长城TSE/LF 汽轮机油在索拉燃气轮机使用效果分析及建议

2019-12-27王玉国孙莎莎

石油商技 2019年6期

王玉国孙莎莎

中国石化润滑油有限公司华北销售中心

本文在山西某焦化厂开展了索拉大力神130 燃气轮机组用汽轮机油的国产化替代工作，对原用油取样分析，并对在用油进行了跟踪监测。结果表明，黏度、水分等常规项目结果稳定，但是旋转氧弹、漆膜倾向性等项目出现异常情况；对产生大幅度变化的原因进行了分析，并给出了合理建议。

我国电力行业发展过程中，各种能源发电技术起点不同，火力发电技术起步较早，技术成熟，在丰富的煤炭资源支撑下，火电行业已经进入成熟期，在总发电量中占据主要作用。2018 年全国电厂总装机容量为1.899 67×109kW，较去年增长6.5%，火电装机容量为1.143 67×109kW，较去年增长3.0%；火电装机容量占电力总装机容量的比重为60.2%，下降4.6%。由于历史电力装机布局中火力发电装机量基数较大，故其仍然占主导地位。

随着润滑油国产技术的发展，国产润滑油品牌在重点行业设备上的性能表现也日趋成熟稳定，同时随着市场竞争压力的增加，企业自身降本需求的呼声也日渐高涨，润滑油国产化替代工作将是大势所趋。山西某焦化厂在2012 年引进的4 台索拉（Solar）大力神130 燃气轮机组一直使用美孚DTE 油品，2018 年，选用长城牌润滑油开展国产化替代。本文旨在从替换过程中油品各方面的性能表现，对后期国产化替代项目中应注意的事项开展分析，希望有一定借鉴意义。

设备情况及技术参数

索拉透平公司是卡特彼勒的子公司，在1981 年被卡特彼勒收购，机型有“半人马”、“水星”、“金牛”、“火星”和“大力神”燃气轮机。1997 年开发了新型单循环大力神130 燃气轮机组，采用双轴变速配置的机械驱动，该机型设计的单循环热效率超过34.5%。索拉透平公司已成为全球20 MW 工业涡轮发动机的主要厂商，燃气轮机装机数量超过11 800 套。索拉产品在机载电力、热电联合、备用电力，天然气与石油的生产加工运输以及舰船推动等领域广泛应用，为这些行业的作业提供稳定可靠的动力。

索拉大力神130 由压缩机、燃烧器和燃气轮机组成，燃气轮机组的润滑系统为油箱和机组底座集成的润滑油系统，由发动机驱动的螺杆式主润滑油泵、电机驱动的辅助泵（包括交流驱动的预/后润滑油泵和120 V 直流电备用润滑油泵）、空气/油冷却器、压力与温度调节器、油压传感器、润滑油箱加热器和过滤器组成。索拉大力神130 的结构见图1，技术参数见表1。

图1 索拉大力神130结构示意

设备润滑要求分析

燃气轮机与蒸汽轮机工作原理不同，蒸汽轮机属于外燃机，采用锅炉加热水产生高温高压的过饱和蒸汽，高速带动轮叶旋转。燃气轮机属于内燃机，通过进入燃烧室的压缩气体与燃料混合后燃烧，形成高温燃气，进入燃气涡轮中膨胀做功，从而产生能量提供动力[1]。

燃气轮机对润滑系统的要求如下：

◇不仅能够适应轴承的润滑，同时能够满足齿轮润滑的工况特点，在加速和满转速等工况下都能够使用。

◇润滑油在高温下能够长时间运行，具有较优异的氧化安定性。

◇能够快速排出水分和空气等外来污染物。

◇具有良好的热传递能力，及时带走高速运转而产生的热量。

索拉透平公司在ES-9-224 中规定润滑油类型为能够满足燃气发动机、齿轮和被驱动设备正常润滑的40 ℃运动黏度为32 mm2/s 的润滑产品。根据GB 11120 中规定：L-TSE 为润滑齿轮系统而较L-TSA增加了极压性要求的汽轮机油[2]。它较TSA 汽轮机油增加了极压性能，针对除了润滑透平系统还润滑前段齿轮箱的润滑系统更为合适。长城TSE/LF 长寿命极压汽轮机油是一款具有优异的抗氧化和热安定性的成熟产品，获得了MAN 的认可，并判定为具有好的热稳定性的产品，先后在MAN 55 000 Nm3/h 空分三合一装置、江门能源的安萨尔多6F 级燃机等使用，使用时间超过3 000 h后旋转氧弹数值均变化不大，能够满足设备的润滑要求。

表1 索拉大力神130技术参数

油品在索拉机组上的应用及情况分析

山西某焦化厂4 台索拉大力神130 燃气轮机组中，1 号机在2018年9 月换用长城TSE/LF 32 号长寿命汽轮机油，3 号机也使用长城TSE/LF 32 号长寿命汽轮机油，但2号机仍然使用美孚DTE 轻级油品。在更换油品以后，对1 号机在用油进行了232 h、1 080 h、2 100 h、5 000 h 阶段性检测，对3 号机在用油进行了130 h、870 h、2 138 h和3 000 h 阶段性检测，结果见表2。

表2 1号、3号机组在用油检测结果

运动黏度

为了兼顾各轴承的静压润滑和液压系统的快速反应，润滑油的黏度选择不宜过高，一般选用黏度等级为ISO VG 32 的润滑油。从检测数据可以看出，1 号机和3 号机运动黏度变化较小，均在正常范围内。

水分

油品处于循环状态，油中检测出的水分来自外来水分进入润滑系统所致。从检测数据可以看出，在运行过程中，水分含量虽然呈现增长的趋势，但是均小于警戒值。

酸值

润滑油会随着氧化生成酸类、胶质、沥青等物质，随着时间增加，氧化产物的不断生成，引起油品酸值的增大。以1 号机为例，酸值的数值总体呈上升趋势，在5 000h 时酸值增加值最大达0.91 mgKOH/g，较酸值增加值的警戒值0.3 mgKOH/g高出0.61 mgKOH/g，说明在使用过程中生成了较多氧化产物。

漆膜倾向性指数

1 号机运行油品在233 h、1 080 h、2 100 h 及 5 000 h 的漆膜倾向性指数为11.5、39.4、36.1 及48.4，新油的漆膜倾向指数为0.8，而在运行了短短232 h 后上升为11.5，随后呈现快速上升状态，在使用过程中，用户反馈油品出线颜色加深、出现漆膜等现象。

清洁度

1 号机组油品的清洁度变化情况见图2。

结合图2、表1 可知，随着漆膜倾向性升高，清洁度也逐渐变大，其中：＞4μm 的颗粒数量等级维持在23、23、24 左右，变化不大；＞6μm 的颗粒数量等级分别是16、19、21、13 和16，变化幅度较大；＞14 μm 的颗粒数量等级分别是13、10、15、11 和13，波动性不大。由这个趋势可以看出，影响清洁度的颗粒大小主要集中在＞4 μm和＞6 μm 的颗粒数过多。在此油样中，清洁度等级的判定主要由＞4 μm 的颗粒数影响。

图2 1号机组油品的清洁度变化情况

旋转氧弹

旋转氧弹是衡量汽轮机油抗氧化能力的重要指标，一般油中能够起抗氧化作用的是抗氧剂[3]，当抗氧剂保持较高水平未被过度消耗的情况下，油品的抗氧化性能能够维持在较高的水平，旋转氧弹数值也维持在合理范围内。结合监测情况看到，旋转氧弹的大幅下降与沉积在油中的漆膜氧化产物有关，这些氧化物质是极性化合物，本身更容易氧化变质并诱导加速新油的氧化变质。