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汽轮机油的工作条件和汽轮机油的性能要求

时间:2018-07-12 11:28:20    来源:上海羽通仪器仪表厂    浏览:394    

       汽轮机油是供电厂的蒸汽涡轮机、水力涡轮机及发电机的轴承润滑和冷却用,并作为蒸汽涡轮液压控制系统的液压油用。在大型舰船上是用来润滑蒸汽轮机的轴承及减速齿轮。另外,汽轮机油还可用来润滑增压柴油机的增压器轴承和潜艇主电机、经济电机的轴承以及润滑风动工具。蒸汽轮机的功率比较大,电厂用的达数十万千瓦,有的甚至达百万千瓦。船舰用的能达数万千瓦。船舰用的汽轮机需要润滑的部件主要是汽轮机的支待轴承、主轴承、推力轴承和减速器齿轮。

       一、汽轮机油的工作条件:

       主轴承为轴瓦轴承,在青铜轴瓦上浇铸白合金。润滑油进人轴承的温度一般为43-49%,流出轴承的温度一般为50-55℃,压力约2MPa,轴颈的转速一般为2000-8000r/min。推力轴承的垫块与推力环的摩擦面上浇铸有白合金.油膜承受的压力为2-2.5MPa,润滑油的温度为35-45℃。

       减速器的作用是将汽轮机的高转速5000-10000r/min降低到适合于推进器的工作转速为300-600r/min,汽轮机减速器的齿轮是大型人字齿轮,大齿轮的直径可达数米,齿轮的负荷一般不超过600-800MPa,润滑油的温度为30-35℃。

        从汽轮机轴承和减速器的运转参数看出,轴承和减速器的压力有较大的差别,轴承中的压力仅为数个兆帕,而齿轮接触时的压力达数百兆帕。因此,对润滑油的粘度要求是不一样的。但是在同一设备上用两种润滑油会给使用和维护工作造成困难。因而采用了冷却的办法,使进入齿轮的润滑油温度降低,增大其工作粘度,以保证齿轮的润滑。在汽轮机的润滑系统中设有冷却器,利用冷水来冷却润滑油。在舰般用的汽轮机润滑系统则是用海水来冷却润滑油,使进人齿轮的润滑油温度比进人汽轮机轴承的低5-15℃。

        润滑系统中的冷却器有可能发生渗漏,使水分进人润滑油。此外,汽轮机是以蒸汽作为工作介质,如轴承的密封装置不严密,会使蒸汽进人汽轮机轴承,蒸汽冷凝成水后,也会进入润滑油。由此可见,汽轮机油的工作特点是容易与水接触。

        二、汽轮机油的性能要求:

        根据上述汽轮机油的工作条件,汽轮机油应具备下述性能才能满足汽轮机的要求。

        1.适当的粘度

        汽轮机油既要满足高速轴承的润滑和冷却的要求,又要满足压力较大的减速齿轮的润滑和冷却的要求。通常是选择40℃运动枯度约为32-100mm2/s范围的中等粘度润滑油作为基础油,低粘度范围32-46mm2/s的油用于直接藕合的设备,如汽轮发电机组。高粘度范围68-100mm2/s的用于有齿轮减速器的汽轮机组,具体检测仪器为YT-265系列运动粘度测定仪。

        2.良好的抗乳化性

        汽轮机油在使用过程中易与水接触,如果油的抗乳化性能(也叫水分离性能)不好,水进入油中受到机械的搅动后便会形成稳定的乳浊液。形成乳浊液后,油水不易分离,使润滑油的润滑作用和防锈作用降低,并使润滑油的循环和过滤效率下降。要防止上述问题的产生,必须使润滑油具有良好的抗乳化性能。汽轮机油的抗乳化性能与油品的精制深度有关。基础油精制深度越高,胶质、沥青、环烷酸和多环芳香烃含量越少,油品抗乳化性能越好。但深度精制会破坏油品天然抗氧化成分,使抗氧化性能降低。解决的办法是加深精制程度提高抗乳化性能,然后再加人抗氧剂提高汽轮机油的抗氧化安定性能。此外,还可以加破乳化剂,提高汽轮机油的抗乳化性,如加入0.02%的蓖麻油,可以有效地提高润滑油的抗乳化性能。在使用上则要求汽轮机各部件的密封装置完好,不要使油中混入水分、杂质。

        汽轮机油抗乳化性的评定方法有GB/T 7305、ASIM D1401(40-37-3, min)和DIN 51589(蒸汽法,s)等。检测仪器为上海羽通仪器仪表厂生产的YT-7305系列水分离性测定仪(抗乳化测定仪)。

        3.良好的防诱性

        汽轮机的齿轮减速器和润滑系统中,有很多钢制零件。钢制零件遇到水后容易发生锈蚀。在润滑油中,只要有0.1%的水分就足以使零件生锈。因此,要防止零件的锈蚀,必须避免与水分接触。但是,在汽轮机润滑系统中工作的润滑油,经常接触水气,要想完全排除汽轮机油中的水分是困难的。比较好的防锈办法是在润滑油中加人防锈添加剂十二烯基丁二酸。

         防锈剂的作用机理和油性添加剂有点类似,能在金属表面形成保护膜。单羧基的长链脂肪酸,虽然也能在金属表面形成紧密的保护膜,但是它的极性端只有一个羧基,与金属表面的结合还不够紧密,能被水分置换,防锈能力不强。十二烯基或十六烯基丁二酸有两个相邻的羧基,能紧紧地结合在金属表面,同时,还因为其分子较长的烃基之间有较强的作用力,所以能形成排列紧密的多分子层保护膜,有效地防止水分与金属接触。

        十二烯基丁二酸对汽轮机油的酸值和水溶性酸碱有影响。未加防锈剂的汽轮机油,酸值较小,加人十二烯基丁二酸防锈剂后,由于十二烯基丁二酸的酸值很大(240-290mgKOH/g,会使防锈汽轮机油水溶性酸和酸值增大,但这是正常现象。在这种情况下,要检查汽轮机油的防锈能力,就要做锈蚀试验,不论用蒸馏水或海水试脸,在金属表面均不应有锈蚀。 

         汽轮机油的防锈性能是根据“加抑制剂矿物油在水存在下防锈性能试验法(GB/T11143-89)评定。方法的概要是在烧杯中盛300mL试油,将烧杯放置在60℃的恒温水浴中,在杯盖的试棒孔中插人一根45号钢试棒,再往烧杯内注人30mL蒸馏水或海水(根据试油规格要求而定)。在60℃下保持24h后,取出钢捧,根据钢捧的锈蚀情况分为无锈、轻锈(生锈面积≤1%)、中锈(1%<生锈面积≤5%),重锈(生锈面积>5%)四个等级。检测仪器为YT-11143锈蚀腐蚀测定仪

        4.汽轮机油的抗氧化性能

        蒸汽汽轮机组温度可达200℃,油出口平均温度为60℃左右。在这样的温度下,易氧化变质。而且汽轮机油用最大,更换不方便,使用时间长达10-15年,国外甚至达20年以上,每年补充消耗的油量为循环量的5%-10%。在这样长的时间内,受空气和水分的影响,汽轮机油会氧化生成酸性物质或其他氧化物而溶于油中或以沉淀析出。当酸性物质积累过多时,会腐蚀金属零件,并形成盐类而加速润滑油的继续氧化及降低润淆油的抗乳化性能。氧化沉淀的形成,会迅速玷污润滑系统和降低润滑油冷却器的效率。因此,汽轮机油要求有较好的抗氧化安定性。为提高汽轮机油的扰氧化安定性,常加入0.6%-1.0%的2,6-二叔丁基对甲酚抗氧剂。酸值的检测可以根据工作情况选择YT-264系列和YT-7304系列酸值测定仪。

        燃气汽轮机中润滑油的使用温度更高,要求润滑油有更好的抗氧化安定性。

        为延长润滑油的使用期限。应注意维护润滑系统的清洁,并充分利用系统中的离心机分离水分和杂质。同时在更换汽轮机油时,要认真清洗润滑系统,因润滑系统清洗不净或残留旧油较多时.会显著降低润滑油的安定性。试验证明,只要有10%的旧润滑油存在,就可使新油的使用期限缩短75%左右。

        汽轮机油抗氧化安定性的评定方法有ASTm D943和IP 290。前者是测定把汽轮机油氧化到总酸值为2.OmgKO11/g的时间(h),作为评定标准。高质量水平的汽轮机油达4000h左右。后者是把汽轮机油氧化后,测定产生的总氧比产物(%)、沉淀(%)和总酸值(mgKOH/g),这些值越大,汽轮机油的质量越差。目前国内侧定法为SH/T 0124-92和SH/T 0196-1992润滑油抗氧化安定性测定法,对应仪器为YT-0196润滑油抗氧化安定性测定仪。