9级以下，系统也有冷却装置，运行条件都非常好，在正常运行下油温一般控制在45 ℃左右。由于该类设备都是密闭系统，对于润滑油正常挥发和极

个别无法发觉的漏点存在的情况下，几千升油箱容量年漏油量在400 L内属正常现象。

1730冷轧大电机润滑系统为循环式，由上海电机厂生产, 系统共有8台电机，转速不定,在投运时推荐使用的为国产46汽轮机油A，该设备油箱容量6000 L，从2011年至2018年共补油1万L，远超过了设备正常的润滑油消耗量。经日常点检发现主要是油箱管道出口接头处和马达旁的高压泵管道接头漏油，一直无法解决。从使用的汽轮机油老化程度考量，虽然该设备经常在补油，但在2018年测定汽轮机油颜色时发现，颜色为4.5号，与新油相比已增加了3号。

1420冷轧大电机为循环式润滑系统，由西门子公司生产，系统共有4台电机，每台设计最高转速1100 r/min，使用国产46汽轮机油A，油箱容量500 L，比较小，在使用6个月后汽轮机油的颜色变为4.5号，增加了3号。

1550冷轧大电机也为循环式润滑系统，由日立公司生产，系统共有10台电机，每台设计最高转速1200 r/min，在投运时推荐使用的进口46汽轮机油B，油箱容量4000 L。由于当时法兰等部件全部为进口配件，从当年至今使用近20年间未补充新汽轮机油，此时汽轮机油的颜色为2.5号，与新油相比只增加1.5号。

三台大电机所用汽轮机油理化性能与标准都符合SH/T 0636-2013换油指标要求，无法真实反映出几台大电机不同的实际使用效果[2]。1730冷轧大电机汽轮机油虽然旋转氧弹值较好，但从磨斑直径和光谱分析结果判断相对磨损大，而1420冷轧大电机汽轮机油更换频繁，所以这两项指标稍好些。1550冷轧大电机汽轮机油中的Fe和Cu等金属元素非常低，磨损就比较小。这些都直接反映了国产汽轮机油A使用效果较差。从设备诊断评价技术考虑，用汽轮机油的磨斑直径和光谱金属元素测定，是深入判断在用汽轮机油润滑实际效果的重要指标，具体结果见表3以及图4～图7。

表3 两种在用汽轮机油在不同大电机上使用的理化性能

表3(续)

图4～图7为6 h和24 h热安定性测定完毕后，汽轮机油外观及析出物视图比较。

图4 3台设备中汽轮机油6 h热安定性外观

图5 3台设备中汽轮机油6 h热安定性后外观 (上层油去除后)

图6 3台设备中汽轮机油24 h热安定性外观

图7 3台设备中汽轮机油24 h热安定性后外观 (上层油去除后)

4.2 进口矿物型46汽轮机油B在大电机上使用后其他理化指标评价

从上述在用汽轮机油理化性能的测定，已基本判断出进口的46汽轮机油B润滑性好，老化慢，在热安定的高温加热下或长时间的使用中也不易有析出物产生，说明该汽轮机油实际使用效果更好，内在质量更稳定。

为了进一步掌握1550冷轧大电机上使用的汽轮机油在使用20年后是否对大电机状态有其他影响，从大电机设备安装的水冷却器、过滤器(过滤精度5 μm)和大油箱的因素考虑，对该汽轮机油理化指标再测定了抗乳化性、泡沫特性和防锈性等指标，以便对其性能变化与实际使用效果进行真实评价，具体结果见表4。

表4 在用进口汽轮机油B的抗乳化性、泡沫特性和防锈性

从表4的理化数据分析可知，抗乳化性和泡沫特性数值都偏大，已超过了GB/T 7596-2017电厂运行中矿物涡轮机油质量规定[3]，但与SH/T 0636-2013 L-TSA汽轮机油换油指标规定的抗乳化性、液相锈蚀项目控制值相比符合要求[2]。在与现场技术人员了解使用情况后，得知该汽轮机油在使用中油箱仅有少量的泡沫(约2 cm高度)，不影响使用。而热安定性指标的不合格是由于该汽轮机油使用时间较长产生老化引起，且是在热安定性测定后产生的，实际油中污染度等级一般都小于NAS 8级，满足该设备清洁度控制要求(小于等于NAS 9级)[4]。从旋转氧弹数据判断，也未达到小于60 min的一般经验判断报废要求[2，5]，且本测定是在150 ℃比较苛刻的标准条件下测定，不能证明实际使用温度仅60 ℃也会产生，只要日常定期检测过滤器消耗是否异常增多，就能判断汽轮机油是否有焦化物即析出物产生。从目前的了解也未发生过滤器消耗增多现象，所以更加证明了该汽轮机油还能继续正常使用。

5 总结

钢铁行业轧机大电机润滑使用的汽轮机油市场上提供的产品品牌众多，在选择使用前，必须进行一般的理化性能测定，还要结合大电机所处环境的热辐射、润滑中产生摩擦、冷却器可能渗水，油箱容量

大小、过滤器过滤精度以及大电机运行时间等因素，完整考虑汽轮机油使用可能发生的状况[4]，另外还需要通过热安定性、泡沫特性、抗磨损类等项目深入测定，更容易发现不同汽轮机油使用效果的差异，对于液压润滑设备的润滑状态管理也会起到良好的技术指导。