涡轮机油质量控制关键点探讨

摘要：涡轮机油新国家标准GB11120-2011较旧国标GB11120-1989相比，新增了几项指标，其中新增的清洁度指标给生产过程质量控制增加了难度，同时抗乳化性能一直是生产过程中不易控制的质量指标。抗乳化、清洁度可作为涡轮机油质量控制关键点，对影响抗乳化、清洁度两项指标的主要因素进行分析，提出一些质量控制措施。

关键词：油；涡轮机油；汽轮机油；质量；质量控制

0 引言

涡轮机油新国家标准GB11120-2011于2012年6月1日起实施，与旧国标GB11120-1989相比，新增了清洁度、旋转氧弹、过滤性、油泥指标，其中新增的清洁度指标给生产过程质量控制增加了难度，同时抗乳化性能一直是生产过程中不易控制的质量指标。根据实际生产经验，我们认为涡轮机油产品生产过程中质量关键控制指标是抗乳化性能、清洁度两项指标。其他各项指标按工艺技术配方要求生产，基本均能符合要求。本文对涡轮机油生产过程中影响抗乳化性能、清洁度的主要因素进行分析，并提出一些质量控制措施。

1 影响抗乳化性能的主要因素及控制措施

1.1原材料质量控制

1.1.1基础油质量控制

基础油作为调和涡轮机油的主要原材料，比例达到99%，其性能好坏直接影响到产品质量优劣。表1是不同批次TSA46（A）抗乳化与基础油抗乳化之间的关系。

因此，对调和涡轮机油所用的基础油进行入厂抗乳化性能检测可作为质量控制关键点，必须选用抗乳化性能优异的基础油，否则极易出现抗乳化不合格情况。

1.1.2复合主剂质量控制

目前基本都采用复合主剂调和涡轮机油，虽然加剂量不大，但其质量好坏对涡轮机油产品的质量起决定作用，如铜腐、锈蚀、氧化安定性等指标优劣基本取决于复合剂性能。

实际生产中经常遇到一种抗乳化不合格情况：对按配方调和出的TSA（A）立即采样分析，抗乳化合格，但储存一天后重新分析油样，发现抗乳化不合格。经过补加适量的抗乳剂后，立即采样分析结果合格，但过一段时间重新分析抗乳化变为不合格，有时仅仅放置2-3小时后重新分析抗乳化即变为不合格。这种抗乳化回升现象具有较强的隐蔽性，存在较大的质量风险，稍不注意产品将流向市场。出现这种质量不可控现象的原因是多方面的，其中复合主剂质量不稳定因素影响最大。

由于不同批次复合主剂在复配过程中受复配工艺、生产波动等影响，实际复配的抗乳剂比例可能有所不同，存在个别批次复配的抗乳化剂比例偏低，或抗乳剂在包装桶内有部分沉降，如果使用该批次复合剂调和涡轮机油时再遇到其他不利因素，极易出现上述抗乳化回升现象。对于此种情况，可以通过补加不同种类的抗乳剂改善其抗乳化性能，而不能继续加入与复合主剂中匹配的抗乳化剂，否则会因为同种抗乳剂剂量过大而影响其抗乳化性能[1]，当然对选用的抗乳剂及加剂量需要先做好实验室小调试验进行考察。

除要求添加剂供应商采取措施保障复合剂质量外，企业应采取以下质量控制措施：对入厂的涡轮机油复合剂必须检测其抗乳化、液相锈蚀（合成海水）两项指标，对于不符合质量要求的坚决予以退货。检验方法：将一定剂量（配方要求比例）复剂加入到某轻质基础油中，测定其抗乳化性能和液相锈蚀（合成海水），要求抗乳化（54℃，40-37-3ml）不大于20分钟、液相锈蚀（合成海水）无锈。同时应在实验室按配方进行小调试验，考察所调油品抗乳化性能稳定性。

2调和工艺优化及控制

目前大罐调和仍然是生产涡轮机油的主流方式，其主要作业过程为将各种基础油、添加剂先后泵入调和罐内，蒸汽盘管加温，脉冲搅拌一定时间后采样分析。

2.1添加剂加入方式、顺序优化

大罐脉冲调和工艺的添加剂加入方式一般有两种。第一种：采用传统的加剂方式，即先加入一定量的基础油，再通过地槽或抽提单元加入复合主剂，随后用适量基础油冲洗，再加入其他辅剂，最后加入余下的基础油组分，加温同时开启搅拌。第二种：先在母液罐中分别将复合主剂、抗乳化剂用轻质基础油稀释成母液，再将母液泵入调和罐，该方式主要是改善了复合剂、抗乳化剂的加入方式，使其连续分散于油中。

对按第一种加剂方式调和生产的涡轮机油分析结果进行统计，发现较多批次产品出现抗乳化不合格现象。为了提高涡轮机油产品的一次调成率，我们对加剂方式按第二种方式进行了优化，主要优化措施为：先在调和罐中加入一种基础油组分，当液面达到加热盘管高度时开启蒸汽加温，同时开启脉冲搅拌，此时开始加入抗乳剂母液，用适量基础油冲洗管线，再加入复合主剂母液，同样用适量基础油冲洗管线，最后加入其他辅剂及余下基础油组分。在此种加剂方式中复合主剂、抗乳剂均先用轻质基础油稀释成母液，稀释比分别为1：3、1：150。加入添加剂母液时一定要控制好进料速度，脉冲搅拌不能中断，以确保各种添加剂组分能较好地分散于油中。加剂量很少的抗泡剂最后加入，原来通过调和罐顶部一次性加入，现改为通过微型计量泵缓缓注入进料管线中，设定好注入速度，可通过DCS控制，这样抗泡剂随其他原材料组分一起缓缓加入，如同打“点滴”一样，可以确保抗泡剂能较好地分散于油中，在改善抗泡性能的同时降低其对空放性能的影响。

复合剂母液、抗乳剂母液的加入顺序主要依据搅拌方式而定。如果采用侧向机械搅拌，因其搅拌效果温和，建议先加入抗乳剂母液，后加入复合剂母液，因为大罐调和进料基本是从调和罐底部加入，先加入的物料在后加入物料的冲击下会较快流动，从而加快其在整个油品中的分散速度，可有效避免其沉降于罐底，有利于保障产品质量。如果采用脉冲鼓泡搅拌，由于搅拌激烈，复合剂母液、抗乳剂母液先加哪种均可，实际生产中可以根据过程控制情况灵活掌握。几种添加剂进料间隙均用适量基础油冲洗，可以避免添加剂之间由于局部浓度过高相互接触反应而降低其功效。配制母液应遵从“用多少调多少，每次用完”的原则。在配制抗乳剂母液时，先在母液罐中加入适量轻质基础油，开启加温及搅拌，再从顶部缓缓加入抗乳剂，确保其较好地分散于油中，注意控制温度在（55±5）℃，不能超温，否则极易破坏抗乳剂的分子结构，影响其效果。

另外，油品调合完成后，利用循环线将罐内油品进行循环，可以解决部分添加剂可能沉降在储灌出口到阀门间的一段管线内导致的不合格情况，这种情况常发生在锥形调和罐中，因锥形罐的出口管线是垂直的，进料时较重的添加剂比较容易沉降到这一段管线中，之后的搅拌较难将该部分带出，从而影响油品质量。

实际生产表明，以上工艺优化控制措施对于保证涡轮机油抗乳化性能合格稳定具有很好效果。

2.2 实现专罐调和专线灌装

由于涡轮机油复合剂中的防锈剂组分属偏酸性，而液压油复合剂中的防锈剂组分属偏碱性，两者相互混合时易出现白色浑浊物。内燃机油中的清净分散剂多属表面活性剂，对油品抗乳化有较大的负面影响。因此，在调和涡轮机油时一定要采用专罐专线，避免受到液压油、内燃机油及其他油品的混油污染而影响油品抗乳化性能。

另外，储罐清罐后，调和前需要用基础油对储罐及管线进行清洗，分析清洗油的抗乳化性能，如不合格需再次清洗，也是避免抗乳化不合格的一项重要质量控制措施。

3影响包装成品清洁度的主要因素及控制措施

新国家标准GB11120-2011要求TSA（A）清洁度不大于-/18/15（GB/T 14039），而且属于批批检验。生产过程中影响油品清洁度的主要因素有半成品清洁度、灌装过滤工艺、包装物清洁度。采样过程也可能会影响清洁度结果，这里不做讨论。

3.1半成品清洁度的影响及控制措施

半成品清洁度好坏主要由原材料清洁度及储罐清洁度决定。严格控制基础油、添加剂原材料杂质含量及定期清罐可以减少调和罐中半成品杂质含量，对罐底油样定期采样监测，一旦发现油泥杂质较多情况应立即组织评审并采取可行措施，如清罐或将罐底油倒空同时用基础油进行清洗。

如果半成品杂质含量较高，则会加大后续过滤负荷，增加包装成品清洁度不达标风险。实际生产中，对罐样采样分析清洁度指标，要求达到标准规定的-/18/15要求，当然采样的部位对分析结果有一定影响，所以要严格采取上中下样品进行混合。如果罐样清洁度超标但不严重，此时可以直接灌装生产，不要因为该项指标不合格去补调，因为清洁度指标不合格一般不易回调实现，有条件的可以通过罐外循环线循环滤掉部分杂质，一般罐外循环泵前加装篮式过滤器，过滤精度为20目，企业可以根据自身情况对涡轮机油调和罐增加过滤精度稍高的过滤设备，如采用50微或25微甚至精度更低的过滤袋。如果罐样清洁度超标严重而直接灌装可能导致包装成品清洁度不达标，当然调整好灌装过滤工艺精心操作也可能生产出清洁度达标的产品。企业应当根据实际情况，制定相应质量控制措施，如：当半成品清洁度连续三批超标时，需要认真分析原因，按前述对罐底油样采样监测并评审。

3.2灌装过滤工艺的影响及控制措施

目前油灌装过滤方式普遍采用篮式过滤器+自清洗过滤器+三级滤袋过滤。篮式过滤器过滤精度为20目，主要对油品中较大杂质进行拦截，保护泵体设备，篮式过滤器需要根据处理量适时人工打开清洗；自清洗过滤器过滤精度一般在100～3000um，不需外接任何能源就可以自动清洗过滤，实现自动排污，从而减轻后续过滤器过滤负荷；三级过滤器采用串联方式联接，滤袋材质为无纺布，不同生产厂家的过滤袋均有不同的过滤效率，一般在85%～98%之间，过滤精度的选择需要根据油品黏度、灌装温度、灌装压力等情况进行摸索。选用合适的过滤方式、过滤精度，摸索适合自身的灌装过滤工艺参数对于提高包装成品清洁度具有积极意义。

以某企业为例，其灌装过滤工艺试验情况。

因此，可以采用方式1的过滤精度，即25-1-1um，当灌装量达到300t时更换过滤袋。当然，当罐内油品清洁度较差而不能清罐处置时，需要提高过滤袋的更换频次。更换过滤袋时需要注意保持环境清洁，同时对更换后灌装的第一桶包装成品进行取样分析，可以对更换滤袋过程进行一定程度的监控，督促员工精心操作。

由于过滤袋的材质决定其为相对过滤，而非绝对过滤，过大的灌装压力会促使部分较大颗粒杂质透过滤袋，因此需要严格控制灌装压力，如采用变频齿轮灌装泵，设置回流管线，避免压力超高而增加滤袋前后压差，也是提高包装成品清洁度的重要措施。

由于涡轮机油生产过程中抗乳化存在不稳定情况，并且生产过程中影响油品清洁度的因素较多，甚至存在较多的不可控的偶然因素，因此首件分析作为包装成品质量控制关键点意义重大。鉴于TSA（A）产品抗乳化可能回升及影响清洁度因素较多的情况，在TSA（A）灌装首件检测项目中需要增加对抗乳化、清洁度的检测，且每次灌装需要检测首件、中件、末件，中件、末件检验项目均与首件相同。如果本次灌装品种牌号与前次不同则需顶线，当顶线油量合适时，则首件产品即代表罐内油品；如果本次灌装品种牌号与前次相同则无需顶线，此时需要对管线存油量进行计算从而确定代表罐内油品的“首件”桶数，对该桶产品进行首件分析，此项措施可以有效避免由于管线存油合格而罐内油品质量突变（如蒸汽盘管内漏）带来的重大质量风险。每次大量灌装前先少量灌装，如8桶或10桶，具体数量可计算调和罐至灌装机之间管线存油量，要确保少量灌装的包装成品中有能够代表罐内油品的产品。对先行灌装的包装成品进行首、中、末件分析，全部合格后方能继续灌装，之后大批量灌装的产品同样按首、中、末件进行质量控制。更为苛刻的质量控制措施有：当因故停止灌装4h以上继续灌装时，需要进行首件分析。

对灌装产品进行两次首中末件质量控制初看耽搁时间浪费分析资源，实际效果看对于避免重大质量事故具有极为重要意义。

3.3 包装物清洁度的影响及控制措施

包装物的清洁度将直接影响包装成品的清洁度，即使半成品清洁度及灌装过滤工艺控制很好，如果包装物清洁度超标，则会全功尽弃。

现在很多钢桶制造商能够生产出200L高清钢桶，主要是对钢板进行磷化内涂，成本虽略有增加，但会满足对于清洁度有要求油品的灌装储存。企业应开发并选用信誉度较好的钢桶制造商，同时对每批200L高清钢桶入厂时检验其清洁度是否满足要求，一般要求入厂验收清洁度至少达到NAS8级，否则难以满足产品最终要求。

除了对200L高清钢桶进行严格入厂验收质量控制外，还应要求灌装操作人员在上桶前对每只钢桶桶内进行目测检验，发现异常立即挑出并报告，同时现场不宜开启太多的钢桶。灌装生产厂房应保持环境清洁，避免空气中细小尘埃颗粒进入桶内影响产品质量。由于200L高清钢桶采用磷化膜内涂处理，应在15天内使用完，如超出15天内磷化膜部分可能会产生锈蚀现象，企业应根据生产订单计划购买，用多少买多少且每次用完。

有企业对200L钢桶外部、内部分别进行清洗：外部用循环净化风吹扫清洗，内部用高清洁度油品通过自动控制系统实现自动清洗，同时在清洁的作业环境下灌装生产，最终包装成品油清洁度可达NAS6级的高清要求，对产品清洁度有更高要求的可以考虑建立此自动化灌装工艺[2]。

有专家建议使用200L塑料桶替代200L高清钢桶，由于200L塑料桶采用高密度聚乙烯塑料粒子生产，具有刚性大、抗磨损、无锈、耐环境应力开裂等特点，可以有效提高油品清洁度，综合成本各项因素考虑应该是不错的选择。

4结论

（1）涡轮机油生产过程中质量控制关键指标有抗乳化、清洁度两项指标。

（2）影响抗乳化的主要因素是：基础油、添加剂质量和调和工艺。选用抗乳化性能较好的基础油是生产涡轮机油的前提条件，对复合剂严格入厂检测，按技术配方进行小调试验，考察油品的抗乳化性能稳定性，可以从一定程度上避免生产中出现抗乳化性能不稳定情况发生。优化添加剂加入方式及顺序，改善其分散性，将抗乳剂、复合剂按一定的稀释比稀释成母液，同时专罐调合专线灌装，可以提高涡轮机油抗乳化稳定性。

（2）影响清洁度的主要因素是：半成品清洁度、灌装过滤工艺和包装物清洁度。控制好半成品清洁度，依据自身工艺情况选择合适的灌装过滤工艺，摸索合适的过滤工艺参数，严格控制灌装压力，达到安全灌装量即更换过滤袋，可以有效保证包装成品清洁度。对一批产品分两次灌装且均采取首、中、末件分析质量控制，对包装物质量进行入厂检验质量控制，对于保证涡轮机油质量具有重要意义。

参考文献：

[1]刘丽华，方宏彬，罗宇.长寿命汽轮机油生产工艺控制要点[J].油，2010，25（5）：40-43.

[2]甘炜，刘鹤超，信怀志，等.高清洁度油自动化灌装工艺的建立[J].石油商技，2009（2）：59-63.