汽轮机油破乳化度检测用量筒出现的油珠挂壁现象对检测结果的影响

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（国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，湖北武汉 430077）

破乳化度所代表的性能，是油水乳化液重新分离出两相的能力，它是保证汽轮机油润滑性能的一个重要的指标。如果汽轮机油在运行过程中，由于某些原因接触到水发生乳化现象，将会造成摩擦部件表面的油膜消失，引起轴承过热，造成调速系统失灵或引起设备损坏；乳化液中的水分能使油品酸值上升，加速油质劣化，严重时会造成设备腐蚀及锈蚀[1-4]。为了防止汽轮机油发生的乳化现象，就要求汽轮机油具有良好的抗乳化性能，破乳化时间要尽可能短，以长时间保证油质良好和机组的健康运行。

1 破乳化度检测的行业形势

汽轮机油破乳化度的检测中，常常会出现一些混淆判断的现象，比如没有明显的乳化层，乳化层与油层、水层界面不清，量筒水层中出现大量液体包泡挂壁[5]。这些现象会干扰操作者的判断，造成各实验室出具的数据相差较大，影响实验结果的准确性和可比性。在破乳化度检测的新标准中：GB/T 7605—2008《运行中汽轮机油破乳化度测定法》，对这些现象进行了详细描述，并给出了判断依据，使操作者对结果的判断更加简便，使检测结果的准确性大大提高。

2 汽轮机油乳化现象产生的原因和乳化液的性质

汽轮机油本身是多种有机物和无机物充分融合而成的混合物，矿物汽轮机油的组成体系分为基础油和添加剂两部分[6-8]，这些添加剂的总量在汽轮机油组分中占比可达30%左右，基础油精制深度和其中添加剂的特性决定了汽轮机油的初始破乳化性能。

汽轮机油在使用的过程中受到剪切力和氧化等作用，大量的断链分子转变为易反应性的不稳定成分，在汽轮机油的使用周期内不断产生大量油泥、沥青质等废弃物质，汽轮机油成分发生改变，使极性成分占比不断增加，这种特征使运行中的汽轮机油表现出易乳化的特点。

在进行汽轮机油破乳化度测定时，有时会在量筒壁水层区域出现乳化泡、肉眼可见的油珠或者透明的大液泡挂壁。如图1所示。

图1 破乳化度检测中的各种挂壁现象

乳化层通常会有水包油和油包水构型，水包油型的乳化就是油滴存在于连续的水相中，而油包水型的乳化就是水存在于连续的油相中。在汽轮机油破乳化度检测中，典型的分层就是分为水层、乳化层、油层，如果原本的汽轮机油中的抗乳化剂已经被消耗殆尽，那么在大概水层和油层的中间位置形成稳定的乳化层，如果试管中有挂壁的油滴、乳化泡存在将会增大水的体积，将会干扰对检测结果的准确判断。

3 实验

3.1 实验标准

按照GB/T 7605—2008《运行中汽轮机油破乳化度测定法》进行汽轮机油的破乳化度测定，在标准7.4节的第a条描述的是：乳化层明显产生，但是存在乳化泡挂壁等现象，这也是本文想要力图表达的一种情形，因此，在选择代表性样本时也以此为参照。

3.2 实验过程和结果

在准备阶段称取待用量筒的准确质量，量取待测油样的准确密度。破乳化度实验完毕后吸取量筒上层油液、中层乳化液和下层水液，仅保留水层中的油珠和油泡。将处理完毕的量筒充分干燥只保留挂壁油液。然后将量筒连同其中油液一同进行精确称量，得到了量筒和挂壁油珠的总质量，将此质量减去量筒质量，即可得到挂壁油珠的质量，最后算出挂壁油珠的体积，得到表1数据。

表1 油珠挂壁的量筒中挂壁油的体积

4 讨论

破乳化度检测中使用的量筒最大刻度是100mL，最小刻度1mL，依照JJG196—2006《常用玻璃量器》，对于100mL的玻璃量筒允许读取体积和实际体积之间存在±0.25mL的差别，从表1中挂壁油珠的体积一栏中，并未发现超过0.25mL体积的样品。

破乳化度量筒量取精度为1mL，最大估读到0.5mL，那么依据相对误差公式：

正常出现3mL乳化层体积时，测量的相对误差为：（0.5×100%）/3=16.7%

取表1中样品的挂壁体积带入相对误差公式可得表2。

表2 样品挂壁油珠带来的相对误差

从表2可以看出，因为样品的挂壁油珠所导致的相对误差，并没有超过量筒本身的精度导致的相对误差。对于汽轮机油破乳化度的检测来说，如果能够保证按照要求使用和清洗检测器具就可避免这种现象的发生。表2中采样量毕竟是有限的，不能完全排除某些样品的挂壁现象确实会对检测结果产生影响，而从第三方实验室公正性角度来看，破乳化度检测项目的检测目的是确定油、水分离状况，为汽轮机油汽轮机性能的优劣作评判，如果检测发生了挂壁现象无疑会影响检测效果和检测的公正性，因此破乳化度的检测过程中发生的油珠挂壁现象是有必要消除的。

汽轮机油破乳化度检测中，使用的量筒材质是非晶体物质，其内部结构并不规则，在表面存在着悬挂气键（Dangling Oxide Bond），导致玻璃表面结构呈现高熵、明显极性，玻璃表面即使经过精密抛光，仍然存在着1 000～2 000埃的起伏或者台阶，这些都导致了玻璃表面的物理吸附、化学吸附、氢键吸附。按照前文所述，现代汽轮机油并不是单一的基础油组分，而是混合了多种功能性添加剂所构成的混合物，添加剂极性强而易吸附于量筒表面，但一般对于检测结果并无实质性的影响。破乳化检测量筒的反复使用必然在内壁出现磨损，这些磨损的出现将为油珠挂壁提供更多条件，所以定期更换量筒是必须要做的一件事。

5 结语

破乳化度的检测对于汽轮机安全、经济、稳定运行事关重大，是汽轮机油最重要的检测项目之一。通过具体的实验表明，在进行汽轮机油破乳化度检测时，如果发现了量筒水层出现油珠、乳化泡等挂壁现象，一般不用担心影响检测结果，这种挂壁现象的出现，主要归因于汽轮机油的组成成分和量筒材质发生的吸附作用，这种挂壁现象对于一个标准化检测实验室来说是不常见的。同时，本文提出了使用一种常见的玻璃处理方法来解决这个问题。