离心压缩机润滑油颜色发白原因分析.pdf

用油全方位Application Guides离心压缩机润滑油颜色发白原因分析韩旭燕中国石油化工股份有限公司上海研究院2023June离心压缩机属于透平式压缩机，主要应用于石油炼制、大型化肥生产等行业，是重要生产工艺中的心脏设备，通常使用汽轮机油来润滑。第三期其对油品有抗氧化、防腐蚀、抗乳化等性能要求。在设备运行过程中，46高速运转产生大量的热量，温度的升高会加剧油品的氧化，严重时会导致漆膜产生，油品受到空气、水分、杂质等外部物质的影响，可能会发生油品氧化变质或形成乳化液，对设备润滑造成不良影响。离心压缩机在用油的油液监测一般参考NB/SH/T 0636L-T SA 汽轮机油换油指标以及GB/7596电厂运行中涡轮机油质量。压缩机油油品的颜色是衡量油品使用性能的一个最直接的外观质量指标。造成油品颜色发生变化的因素十分复杂，研究 1发现基础油中氮、硫和芳烃含量的不同，在热氧化过程中发生变色的情况存在较大差异，不同类型抗氧化剂的加入对油品的颜色也有影响。一旦油品在贮存或使用过程中发生了颜色变化，可能意味着其质量发生了变化，直接影响设备的正常运转，困扰工程人员的实际使用。某石化企业运行两台设备工况相似的离心压缩机（机组A、B），均选用同品牌同牌号汽轮机油，其中A机组在检修后运行1个月时，在回油管处观察到油品颜色发白，与该设备工况相似的B机组并未出现上述现象。两台离心压缩机工况相似，压缩介质不同，A机组主要压缩以异丁烷为主的C4气体，B机组主要压缩循环氢气体。回油管处油品情况如图1所示。从图1可以看到，现场A机组回油管处油品颜色发白，B机组回油管处油品为淡黄色。原因查找与分析润滑油的颜色发白，通常的原因是在使用过程中发生异常情况，如水分超标、泡沫性差等原因。水分的存在会导致部分添加剂发生变化，特别是极压抗磨剂、清净分散剂、防腐剂等是表面活性剂，与润作者简介：韩旭燕，硕士，助理研究员，现主要从事润滑油产品开发及应用工作。E-mail:用油全方位Application Guides压缩机油使用过程中出现颜色变化可能意味着其质量发生了变化某石化企业一台离心压缩机在检修后重装新油，运行一个月后出现油品发白现象。本文对该机组与另一台工况相似的离心压缩机使用的润滑油品新油及运行油进行了油品性能分析及运行油采样静置观察，确认该机组润滑油颜色发白的原因为油品空气释放性能受到影响，油中夹带大量细小气泡导致。2023June滑油混合后，会形成乳浊液，在泵杂质而导致气泡发白的现象 2)。的搅拌作用下，短时间便会导致油油品性能分析品颜色发白；油品在设备中运行时，对两台离心压缩机使用润滑油可能由于回油压力过大、油中混有品的新油及运行油进行分析，重点从水分、抗乳化、抗泡性能、空气释放性能等几个方面进行油品颜色发白原因分析。新油指标参考GB11120涡第三期47AA#E用油全方位Application Guides轮机油产品质量指标要求，水分、抗乳化指标参考NB/SH/T 0636L-T SA 汽轮机油换油指标，泡沫性能、空气释放性能参考GB/T7596电厂运行中涡轮机油质量技术指标要求。水分指标分析对两台机组新油及运行油水分含量进行分析，结果见表1。表1数据显示，A机组与B机组新油及运行油水分含量介于1020 mg/kg之间，满足新油及运行油指标，为油品正常的水分含量，因此可以排除水分对油品颜色的影响。抗乳化指标分析对两台机组新油及运行油抗乳表1两台机组新油及运行油水分含量分析2023GB11120项目质量指标June水分/(mg kg-1)表2两台机组新油及运行油抗乳化指标分析第三期GB11120项目质量指标48抗乳化性(40-37-3 mL,54 )/m i n表3丙两台机组新油及运行油泡沫性能分析GB11120项目质量指标泡沫性（倾向/稳定性）)/(mL/mL）24 93.5 后2 4注：1）为不同批次产品之间差异。化指标进行分析，结果见表2。表2 数据显示，A机组与B机组新油及运行油抗乳化均为10 min，满足新油及运行油指标，运行油抗乳化性能保持良好，油水可以快速分离，因此可以排除油品乳化对颜色的影响。抗泡性能分析对两台机组新油及运行油泡沫性能进行分析，结果见表3。表3数据显示，A机组与B机组新油泡沫性能优异，两机组运行油泡沫性能较新油有一定上涨，但属于正常运行油范围，并且在回油管视窗处未观察到泡沫现象，排除了抗泡性能对油品颜色的影响。空气释放性能分析对两台机组新油及运行油空气新油NB/SH/T0636换油指标A机B机20014A机1510A机450/020/01)50/020/0450/010/0释放性能进行分析，结果见表4。表4数据显示，两机组新油和运行油的空气释放性能均分别满足新油指标要求和运行油指标要求，但A机组运行油空气释放值为8.3min，结果偏高，且较新油有明显上涨。由此推测，油品颜色发白是由于运行中的油品空气释放性变差，含有大量的夹带气泡，导致油品颜色发白。因此进一步对现场采集的油样进行外观分析。运行油静置试验对现场采集的运行油样进行静置，静置不同时间后对油品的外观进行观察，考察油品中的夹带泡沫对油品外观的影响。现场采集两台机组运行油，采运行油试验方法A机B机141 000新油NB/SH/T0636换油指标B机10新油B机25/01)10/020/010A机4010运行油GB/T7596运行油指标500/10100/10500/1017运行油B机10A机B机120/0230/020/030/080/0220/0GB/T 7600试验方法GB/T 7305试验方法GB/T 12579用油全方位Application Guides表4两台机组新油及运行油空气释放性能分析项目A机空气释放值(50)/min5注：1）为不同批次产品之间差异。集样品后5min及30 min后观察油品外观，并与新油外观进行对比，结果见表5。表5显示，采样5min内观察油品外观，A机组运行油浑浊，不透亮，充满细小气泡，颜色发白；30 min后观察油品外观，其变得清澈透亮，只有极少量细小气泡存在；采样时间超过2 4 h后观察外观，为淡黄色清澈透亮无气泡状态。B机组运行油一直处于清澈透亮无气泡状态。由此可知，A机组在用润滑油颜色发白，是由于油品中夹带大量细小泡沫所导致，放置较长时间后，细小夹带泡沫析出，油品恢复到清澈透亮状态。原因确定综合上述分析可知：A机组使用的润滑油新油颜色呈淡黄色，水分、抗乳化、抗泡指标无异常，不是造成油品颜色发白的原因。通过对不同采样时间的油品外观进行观察，结合A机组和B机组两台机组新油及运行油空气释放性指标结果进行分析，A机组回油管视窗处观察到的油品颜色发白现象是由于A机组运行油空气释放性变差，油中气体较难分离逸出，从而夹带的大量微小气泡导致 3。新油GB11120质量指标表5不同时间观察两机组油品外观项目A机新油外观情况采样后5min（现场记录）外观情况采样后30 min（现场记录）外观情况运行油(采样时间 2 4 h)外观情况润滑油空气分离性能解析润滑油中空气形态及析出时间进入润滑油中的空气按照气泡的大小可以分为4种形态：游离空气、泡沫空气、夹带空气和溶解空气。运行油GB/T7596运行油指标B机2.81)3.31)试验方法A机B机108.3运行油清澈透亮无气泡清澈透亮无气泡浑浊，不透亮，充满细小气泡清澈透亮无气泡清澈透亮，有极少量细小气泡清澈透亮无气泡清澈透亮无气泡清澈透亮无气泡其中，游离空气和泡沫空气气泡通常直径较大，可依靠自身浮力以及润滑油的消泡性能自然析出。溶解空气溶解于油液的分子结构中，尺寸非常小,直径通常在0.1mm左右 4,它对油液的物理性质和油系统的运4.7SH/T 0308B机2023June第三期49用油全方位Application Guides行没有明显影响。而夹带空气通常指在强烈的搅动下产生的细小气泡，它们以直径 0.2 5 0.5 mm的球状大量悬浮于油液内，由于黏性曳力作用，夹带气泡上浮速度很慢，依靠自身浮力很难从油中析出。油中空气的释放时间主要取决于油中气泡的上升速度，而上升速度与液体的黏度，气泡的直径、气液两相的密度差和气泡的稳定性有关，气泡的稳定性与其表面张力有关 45。马晓霞 6 给出了油中不同直径气泡上浮1m所需时间的分布图，如图2 所示。由图2 可见，气泡析出时间随着直径的增大而迅速减小。当油品中夹带大量细小气泡时，气泡从油品中析出需要较长的时间，如果油2023品在油箱中停留时间不够，夹带空气就会充满整个润滑系统。June润滑油空气释放性能的影响因素油品氧化、混入其他溶剂、极性污染物、添加剂降解、水分污染第三期均可能导致油品和气泡的表面张力降低，较低的表面张力使气泡变得细小而悬浮于油中，造成空气释放50性变差。回油管设计不合理以及系统密封泄漏等，都可能会造成空气或者压缩机介质气进入润滑系统中。有研究表明提高温度，降低润滑油的黏度以及降低液面上的压力，都可以增大油中气泡的上升速度，从而加快润滑油内气体的析出 7.8 。结论与建议对某石化企业的两台工况相似的离心压缩机组使用的汽轮机油新油及运行油进行分析，查找A机18122组运行油发白的原因，综合油品理化性能分析及现场运行油静置观察的结果，认为该现象系A机组运行油空气释放性变差，夹带大量细小泡沫所致。油中含气会对设备运行造成一系列负面影响，建议从减少进气和促进排气两方面进行改善：（1）检修时应对油系统进行彻底清洗，大修后装新油之前用同性质的油进行循环冲洗；加强离心压缩机的密封条件，防止介质气进入到润滑系统中；回油速度不宜过高，进入油箱的回油管应浸至液面以下，防止回油冲击液面形成溅射和泡沫，减少夹带空气进入油系统。（2）适当提高油箱温度，可降低油品的黏度，增大油中气泡的上升速度，促进油中气体快速析出；建议对油箱进行扩容改造或者降低油品在润滑系统中的循环倍率，延长润滑油在油箱的停留时间，使油品中的夹带气泡有足够的时间排出。参考文献1费逸伟，卞森，彭兴隆，等油品颜色变化研究进展.化工时刊，0.20.40.80.81.01.21.4图气范上手时同随其直屋的直化曲鞋2016,30(6):49-52.2尚俊法.空压机润滑油颜色泛白有泡沫的原因分析 .氮肥技术,2015,36(6):42-43.3孙大新.汽轮机油空气分离性能的初步探讨.液压气动与密封，2017,(6):36-39.4Marianne Duncanson.Effects ofPhysical and Chemical Properties onFoam in Lubricating oils JJ.LubricationEngineering,2003,(3):9-13.5张继铭，马晓霞，冀宏，等.液压油箱中液压油掺混气泡的气液两相流研究.甘肃科学学报，2 0 19,31(1):108-112.6马晓霞.液压油箱内气液两相流动特性与气泡分离的研究 D.兰州:兰州理工大学，2 0 15.7周文亮，张增明，徐仕海，等.浅析核电汽轮机润滑油中气泡的特征及影响.热力透平，2 0 18，47(4):273-277.8童宝宏，陈武，张国涛，等.气泡夹带对壁面油膜流动特性的影响 .热力透平，计算力学学报,2022,39(6):786-792.1.81.82022