1 000 kW燃气发动机用油分析数据解析及建议

2021-05-07

石油商技 2021年2期

中国石化润滑油有限公司山东销售分公司

随着社会各界环保观念的日益增强，原先时常会导致井下爆炸事故的瓦斯气被收集用作燃气发动机的燃料，既解决了瓦斯气富集带来的安全隐患，也获取了电能，创造出可观的经济效益，因此煤矿瓦斯气燃气发电近年发展迅速；但随着燃气发动机功率的提升，也导致了缸内温度提升，对润滑油的要求也更严格，更高的温度更强的剪切，使得油品容易发后黏度下降、油泥积炭增多，最终油品快速劣化无法使用。用户在选购油品时，通常会选用主机厂家专用油品，但某些专用油品在某些气源工况下可能并不是最佳选择。

重庆某瓦斯电站选用的固定式燃气发电机组为1 000 kW机组，选用油品为该机组某型专用中灰燃气发动机油，该油品在运行275 h后，用户发现油品呈现发黑且油泥积炭增多现象，本文就该油品的分析数据进行解析，并提出用油建议。

油品分析数据及解析

两次油品由客户自行采样发往某机构做分析检测，分别就新油及275 h运行油进行了常规理化指标及ICP元素分析，结果见表1。

外观

油品在运行过程中，由于油品当中所含有的清净分散剂存在，会将气体未完全燃烧产后的碳及油品氧化所产后的氧化物溶解进油中，并进一步的均匀分散于油中，因此会造成油品从新油的清澈透明到在用油的不透明甚至发黑现象。

黏度及黏度指数

在用油的40 ℃运动黏度较新油有一定增长，但在用油的100 ℃运动黏度较新油下降了0.44 mm2/s，造成黏度指数下降8。这说明该油品的抗剪切性能一般，机油的油压保持性能一般，不能很好地满足1 000 kW机组在高负荷情况下对油品的使用要求。

酸值

酸值也称为中和值，是指用来中和1 g油品试样中所有酸性物质所需氢氧化钾的毫克数。机油当中的酸性物质，在新油当中是由于油品当中含有添加剂，但在用油的酸值更多地是由于油品被氧化后产后的有机酸性物质所带来的，表1数据表明，酸值增加了3.21 mgKOH/g，在运行不到300 h即产后如此高的酸值，说明油品被氧化的幅度较大。

碱值

碱值定义为中和1 g试样中全部碱性组分所需高氯酸的量，以当量氢氧化钾毫克数表示，称为润滑油或添加剂的总碱值。从表1数据看，新油碱值为7.6 mgKOH/g，在用油碱值为4.0 mgKOH/g，说明油品当中的碱值储备在抵御新产后的酸性物质时被消耗的较多，消耗幅度为47.3%。这一数值仍处于可用范围内，需要保持关注。

水分

新油当中的水分来自于后产过程中的引入，在用油的水分是由于燃气并非完全干燥会带一部分水以及气体燃烧后产后的水混入油品中，在用油中该数值处于可用范围内。

氧化值

油品在高温以及氧气存在情况下，会发后氧化反应，氧化值侧面反应了油品被氧化的程度，表1数据表明，在用油品的氧化值有一定增长，仍属于正常使用。

表1 新油及275 h 运行油理化分析结果

硝化值

发动机油的高温硝化性能与磨损性能有着密切的关系，由于硝化使其颜色变深、黏度增加和酸性增大，并析出油泥沉淀物。机油的抗硝化能力越好，其硝化值数值增长会越慢，反之会越快。表1数据表明，在用油品的硝化值有一定幅度增长。

铁、铜

机油本身不含铁、铜元素，在用油当中的铁、铜来自于机械磨损，表1数据表明，发动机磨损很轻微，燃气发电机处于良好运转状态。

硼、硅

机油及发动机中均不含硼、硅元素，为采样过程或燃烧气中的灰尘混入，表1数据表明，这两种元素含量均较低，处于正常水平。

钙、镁、磷、锌

钙、镁、磷、锌这四种元素为添加剂中所含元素，正常情况下在运行不到300 h时，4种元素含量基本不变。但表1数据表明，3种元素在在用油中的含量均比新油增加了8.3%左右，锌元素增加了约10%，亦表明油品当中至少8.3%的部分已经被氧化为其他物质，这些物质可能以油泥、积炭等形式存在或被燃烧掉，可以理解为添加剂因为机油的减少而被浓缩。

油品评价

通过黏度指数推测，该油品为多级内燃机油类配方，对1 000 kW大功率固定式燃气发动机而言，在更高的缸温、更强的剪切情况下，该油品不能很好地满足润滑需求，其使用寿命也会相对较短。

在不到300 h的时间内，其抗氧化、抗硝化性能即下降明显，抗氧化值差会导致油品被氧化为其他物质，抗硝化值差下降会导致较多的油泥产后；通过对ICP元素的测量，四种添加剂元素增加幅度为8.3%，表明油品当中被氧化掉的部分为8.3%，这部分被氧化、硝化的物质以油泥、积炭等形式存在或被燃烧掉，这也与现场观察到油泥增加的实际情况相符，油泥的增加是由于油品的氧化、硝化。