科研成果

火力发电设备润滑油脂开发及监测技术

发布时间:2015-12-25 08:32


一、概述

火力发电设备安全稳定运转是保障电力供应的前提,而润滑油脂是火力发电设备正常运转不可或缺的条件。随着火电设备向大型化集成化发展,对系统设备的润滑要求越来越高。火电设备的各子系统中包含了大量的运动机械,比如:汽轮机、汽轮机液压油的调节系统、变压器、风机等,其工作多是高速重载、导电等苛刻工作条件,润滑油脂是确保此类运动设备高效运行的关键。

国家火力发电工程技术研究中心润滑技术研究所结合电力系统设备润滑油脂的独特性,考虑其长远发展需求,研发了具有独立知识产权的大型火力发电机组专用高性能、长寿命、高载荷、低摩擦高效节能专用润滑油脂、电力输送用高性能电力复合油脂,并组建润滑油脂监测机构、培训电力行业的润滑与监测专业技术人才。

二、平台简介

电力设备包括火电设备和输变电设备,随着发电机组功率的提高,对发电机组和电力传输设备的要求越来越高,对传动部件,其运动副的工况多为高速、重载、带电等。润滑无疑是确保此类运动设备高效、稳定和安全运行的关键。

1、    电力设备润滑油脂开发平台

(1)   火电设备润滑油脂,完成了具有自主知识产权的高性能、大载荷、长寿命、环保的火电设备系列轴承油脂,其各项指标达到和超过了国外同类油脂的技术标准。


在电厂混流泵应用轴承脂

(2)   完成了具有自主知识产权的环保型高性能系列电力复合油脂,可以满足带电状态下的电力设备的稳定运转,其各项指标达到和超过了国外同类油脂的技术标准。

220KV输变线电触头用电力复合脂

3)完成了具有自主知识产权的高性能减碳环保复合抗磨和减摩剂,满足电力设备的减摩和抗磨需要。

2、    电力设备用润滑油脂监测和检测平台

(1)   电力设备中有很大一部分故障与润滑和冷却有关,润滑监测是通过定期检验在用油脂来早期预测润滑油脂的性能,来预测设备的工作状态,避免可能发生的设备事故;

2)电力设备润滑状态监测技术及其在设备管理中的应用技术培训。

三、技术简介

1、火力发电设备用润滑油脂的研发

本研究所充分考虑国内火电厂的工况条件(温度、湿度、环境气氛和设备的受载条件)下,制备可以满足不同使用条件的高效、长寿命润滑油脂。利用研究所的润滑油脂综合监测试验平台,研究载荷、频率、振幅、温度和湿度变化对润滑性能的影响,考察润滑油脂的摩擦学性能,揭示润滑油脂在火电设备这种高温、高湿度环境条件下的润滑油脂运行机制,为研制高性能、长寿命润滑油脂提供保障。研究所针对火电厂和输变电用润滑油脂开展了多方面的研究工作,目前针对火电厂的在用油脂,如汽轮机油、、抗燃液压油、轴承脂和电力复合脂都有良好的研究基础和系列高性能润滑油脂。

1)基础油是润滑油脂的基础

润滑油脂的70-99%是由基础油组成,因此基础油性能的优劣,决定了润滑油脂性能的好坏。目前使用的基础油分成两大类:矿物油(原油炼制)和合成油(化学合成)。基础油是成品润滑油脂的主体,对于润滑油液性能至关重要,它提供了润滑油脂最基本的闪点、密度、挥发性、高低温等物理性能,还决定了润滑油脂的润滑、冷却、抗氧化、抗腐蚀、黏温性、氧化安定和对添加剂的感受性性等润滑油脂的使用性能。由于合成油比矿物油具有更好的理化性能和抗氧化、高低温和高的粘度指数等优异性能,高端润滑油脂多采用合成油作基础油。鉴别基础油的方法有很多,浓硫酸显色法、加热法、烘干法、放置法、理化测试法、仪器分析法等等。可以助油企选择合适的润滑油脂基础油。

2)添加剂是润滑油脂性能的关键

在配制润滑油脂时以基础油为核心,根据需要添加不同的功能添加剂保证其特殊性能。绝大多数情况下,基础油是不能满足设备润滑要求的,所以要添加各种添加剂如抗磨、抗氧添加剂以满足特定性能要求。近年来,各种高性能添加剂,包括世界各大添加剂跨国公司,如路博润、润英联、雅富顿、雪佛龙等,都在中国设厂或有销售点,调油厂商可以在世界范围内选择添加剂,添加剂的选择有趋同的趋势。因此基础油的选择就变得越来越重要。同时,由于新种类基础油不断推出,其组成结构、溶解性能及其他理化性能指标都有明显的变化,沿用以往的配方和调配工艺,不能满足要求,有些添加剂不溶于加氢基础油或有些性能不匹配。新基础油与各种新型添加剂的合理配伍是目前开发设备用油的技术关键,需要不断探索和总结。

2、火力发电设备监测平台

1)火电设备用油脂离线故障诊断和监测

火电设备油液监测技术是将化学分析技术、润滑油品技术、设备润滑技术有机结合起来的工程技术,它包括润滑油品理化性能监测、润滑油污染控制和磨损监测。主要监测润滑油自身的油质变化,主要包括:粘度、总酸值或总碱值、破乳化时间、闪点、水溶性酸碱、水分、机械杂质等。另外可利用红外光谱检测技术监测润滑油的衰化变质情况,通过对新油与运行油的红外光谱图差别比较来测定油液的污染及化学变化。通过光谱分析可以检测润滑油中添加剂成份及含量。

污染物的含量和组分分析,可通过润滑油中磨损金属成分、含量、磨损金属颗粒形态、润滑性能等来检测。润滑油检测主要包括润滑油品质和润滑油中微粒检测两方面。润滑油中微粒检测技术包括颗粒计数、光谱分析、铁谱分析和磨屑分析等。一般油液经过颗粒计数分析之后,根据分析出颗粒大小与分布的数据再选择采用光谱分析技术还是铁谱分析技术,进一步对油中微粒元素进行定量分析。运行中的润滑油中微粒的主要来源是机械磨损和污染,通过对油中微粒的检测分析可以得到如下信息:

Ø  磨损微粒总量:通过它可以判断磨损处于什么阶段;

Ø  微粒尺寸:可以判断磨损的严重程度;

Ø  化学成分:可以判断磨损部件、故障的位置;

Ø  微粒形态:可以判断磨损类型,是疲劳磨损或粘着磨损等。

2)火电设备润滑油污染度在线检测

对润滑油污染度进行检测是了解火电设备工况的重要方法之一,在线仪器的设计要遵循使用方便,价格低,具有高的分辨率和高的效率的要求。通过对国内外现有油液污染度检测方法和检测仪器的性能的分析比较,在众多测试方法中,油液污染度光学检测系统具有非接触、抗干扰、不受温度、电磁影响等优点,在在线油液检测领域具有极好的应用前景,是污染度测量中最具生命力和应用前景的方法,将该方法与计算机技术相结合,可以实现对油液污染度快速、准确的测量。

四、联系方式

联系人:夏延秋

电  话:010-61771041

Emailxiayq@ncepu.edu.cn

地址:北京市昌平区回龙观镇北农路2号华北电力大学

邮编:102206


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