燃气轮机漆膜清除新技术应用

王子石 韩 旭

1.中海石油有限公司天津分公司蓬勃作业公司 天津 300452；2.中海油能源发展装备技术有限公司机电技术服务中心 天津 300452

1 应用背景

2015 年5 月，由于漆膜的影响导致FPSO S2 透平IGV 液压系统故障，造成透平停机，历经13 个小时的抢修才得以恢复生产。FPSO P2 和S2 透平曾出现柴油控制电磁阀因漆膜问题卡滞，造成透平机组油气切换失败关停。渤海油田其他作业公司历史上曾多次出现因漆膜相关潜在问题导致主电站非计划停机甚至油田生产关停。

（1）漆膜是一种高分子烃类聚合物，典型的元素分析如下：C 81～85% 、H 7～9% 、O 7～9%%、N 2～3%，颜色从浅棕色、棕色至棕褐色。漆膜在使用一段时间的机械设备油液中普遍存在，尤其在燃气轮机油和压力较高的液压系统油液中更为常见。漆膜附着在伺服阀、电磁阀的阀芯上，增大阀芯与阀座的摩擦力甚至发生粘黏卡滞，导致液压控制系统失效，机组操作失灵。

（2）漆膜附着在轴瓦上，减少轴瓦与轴之间的间隙，增大轴瓦与轴之间的摩擦，从而产生更多的摩擦热，导致轴瓦的温度升高。

（3）油箱、冷却器内壁附着漆膜会导致油品冷却效率降低，散热不良，从而进一步加剧油品的氧化变质。

（4）漆膜能够吸附油品中的固体颗粒，附着在摩擦副表面，造成设备的磨粒磨损。

（5）漆膜堆积可以堵塞精细过滤器，导致滑油供油不足、设备润滑不良。

漆膜对设备可靠运行的危害影响是巨大的，特别是针对像FPSO GE MS5001 这样的燃气轮机，润滑油系统与液压系统共用一种油品，严重的漆膜和软性污染物累积产生油泥，会导致机组可靠性大大降低。

2 技术简介

2.1 添加工业系统清洗剂

工业系统清洗剂是一款沉积物清洁产品，可在系统运行时直接添加到在用油中，以便在定期换油之前清洁系统中的油泥和漆膜，帮助系统在加注新油时恢复性能。工业系统清洗剂可以稳定在用油的漆膜和油泥沉积物，并通过提前计划好的油品更换去除这些沉积物，恢复系统运行效率，并有效减少漆膜生成，工业系统清洗剂能够与燃气轮机润滑油相容，加入后能够保证润滑油的功能，不影响机组正常稳定运行

2.2 更换高性能长效抗漆膜燃气轮机油

高性能抗漆膜燃气轮机油具有出色的热稳定性和氧化稳定性，在严苛的温度下，不仅使用寿命长，而且极少形成沉积物。高性能抗漆膜燃气轮机油具有低漆膜倾向的特点能够确保最大限度地降低漆膜倾向，从而保护设备。

3 技术实施应用

渤海油田某FPSO GE MS5001 机组使用工业系统清洗剂对燃气涡轮机进行了在线清洗，并更换了高性能抗漆膜燃气轮机油有效改善液压系统电磁阀、减少了伺服阀堵塞卡滞，漆膜倾向指数持续较低。

3.1 清洗数据对比和换油分析

涡轮机润滑系统必须过滤以始终保持足够的流体清洁度。该压差通常用于确定过滤器滤芯的使用寿命。

2020 年9 月8 日上午加剂后，系统压差迅速上升随后有3 天左右的平台期表明工业清洗剂加入后立即发挥功效，有效去除软性漆膜。随后压差稳步上升，表明系统中不易清除部位和硬质漆膜开始被清洗下来。10 月12 日及11 月再次更换了滤芯，表明工业清洗剂一直在持续发挥作用。

3.2 漆膜倾向指数

漆膜倾向指数超出警戒值时，意味着设备生成漆膜的风险增加，这时就需要建议现场密切关注各项温度、振动的变化情况，并结合其他监测数据综合判断设备运行情况。加剂后（静电吸附装置未投入使用）油品漆膜倾向指数从27.6 迅速回落到了2 左右并保持稳定。 2020 年11 月30 日新油漆膜倾向指数为0.9，12 月12 日系统运行油品漆膜倾向指数为2。2021 年3 月取样漆膜倾向指数为6.7，6 月取样的油品漆膜倾向指数为7.1。

3.3 抗氧化性能

3.3.1 氧化度

在红外(IR) 光谱中，使用辐射源、检测器和计算机来分析光与物质之间的相互作用。 在红外光谱中，氧化产物在1600 cm- 1 波长之间出现峰。将加了清洗剂后的涡轮机油与加剂前的涡轮机油相比，其氧化度均为0，表明工业清洗剂加入系统中后，对系统在用油的氧化性能没有影响。

3.3.2 黏度

黏度是指油品对流动所表现的阻力，是润滑油最重要的指标。黏度的变化和润滑油的状态直接相关。

3.3.3 酸值

酸值检测（Acid Number，简写为AN）是测定非水溶液中含有的酸性物质浓度，酸值的大小是指中和1 克润滑油中全部酸性组分所需要的碱（使用氢氧化钾KOH）的量（毫克），用mgKOH/ g 表示。总酸值(TAN) 是对润滑油中酸性有机成分的衡量指标。

添加工业清洗剂后，总酸值没有任何上升，说明了清洗剂不会造成在用油的氧化。更换高性能抗漆膜燃气轮机油EP 后油品的总酸值恢复到了新油状态并且一直没有上升。

3.3.4 RULER

RULER 测试是一种线性扫描伏安法，为评估剩余使用寿命，测量润滑油中抗氧化剂含量。 该测试定量分析新油和旧油中抗氧化剂的相对浓度，以监测油中抗氧化剂的消耗率。使用七个月后，RULER 检测的抗氧化添加剂含量为新油的98.9%，表明高性能抗漆膜燃气轮机油抗氧化性能依然与新油相仿。

3.4 抗泡与分水性能

加剂后抗泡性未见明显变化，新换的油品抗泡性能一直保持优秀。分水性在加剂后有所提升，在48h 后下降，是清洁剂洗下来的极性物质部分溶解在油中引起的，换油后油品的分水性能一直保持优秀。

表1 不同时段的水分离性能

3.5 色度

石油产品颜色测定法把石油产品的颜色分为16 个色号，依次加深为1.0，1.5，2.0……，颜色最深的为8.0。实验发现，加入清洁剂后，润滑油的颜色从淡黄色到深褐色。用油颜色的加深通常由于油品氧化。由图1 可见，加清洁剂后油品颜色迅速变深，从初始的5.5 上升到了6.5，随后保持稳定。表明清洁剂发挥了作用，清洗出油泥/ 漆膜并溶解在油中（见图1）。

图1 油品颜色变化图

3.6 金属元素含量

润滑油中的金属有多种来源，例如磨损、污染和添加剂。磨损金属是由涡轮机部件的摩擦或腐蚀引起。电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP）是一种有效的润滑油分析技术。由图2 可见，各金属元素均稳定在极低水平，说明工业清洗剂未对设备造成任何磨损和腐蚀。更换的抗漆膜涡轮机油对系统元件的保护同样优异。

图2 清洗后燃气轮机的金属元素含量曲线图

FPSO S2 燃气轮机选用该新型方案大幅降低了燃气轮机的故障率，自2020 年12 月完成更换高性能抗漆膜燃气轮机油后，未出现一次燃气轮机因液压系统故障导致的意外停机，到2021 年7 月使用半年后，抗氧化剂含量仍保持98.9%，各项指标正常，燃气轮机运行可靠稳定，有效保证了油田的电网稳定和生产流程的安全平稳运行。

4 经济评价

（1）通过对机组的漆膜进行清除有效降低了电磁阀卡滞、伺服阀失准，提高了透平油气切换成功率，油气切换成功率基本达到100%，保证了燃气轮机的运行可靠性，从而保障油田的电网稳定，避免每年由于油气切换故障对电站和生产造成的损失约15000 桶（336 万元）。

（2）避免透平机组机械部件如止推瓦、轴瓦润滑失效磨损加剧过早更换（约120 万元）。

（3）减少人工维护成本，减少非计划停机的损失，提高设备利用率。

（4）工业漆膜清洗剂清洁能力显著，与在用油完全相容，从压差、色度、漆膜指数等参数来看工业清洁剂起到了对机组滑油及液压油系统清洁效果，未对系统内在用油品和设备产生负面影响。更换后的高性能抗漆膜燃气轮机油各项性能优异，抗氧化性能突出，能够有效清除机组漆膜提高燃气轮机运行稳定性。

5 结语

通过使用工业系统清洗剂在线清洗漆膜和更换了含有极压剂的高性能抗漆膜燃气轮机油的方式，彻底清除了机组漆膜并杜绝再次产生，更换后的高性能抗漆膜燃气轮机油各项性能优异，抗氧化性能突出，提高了燃气轮机润滑系统效率及机组运行稳定性。证明该技术可以有效解决燃气轮机滑油漆膜导致设备可靠性降低的情况，值得进一步推广。

该技术方案的应用仍有进一步提升空间，例如针对国产机组的适用性研究、针对部分使用国产滑油的机组适用性及经济性评估；同时，该技术的应用长期有效性还未有更多确切数据，技术的研发升级仍有提升空间。希望抛转引玉，在石油及相关企业中引发技术革新和自主研发的热潮。