阅读说明：本技术 一种从摩擦性能角度判断汽轮机油使用性能的方法 (Method for judging service performance of steam turbine oil from friction performance perspective ) 是由 张继平 戴媛静 张晨辉 于 2019-07-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种从摩擦性能角度判断汽轮机油使用性能的方法,把SRV试验用试盘打磨平整,超声清洗试盘和试球；在SRV试验机上安装试球和试盘,将试油滴到试盘上,在合适试验条件进行试验；试验结束后,清洗试盘,使用金相显微镜测量试盘磨斑宽度,使用三维白光干涉仪测量试盘磨斑深度和磨损体积；在用油磨损体积是新油磨损体积的2.5倍以上时,判断油品存在较为明显的劣化趋势,需要对油品进行干预。本发明有效的解决了现有技术中,无法判断机油的摩擦性能的问题。(The invention provides a method for judging the use performance of steam turbine oil from the angle of friction performance, which comprises the steps of polishing a test disc for an SRV test to be flat, and ultrasonically cleaning the test disc and a test ball; installing a test ball and a test disc on an SRV tester, dripping test oil on the test disc, and testing under proper test conditions; after the test is finished, cleaning the test disc, measuring the width of the grinding spot of the test disc by using a metallographic microscope, and measuring the depth and the wear volume of the grinding spot of the test disc by using a three-dimensional white light interferometer; when the abrasion volume of the used oil is more than 2.5 times of the abrasion volume of the new oil, the oil product is judged to have a more obvious deterioration trend, and the oil product needs to be intervened. The invention effectively solves the problem that the friction performance of the engine oil cannot be judged in the prior art.)

一种从摩擦性能角度判断汽轮机油使用性能的方法

技术领域

本发明属于润滑油检测技术领域，尤其是涉及一种从摩擦性能角度判断汽轮机油使用性能的方法。

背景技术

汽轮机油尤其是电厂使用的汽轮机油对使用寿命的要求比较高，目前大部分电厂参照GB/T 7596-2017《电厂运行中矿物涡轮机油质量》来判断在用油的性能优劣。这个标准中所列项目均为理化指标，如粘度、酸值、开口闪点、抗泡沫性、旋转氧弹、抗乳化、颗粒污染等级、抗氧剂含量等。这些指标反映油品理化性能的下降程度，但不能反映油品摩擦磨损性能的变化。

随着汽轮机技术的进步，汽轮机的工作参数逐步提高，蒸汽压力从10MPa提高到32MPa，蒸汽温度从450℃提高到600℃。这些变化导致汽轮机油的工作温度升高，对油品的氧化稳定性要求提高。另外，随着蒸汽压力提高、汽轮机轴系变长、流体密封间隙变小，汽轮机更容易发生动力学故障，如碰摩、油膜涡动等，这些对汽轮机油的抗氧化和摩擦磨损性能提出了更高的要求。

为了节约成本和保证汽轮机组正常运转，电厂使用的汽轮机油一般不会更换，这就要求汽轮机油性能稳定，尤其应具备较长的使用寿命。但是随着时间的推移运行中的汽轮机油可能会出现性能劣化的问题，不但理化性能下降，还可能导致摩擦性能变差，加剧轴瓦的磨损。通常电厂会定期采集油样进行分析，以确认油品的性能是否满足使用要求。

表0是GB/T 7596-2017电厂运行中矿物涡轮机油质量。从表0中可知，所有检测项目均为理化性能，没有涉及摩擦性能。

表0电厂运行中矿物涡轮机油质量

通过摩擦系数、磨损体积等数据，摩擦性能可以更加直观的体现油品使用性能的优劣，且能减少检测项目。

如果仅从理化性能评价在用油，可能出现理化性能满足质量要求，但摩擦磨损性能下降明显的问题，因此有必要选择合适的试验条件评价在用汽轮机油的摩擦磨损性能。结合汽轮机油理化和摩擦磨损性能的变化判断其润滑状态，采取必要措施保证汽轮机的有效润滑。

由于汽轮机油不含极压抗磨剂，使用四球试验无法判断新油和在用油的摩擦性能，其承载能力和抗磨损性能几乎无差异。因此需要使用其他方法加以判断。如何判断在用油的摩擦性能成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种从摩擦性能角度判断汽轮机油使用性能的方法，更具体地说，是一种判断汽轮机油使用性能的方法。克服现有技术中，实现用摩擦磨损性能评价，判断机油的使用性能，从而决定是否需要对在用油进行干预，本发明可以明显判断汽轮机油使用性能，形成了从摩擦角度判断汽轮机油使用性能的方法。

一种从摩擦性能角度判断汽轮机油使用性能的方法，把SRV试验用试盘打磨平整，超声清洗试盘和试球；在SRV试验机上安装试球和试盘，将试油滴到试盘上，在合适试验条件进行试验；试验结束后，清洗试盘，使用金相显微镜测量试盘磨斑宽度，使用三维白光干涉仪测量试盘磨斑深度和磨损体积；试验条件为，试验时间10～60分钟，试验温度40～100℃，试验负荷50～150N，试验频率20～50Hz；在用油磨损体积是新油磨损体积的2.5倍以上时，判断油品存在较为明显的劣化趋势，需要对油品进行干预。

优选的，打磨平整后试盘的表面粗糙度在20～100nm之间；优选的，粗糙度在40～60nm之间。

优选的，试验条件为试验时间30～60分钟，试验温度50～70℃，试验负荷80～100N，试验频率40～50Hz。

优选的，SRV试验用试盘依次使用80、240、400、1200和3000目的砂打磨；以沸程为60～90℃的石油醚为介质在超声清洗器中清洗打磨好的试盘；试验结束后，使用沸程为60～90℃的石油醚清洗试盘表面。

相对于现有技术，本发明所述的一种从摩擦性能角度判断汽轮机油使用性能的方法，具有以下优势：

本发明所述的方法，使用SRV试验机进行有效的试验途径，在适当的条件下，可以明显判断汽轮机使用性能，从而形成了从摩擦角度判断汽轮机使用性能的方法。

附图说明

图1为实施例一中新/在用汽轮机油的SRV摩擦系数；

图2为实施例二中新/在用汽轮机油的SRV摩擦系数；

图3为实施例三中新/在用汽轮机油的SRV摩擦系数；

图4为实施例四中新/在用汽轮机油的SRV摩擦系数；

图5为实施例五中新/在用汽轮机油的SRV摩擦系数；

图6为对比例1中新/在用汽轮机油的SRV摩擦系数；

图7为对比例2中新/在用汽轮机油的SRV摩擦系数；

图8为对比例3中新/在用汽轮机油的SRV摩擦系数。

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下面结合实施例来详细说明本发明。

具体的试验步骤如下：

1、准备过程：1)依次使用80、240、400、1200和3000目的砂纸打磨SRV试验的试盘，致其表面光滑无划痕；2)使用石油醚(沸程60～90℃)为介质在超声清洗器中清洗打磨好的试盘；3)使用三维白光干涉仪测量清洗后的试盘表面粗糙度，测量值在30～60nm之间，如果不在上述区间，重新打磨、清洗、测量试盘，直到其表面粗糙度满足要求为止。

2、试验操作过程：1)将试球和试盘安装在SRV试验机上，把试油滴到试盘上，使试油能够覆盖试盘表面；2)选择合适的试验温度、负荷、频率、行程(为2mm)、时间等，开始试验；3)试验结束后，保存试验数据，卸下试球和试盘；4)使用脱脂棉蘸洗(溶剂为沸程60～90℃的石油醚)试球和试盘；5)将清洗干净的试球和试盘安装在SRV试验机上，重复上述步骤，进行下一个油样的试验。

3、试验结果对比：1)处理试验数据，使用相应软件绘制试油的摩擦系数曲线图；2)使用金相显微镜测量试盘磨斑的宽度；3)使用三维白光干涉仪测量试盘磨斑的磨损体积；4)将新油和在用油的摩擦系数、磨斑宽度、磨斑深度和磨损体积进行对比。

实施例一

依次使用80、240、400、1200和3000目的砂纸打磨SRV试盘表面，用石油醚(沸程60～90℃)做介质超声清洗打磨后的试盘。使用三维白光干涉仪测量清洗干净的试盘表面粗糙度为40nm。将试球和试盘安装在SRV试验机上，把新油滴加在试盘表面，使油品能够覆盖试盘表面。选择试验条件：100N，60℃，50Hz，2mm，60min。试验结果见图1和表1。

图1的结果显示新油和在用油的摩擦系数具有显著的区分性。

表1新/在用汽轮机油的SRV磨斑

油品	磨斑宽度/mm	磨斑深度/μm	磨损体积/(10<sup>7</sup>μm<sup>3</sup>)
				汽轮机油新油	0.54	4.61	0.66
汽轮机油在用油	0.82	14.3	5.62

表1的结果显示在用油发生了明显的磨损，磨损体积是新油的8倍。

结合图1和表1的结果可知，该试验条件下可以明显区分新油和在用油的摩擦磨损性能。

实施例二

依次使用80、240、400、1200和3000目的砂纸打磨SRV试盘表面，用石油醚(沸程60～90℃)做介质超声清洗打磨后的试盘。使用三维白光干涉仪测量清洗干净的试盘表面粗糙度为46nm。将试球和试盘安装在SRV试验机上，把新油滴加在试盘表面，使油品能够覆盖试盘表面。选择试验条件：100N，60℃，40Hz，2mm，60min。试验结果见图2和表2。

图2的结果显示新油和在用油的摩擦系数具有显著的区分性。

表2新/在用汽轮机油的SRV磨斑

表2的结果显示在用油发生了明显的磨损，磨损体积是新油的2.8倍。

实施例三

依次使用80、240、400、1200和3000目的砂纸打磨SRV试盘表面，用石油醚(沸程60～90℃)做介质超声清洗打磨后的试盘。使用三维白光干涉仪测量清洗干净的试盘表面粗糙度为38nm。将试球和试盘安装在SRV试验机上，把新油滴加在试盘表面，使油品能够覆盖试盘表面。选择试验条件：100N，70℃，50Hz，2mm，60min。试验结果见图3和表3。

图3的结果显示新油和在用油的摩擦系数具有显著的区分性。

表3新/在用汽轮机油的SRV磨斑

表3的结果显示在用油发生了明显的磨损，磨损体积是新油的3.4倍。

实施例四

依次使用80、240、400、1200和3000目的砂纸打磨SRV试盘表面，用石油醚(沸程60～90℃)做介质超声清洗打磨后的试盘。使用三维白光干涉仪测量清洗干净的试盘表面粗糙度为42nm。将试球和试盘安装在SRV试验机上，把新油滴加在试盘表面，使油品能够覆盖试盘表面。选择试验条件：80N，60℃，50Hz，2mm，60min。试验结果见图4和表4。

图4的结果显示新油和在用油的摩擦系数具有显著的区分性

表4新/在用汽轮机油的SRV磨斑

表4的结果显示在用油发生了明显的磨损，磨损体积是新油的2.3倍。

实施例5

为了考察方法的重复性，对新油和在用油进行了重复检测。试盘表面粗糙度分别为46.1nm和29.6nm(重复检测用)。试验条件：100N，60

℃，50Hz，2mm，60min。结果见图5和表5。

图5的结果显示新油和在用油具有较好的摩擦系数重复性，且具有较好的区分性。

表5新/在用汽轮机油的SRV磨斑

表5的结果表明，汽轮机油在用油发生了较为明显的磨损，其磨损体积是汽轮机油新油的2.5倍。

结合图5和表5的结果可知，该试验条件下可以明显区分新油和在用油的摩擦磨损性能，且具有较好的重复性。

对比例1

依次使用80、240、400、1200和3000目的砂纸打磨SRV试盘表面，用石油醚(沸程60～90℃)做介质超声清洗打磨后的试盘。使用三维白光干涉仪测量清洗干净的试盘表面粗糙度为46nm。将试球和试盘安装在SRV试验机上，把新油滴加在试盘表面，使油品能够覆盖试盘表面。选择试验条件：300N，60℃，50Hz，2mm，60min。试验结果见图6和表6。

图6的结果显示新油和在用油在整个试验过程中摩擦系数波动较大。

表6新/在用汽轮机油的SRV磨斑

油品	磨斑宽度/mm	磨斑深度/nm	磨损体积/(10<sup>7</sup>μm<sup>3</sup>)
				汽轮机油新油	0.44	673	0.4
汽轮机油在用油	0.45	2480	0.43

表6的结果表明在用油和新油磨损体积接近。结合图3和表3的结果可知，高负荷条件下不能明显区分新油和在用油摩擦性能。

对比例2

依次使用80、240、400、1200和3000目的砂纸打磨SRV试盘表面，用石油醚(沸程60～90℃)做介质超声清洗打磨后的试盘。使用三维白光干涉仪测量清洗干净的试盘表面粗糙度为46nm。将试球和试盘安装在SRV试验机上，把新油滴加在试盘表面，使油品能够覆盖试盘表面。选择试验条件：200N，60℃，5Hz，2mm，60min。试验结果见图7和表7。

图7的结果显示在中低频率条件下，新油和在用油的摩擦系数均不稳定。

表7新/在用行汽轮机油的SRV磨斑

油品	磨斑宽度/mm	磨斑深度/μm	磨损体积/(mm<sup>3</sup>)
				汽轮机油新油	1.18	20	0.26
汽轮机油在用油	1.48	20.3	0.35

表7的结果显示在中低频率条件下，新油和在用油的磨损体积相近。

图7和表7的结果可知，该试验条件不能有效区分新油和在用油的摩擦磨损性能。

对比例3

依次使用80、240、400、1200和3000目的砂纸打磨SRV试盘表面，用石油醚(沸程60～90℃)做介质超声清洗打磨后的试盘。使用三维白光干涉仪测量清洗干净的试盘表面粗糙度为47nm。将试球和试盘安装在SRV试验机上，把新油滴加在试盘表面，使油品能够覆盖试盘表面。选择试验条件：100N，120℃，50Hz，2mm，60min。试验结果见图8和表8。

图8的结果显示在高温条件下新油和在用油摩擦系数区分性较小。

表8新/在用汽轮机油的SRV磨斑

油品	磨斑宽度/mm	磨斑深度/μm	磨损体积/(10<sup>7</sup>μm<sup>3</sup>)
				汽轮机油新油	0.84	16.9	5.06
汽轮机油在用油	0.71	9.68	4.76

表8的结果显示在120℃条件下，新油和在用油的磨损体积相差较小。

图8和表8的结果可知，该试验条件不能有效区分新油和在用油的摩擦磨损性能。

表9是SRV试验使用的某电厂汽轮机油在用油(运行约1.5年)状态分析结果。从表9的结果可知，油品使用一年半左右，粘度下降了3.77％，受阻酚类抗氧剂含量为新油的53.7％。空气释放值增加明显。油品有劣化的倾向。表9中所有检测项目均为理化性能，并未涉及摩擦性能。

表9某电厂在用汽轮机油(运行约1.5年)状态分析

从图1-5和表1-5的结果可知，使用SRV摩擦试验，能够较为简单地区分新油和在用油的性能(理化分析需要检测的项目较多，包括粘度、旋转氧弹、抗氧剂含量等十余项)，便于提前对在用油进行干预，延长油品使用时间。

通过摩擦系数、磨损体积等数据，摩擦性能可以更加直观的体现油品使用性能的优劣，且能减少检测项目。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。