邹县发电厂5号机系600MW汽轮机组,其润滑油采用国产20号汽轮机油,油量37t,该机油品在使用运行8个月之后,油品迅速劣化,颜色变深,酸值升高。1997年6月26日发现酸值已严重超标,由投运初期的0.009mgKOH/g,升高到0.38mgKOH/g(运行标准为不大于0.20mgKOH/g)。
　为此,公司专门召开了由电厂、电科院有关人员参加的会议,要求电科院协助电厂在运行中进行油品的再生处理工作,以确保机组的安全运行。

2　油质劣化的原因
　汽轮机油在运行中由于受温度、空气、水分以及各种因素的影响,油品要逐渐氧化,正常情况下,油质劣化应是一个缓慢过程。而5号机油的劣化速度是惊人的。通过油质分析及油系统检查,确认造成油质劣化的原因主要有三点:
2.1　油品质量
　运行油中无T501抗氧化剂是造成油质劣化的一个主要原因。按照部颁《汽轮机油维护导则》的要求,为了防止油品在运行中劣化,新油和运行油中必须含有一定量的T501抗氧化剂,其作用是能与油品在氧化初期产生的能加速油品劣化的活性自由基和过氧化物反应,形成稳定的化合物,从而阻止油品的自身催化劣化进程。而5号机新油中不含有T501抗氧化剂,在机组投运初期又未能进行补加,从而导致了油品的催化劣化。
2.2　油系统中含有金属颗粒
通过对运行油分析,曾发现油中含有金属粒。金属颗粒是一种催化剂,对油质劣化起到了催化作用。金属颗粒的来源是由于油系统处理和冲洗不彻底造成的。
2.3　油系统存在局部过热点
对油循环系统外部进行了彻底检查,发现在主油泵供、回油套装油管上存在一较大过热点,局部温度高达130℃左右。局部过热点的存在能加速油品的氧化进程,发生氧化变质。该过热点是由于邻近高压蒸汽管道局部保温不严,热辐射造成的。

3　运行中再生处理方案的确定
一般对于油品酸值大于0.2mgKOH/g劣化严重的汽轮机油,比较成熟的再生工艺,是在机组停运的状态下,对油品采用体外再生或静态旁路再生。由于此种状态下不含有在运行状况中加速油品劣化的因素。因此,再生速度快,效果好。5号机油酸值已达0.38mgKOH/g,并且存在多种造成油品劣化的因素,因此,在机组正常运行中对油品进行再生处理,有着很大难度,在我们省内也是尚无前例的。
3.1　运行中油再生处理系统设计
结合5号机油系统状况,建立了再生流程,即油从主油箱出来经过一个管道泵,打入再生吸附罐,再生后的油再通过一个装有精密滤网的滤油机回到主油箱;另一路通过一台压力式滤油机再回到主油箱。流程简图如附图:
(注:吸附罐直径750mm,高度约为2m;每罐约装吸附剂400kg.滤油机流量为10t/h。压力式滤油机流量为9t/h)。再生系统中并列两个吸附罐交替使用,以防止在更换吸附剂阶段,油品酸值升高。
系统中并联一台压力式滤油机,目的是为了滤清油品含有的金属颗粒及可能进入油中的细小的吸附剂颗粒。
3.2　吸附剂的选型
油品的再生主要是靠吸附剂对油品的酸性物质进行吸附,因此,吸附剂性能的好坏直接影响到再生效果。一般适合油质运行中再生所用的吸附剂有两种:活性硅胶和三氧化二铝吸附剂。我们通过小型试验发现三氧化二铝的吸附效果比硅胶的效果好。
3.2.1　三氧化二铝吸附剂的小型试验
在运行油样中各添加占油重5、10的三氧化二铝吸附剂,油温控制在60℃。酸值变化见下表:
3.2.2　硅胶吸附剂的小型试验在运行油样中各添加占油量5、10、15的硅胶吸附剂,油温控制在60℃。酸值变化见下表:
　　通过对小型试验结果的分析,采用了吸附效果好的三氧化二铝吸附剂。
3.3　吸附剂的活化条件的选择
资料上表明三氧化二铝吸附剂的活化温度为300℃,时间为3h。而在实际过程中,发现此种条件并不能使吸附剂充分活化。因此实际操作中将温度升至400℃,时间为4h。

4　再生处理过程及效果
从1997年8月至1997年11月,进行了三个阶段:
第一阶段:1997年8月7日至1997年8月11日,经过5天的处理,酸值由0.60mgKOH/g下降到0.53mgKOH/g。
第二阶段:1997年9月12日至1997年10月15日,经过一个多月的处理,酸值由0.75KOHmg/g降至0.38mgKOH/g。
第三阶段:1997年10月28日至1997年12月2日,经过6天的连续处理,酸值由0.38mgKOHmg/g降至0.095mgKOH/g,已经符合运行标准。
第四阶段:1997年11月至今,油品酸值一直稳定在0.10mgKOH/g左右,远远低于0.20mgKOH/g的运行标准。
第一阶段和第二阶段再生效果差,并且油品酸值有所回升,主要是由于再生工作缺乏连续性和工作力度不够造成的。主要表现在:实际操作过程中吸附剂更换周期太长,吸附剂活化不充分且供应量不足。第三阶段由于解决了以上问题,按要求采取了连续处理,因此效果明显。

5　T501抗氧化剂的添加
5号机油品中无减缓油品氧化的T501抗氧化剂,这是造成油品劣化的重要原因之一。由于油系统局部过热点还未完全消除。为了防止再生合格的油品再次发生严重劣化现象,采取了油品中添加T501抗氧化剂的措施。
5.1　感受性试验
采用DL4296《运行油开口杯老化测定法》进行评定T501抗氧化剂效果,小型试验如下:
　　试验数据表明T501抗氧化剂的添加对目前状态油质劣化起到了有效的延缓作用。
5.2　添加量及添加方法
在运行油中添加了占总油量0.4(m/m)的T501抗氧化剂。
在添加过程中,首先取运行油在50～60℃下溶解T501抗氧化剂,配成10的浓溶液,再通过滤油机打入主油箱,进行油循环。

6　今后油品的维护措施
目前油品酸值已有了明显改善,优于运行控制标准。但由于油系统存在缺陷尚未完全消除。为了保证油质的正常运行,制定了以下维护措施:
6.1　T501抗氧化剂的的补加
虽然油中已添加了抗氧化剂,但是油中存在较多的吸附剂细小颗粒且油处理系统仍在投运,对于抗氧化剂有所吸附;所以,对抗氧化剂含量的测试应加强,及时发现不足,及时补加。
6.2　今后的滤油工作
目前油中存在着过多细小颗粒,这些颗粒的存在不利于油系统的安全运行,同时试验表明经滤纸过滤后的油透明且酸值有所下降,因此,用压力式滤油机滤油工作应持续进行,待油质透明、酸值稳定且颗粒度合格后再停此处理系统,改投油净化器。
6.3　油再生系统应继续投运
虽然目前酸值已符合运行标准,但是系统中仍存在较多缺陷,对油质劣化有很大影响,因此,油再生系统还应继续投运。若油品酸值有明显增长趋势,应及时更换吸附剂。
6.4　系统缺陷应尽快消除
油系统应进行彻底检查,尽早发现缺陷,尽早消除;对于已发现的过热点应尽快处理。只有这样,才能从根本上杜绝油质劣化。
6.5　油质监督应进一步加强
每隔24小时应测试一次酸值,定性测一次水分;破乳化度应每周测一次;颗粒度、锈蚀试验及抗氧化剂含量应每隔15天测一次。

7　结语
7.1　通过对邹县电厂5号机汽轮机油三个月的运行再生处理,油品酸值由最高0.75mgKOH/g降为0.095mgKOH/g,达到了运行标准,取得了满意的效果。目前油质已稳定运行。该课题的实施,说明对严重劣化的汽轮机油完全可以在不停机的情况下,采用运行中再生处理;该项技术值得推广。
7.2　邹县电厂5号机汽轮机油运行不到一年,油质严重劣化,酸值最高达到0.75mgKOH/g。这在省的运行机组的油质历史上是没有的。我们应吸取经验教训。
(1)新油必须合格,且应含有适量的抗氧化剂。若发现油中没有或含量不足,应及时添加或补加。由于在机组运行初期未能及时补加,至使油品劣化初期未能有效的延缓油质的劣化速度。
(2)加强油质监督,及时发现油质劣化趋势,及时汇报,及时采取处理措施,处理工作一定要及时,且应保持连续性,否则,极易造成油品深度劣化,给处理工作带来很大难度,造成人力、物力的浪费。
(3)重视油系统的保护工作,利用大、小修机会认真检查系统,消除系统中的缺陷(如:过热点等)。根据系统运行情况的检查,及时发现缺陷,及时消除。