柳艷紅

（南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司檢修試驗分公司，廣東廣州 511440）

0 引言

蓄能電站的設(shè)備種類不多，主要設(shè)備是水輪發(fā)電機、調(diào)速器系統(tǒng)、尾閘液壓系統(tǒng)和空壓機等，這些設(shè)備均需要潤滑。潤滑對于部分設(shè)備十分關(guān)鍵，例如，水輪發(fā)電機軸瓦的潤滑、調(diào)速器系統(tǒng)使用的潤滑油。潤滑狀況的好壞直接關(guān)系到主機和調(diào)速器系統(tǒng)運行的可靠性和故障率。因此，設(shè)備的潤滑管理是設(shè)備日常管理的重要內(nèi)容，油液監(jiān)測被喻為設(shè)備潤滑管理的一雙“眼睛”[1]，利用好油液監(jiān)測技術(shù)對于設(shè)備的潤滑效果至關(guān)重要。近年，公司建立油品化驗分析室，主要負責(zé)日常主要設(shè)備運行油的檢測化驗。通過幾年實踐經(jīng)驗，油液監(jiān)測確實能從多方面幫助開展?jié)櫥芾?，從而降低設(shè)備因潤滑原因?qū)е碌母黝惞收虾屯C。

1 新油質(zhì)量把關(guān)

電站使用的潤滑油品主要是渦輪機油，水輪發(fā)電機軸瓦潤滑、調(diào)速器系統(tǒng)基本都使用渦輪機油，采購量較大。以往采購回的油品入庫后直接使用到設(shè)備上，未進行抽樣檢測。公司想確認采購的新油是否存在質(zhì)量問題，為此進行抽樣檢測。抽樣檢測發(fā)現(xiàn)不合格油品占比比預(yù)想中的要大，部分還是關(guān)鍵性能指標(biāo)不合格，主要問題體現(xiàn)在以下3 個方面。

1.1 關(guān)鍵性能不達標(biāo)

抽檢的渦輪機油樣品中，其中1 個樣品出現(xiàn)抗氧化性不合格，表現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)氧彈值很低，Ruler 測試中未檢測出酚類和胺類抗氧劑，見表1?？寡趸阅苁菧u輪機油非常核心的一項性能指標(biāo)，直接關(guān)系到設(shè)備的潤滑。例如，使用在水輪機軸瓦部位的渦輪機油如果抗氧化性能不足，就可能導(dǎo)致油品使用壽命縮短，甚至?xí)l(fā)燒瓦等嚴重故障。因此，渦輪機油的抗氧化性能不足是非常嚴重的質(zhì)量缺陷，不能在水輪發(fā)電機等關(guān)鍵設(shè)備中使用。

表1 抗氧化性不足的渦輪機油樣品

1.2 污染超標(biāo)

抽檢中發(fā)現(xiàn)1 個批次的渦輪機油出現(xiàn)泡沫特性嚴重超標(biāo)，污染度等級也超標(biāo)，見表2，這很可能是油品在調(diào)制過程中污染控制不到位導(dǎo)致的。這樣的油品使用到設(shè)備中也容易帶來問題，因為污染是導(dǎo)致油品劣化和設(shè)備磨損的源頭，油中的顆粒污染物不僅對油品相關(guān)性能產(chǎn)生影響，更重要的是污染度不合格的新油加入到設(shè)備中，很可能帶來設(shè)備的潤滑磨損問題。例如，摩擦副的異常磨損、液壓閥的卡澀等。

表2 污染超標(biāo)的渦輪機油樣品

1.3 添加劑元素含量異常

抽檢中還發(fā)現(xiàn)1 個批次的液壓油添加劑元素含量與該油品的典型值不符，見表3。液壓油中非常重要的一種添加劑是抗磨添加劑，最常用的是ZDDP。ZDDP 的含量可以從光譜元素中Ca、Zn、P 含量看出。抽檢樣品Ca、Zn、P 元素含量比該油品正常值低，而根據(jù)第三方檢測機構(gòu)的反饋，該油品為某大品牌公司的成熟產(chǎn)品，其添加劑配方一直很穩(wěn)定，不會出現(xiàn)檢測值這樣大的偏差，因而推測很可能是油中ZDDP 添加劑添加量不足導(dǎo)致。這從油品酸值指標(biāo)和最大無卡咬負荷PB上也能反映，新油酸值是油中酸性添加劑的度量指標(biāo)，ZDDP 就是一種酸性添加劑，該樣品酸值較正常值低了一半以上，這也能說明新油中ZDDP 的添加量不足。ZDDP 添加量不足帶來油品使用性能上的問題就是油品的抗磨性能打折扣，該樣品PB 較正常值也低一個數(shù)量級[2]。

表3 添加劑元素含量異常的液壓油樣品

從上述檢測發(fā)現(xiàn)的問題中也可以總結(jié)出，目前市場上質(zhì)量不合格油品的“造假”水平越來越高，通過幾項常規(guī)檢測指標(biāo)未必能發(fā)現(xiàn)問題。往往是某項關(guān)鍵性能指標(biāo)不合格或者打折扣，這對油品使用是較大的安全隱患，因而對于采購量較大且是主機使用的油品，有必要抽樣送檢第三方檢測機構(gòu)進行質(zhì)量判定。

2 設(shè)備潤滑磨損狀態(tài)監(jiān)測

油液監(jiān)測主要功能體現(xiàn)在對運行設(shè)備的潤滑磨損狀態(tài)進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)潤滑和磨損異常，避免出現(xiàn)更嚴重故障。國外統(tǒng)計資料表明：摩擦消耗掉全世界1/3 的一次性能源，約有80%的機器零部件都是因磨損而失效，50%以上機械裝備的惡性事故都起因于潤滑失效和過度磨損[3]。油液監(jiān)測相對于振動、溫度和噪聲等監(jiān)測手段而言是一項更前端的監(jiān)測，油液監(jiān)測可以探測到故障起始階段的“蛛絲馬跡”。以滾動軸承潤滑為例，如果軸承箱因密封不良導(dǎo)致外界顆粒污染物侵入，開始時通常不會影響軸承運行，此時檢測軸承的振動、溫度和噪聲通常也沒問題，但做油液分析可能會發(fā)現(xiàn)油液污染度等級超標(biāo)。這些顆粒污染物也會對軸承運行逐漸產(chǎn)生影響，影響方式通常是三體磨料磨損，即較硬質(zhì)的顆粒在軸承滾子和滾道間充當(dāng)磨料，久而久之可能會在軸承滾子或滾道上留下磨損痕跡，造成軸承局部異常磨損，進而可能帶來局部不平衡，進一步發(fā)展可能會導(dǎo)致軸承振動上升、噪聲、溫升等情況，發(fā)展過程見圖1，其中，A 是劣化起始點，P1是油液分析潛在故障點，P2是振動分析潛在故障點，P3是噪聲分析潛在故障點，P4是溫度變化潛在故障點，F(xiàn) 是功能故障點。從圖1 可以清晰看出油液監(jiān)測是比振動監(jiān)測、噪聲監(jiān)測、溫度監(jiān)測等更前端的故障監(jiān)測手段。因此，利用好油液監(jiān)測可以真正從源頭上避免相關(guān)故障發(fā)生[4-5]。

圖1 不同監(jiān)測手段在設(shè)備故障發(fā)展過程中的作用點

在蓄能電站設(shè)備多年監(jiān)測工作中也發(fā)現(xiàn)了類似情況，以調(diào)速器運行油監(jiān)測為例，以往監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)運行油漆膜傾向指數(shù)偏高，但其他指標(biāo)都無異常，故開始沒有引起注意。在接下來的一次取樣檢測中發(fā)現(xiàn)調(diào)速器運行油漆膜傾向指數(shù)繼續(xù)升高，并且破乳化度指標(biāo)開始不合格。由于調(diào)速器系統(tǒng)運行無異常，因此現(xiàn)場并沒有采取相關(guān)處理措施。在接下來的檢測中發(fā)現(xiàn)運行油的漆膜傾向指數(shù)繼續(xù)升高、破乳化度不合格、泡沫特性開始超標(biāo)，明顯看出油品劣化朝著更嚴重的方向發(fā)展。下一步可能會導(dǎo)致運行油的酸值開始升高，進而由于運行油中漆膜等氧化產(chǎn)物的積累堵塞閥件，導(dǎo)致調(diào)速器系統(tǒng)運行故障。現(xiàn)場果斷采取措施，采用精密過濾設(shè)備對調(diào)速器運行油進行過濾凈化處理，通過處理成功降低漆膜傾向指數(shù)等指標(biāo)?？梢耘袛嘁酝l(fā)生過的一些調(diào)速器閥件卡澀故障，肯定與前期油液監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)的異常沒及時處理有關(guān)。

3 主機運行油壽命評估

蓄能電站主機設(shè)備（水輪發(fā)電機、調(diào)速器）運行油采取結(jié)合大修的定周期換油或補油策略。后通過開展日常油液監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)部分主機設(shè)備運行油到了換油周期，油質(zhì)仍然良好，無異常，完全可以繼續(xù)使用。而另一部分主機設(shè)備運行油還未到換油周期就出現(xiàn)指標(biāo)異常的情況，往往是污染度等級、水分等指標(biāo)異常，這些指標(biāo)可以通過相關(guān)過濾恢復(fù)。已到換油周期而油質(zhì)依然良好的主機設(shè)備運行油能否可以使用到下一個大修周期，以及那些還沒到大修周期就已經(jīng)出現(xiàn)指標(biāo)不合格的主機設(shè)備運行油應(yīng)該通過何種方式恢復(fù)其性能指標(biāo)，就需要結(jié)合具體情況來分析。為此，對主機設(shè)備運行油開展全面性能評估項目，旨在評估主機設(shè)備運行油的剩余壽命大概值。該值不能通過運行油黏度、酸值、水分、污染度等常規(guī)監(jiān)測指標(biāo)得出，而是要檢測抗氧化性、抗乳化性等渦輪機油的核心性能指標(biāo)。

主機運行油壽命評估開展方式是在開展日常的運行油監(jiān)測基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)備大修對運行油按照“GB/T 7596—2017 電廠運行中礦物渦輪機油質(zhì)量[7]”標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的指標(biāo)進行全面的性能檢測。主機運行油日常監(jiān)測和壽命評估檢測項目見表4 和表5。相關(guān)檢測數(shù)據(jù)會結(jié)合第三方檢測實驗室龐大的行業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，得出運行油壽命理論計算值，開展流程見圖2。

表4 主機運行油日常檢測項目

表5 主機運行油壽命評估檢測項目

圖2 主機運行油壽命評估開展流程

4 結(jié)束語

潤滑對于蓄能電站設(shè)備十分重要，很多設(shè)備故障都與潤滑密切相關(guān)。潤滑管理是做好現(xiàn)場潤滑的關(guān)鍵，油液監(jiān)測在提升現(xiàn)場潤滑管理中具有獨特作用。充分利用好油液監(jiān)測技術(shù)，能將現(xiàn)場設(shè)備管理工作前移，即將更多的工作內(nèi)容投入在預(yù)防設(shè)備故障上，而不是設(shè)備故障后的維修上。這樣既能大大減少實際工作量，也能大幅降低設(shè)備維修成本。因此，油液監(jiān)測是蓄能電站設(shè)備管理中一項值得深入挖掘的技術(shù)。