何 亮，馬紅軍，黎秋瑩

(1.廣研檢測(cè)(廣州)有限公司,廣東 廣州 510700；

2.廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司 工業(yè)摩擦潤(rùn)滑技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心,廣東 廣州 510700)

設(shè)備日常巡檢過(guò)程中，可以通過(guò)油位視窗發(fā)現(xiàn)異常。此次分析的設(shè)備為核電站RRI冷卻水泵，屬于設(shè)備冷卻水系統(tǒng)中的重要部分，該系統(tǒng)不僅在電廠正常運(yùn)行的各種工況用來(lái)從核島系統(tǒng)除熱，而且在事故工況下，作為專設(shè)安全設(shè)施的支持系統(tǒng)，將熱量經(jīng)重要廠用水系統(tǒng)排入環(huán)境[1]。此泵多次因異物在視油窗內(nèi)表面浮現(xiàn)給設(shè)備維護(hù)帶來(lái)困擾，為了解決問(wèn)題，以下進(jìn)行異物現(xiàn)象分析，尋求根本原因，可掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，有效預(yù)防潤(rùn)滑故障，保證設(shè)備可靠性。

1 故障問(wèn)題

某核電站RRI冷卻水泵使用的潤(rùn)滑油為中級(jí)循環(huán)渦輪機(jī)油(ISO VG 46)，在使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)視油窗一直有白色絮狀物漂浮在視窗口表面，初步懷疑可能是油位玻璃內(nèi)的油流通不暢，易蒙上一層氧化膜[2]，或者溫度異常使油品變質(zhì)及外界物攜帶入內(nèi)、密封故障[3]等，見(jiàn)圖1(a)。油品更換周期為6個(gè)月，但基本不會(huì)拆除視油窗，故未更換過(guò)該窗口。為找出分析異物成分及其來(lái)源，對(duì)新油、運(yùn)行油及異物進(jìn)行檢測(cè)與分析。

圖1 試驗(yàn)樣品Fig.1 Test sample

2 故障分析

2.1 樣品及分析方案

試驗(yàn)樣品為新油、運(yùn)行油、白色絮狀物及接觸介質(zhì)、問(wèn)題液位鏡等，見(jiàn)圖1(b)、(c)試驗(yàn)樣品。

根據(jù)潤(rùn)滑油反映設(shè)備狀態(tài)的故障分析經(jīng)驗(yàn)[4]，對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)，以此根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)查找或推斷視油窗口異常原因，找到異物來(lái)源，具體分析計(jì)劃如表1所示。

表1 檢測(cè)計(jì)劃Table 1 Test plan

2.2 檢測(cè)數(shù)據(jù)

檢測(cè)數(shù)據(jù)如表2、圖2至圖4所示。

表2 新油與運(yùn)行油檢測(cè)Table 2 Detection of new oil and running oil

圖2 異物IR圖Fig.2 The IR image of foreign body

圖3 異物IR匹配圖Fig.3 The IR matching map of foreign body

圖4 異物PGC熱裂解的三重峰Fig.4 Triple peaks of PGC pyrolysis

2.3 檢測(cè)結(jié)果分析

(1)新油分析

該油品是以礦物油為基礎(chǔ)油的適用于連續(xù)工作的滑動(dòng)、滾動(dòng)軸承的循環(huán)系統(tǒng)渦輪機(jī)油，按GB 11120—2011《渦輪機(jī)油》中L-TSA 46 汽輪機(jī)油(A)級(jí)國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法對(duì)新油進(jìn)行檢測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)要求及檢測(cè)結(jié)果如表2所示。從表中分析可知，新油的外觀透明、無(wú)雜質(zhì)顆粒，且各理性化指標(biāo)均符合相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[5]；從元素Ca、Zn、P含量可知，含量在渦輪機(jī)油的典型數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，表明油品不存在混油情況。

(2)運(yùn)行油分析

為了分析運(yùn)行油是否存在異常變質(zhì)、設(shè)備是否存在異常磨損，對(duì)運(yùn)行油進(jìn)行了相關(guān)的理性化指標(biāo)檢測(cè)，根據(jù)磨損情況[6]，找出故障原因，具體見(jiàn)表2。通過(guò)檢測(cè)結(jié)果得知，運(yùn)行油的檢測(cè)理化指標(biāo)均在范圍內(nèi)，表明潤(rùn)滑油并無(wú)受到外界水分或顆粒污染；磨損元素鐵(Fe)、銅(Cu)等未超標(biāo)，說(shuō)明系統(tǒng)有關(guān)部件也未存在異常磨損；污染元素鈉(Na)、硅(Si)、硼(B)含量等也未超標(biāo)，說(shuō)明無(wú)受到外界粉塵或海水污染。尤其水分和抗乳化值可以看出，該渦輪機(jī)油仍具有良好的抗乳化性，并無(wú)受到外界水分的污染，或因其他原因?qū)е掠推返娜榛冑|(zhì)情況。

另外通過(guò)Ruler(抗氧化劑含量)分析，從檢測(cè)數(shù)據(jù)得知，運(yùn)行油的胺類與酚類均在60左右，而新油為100。說(shuō)明油品的抗氧劑在消耗過(guò)程中，但是處于平穩(wěn)消耗狀態(tài)，仍能繼續(xù)使用。

(3)FTIR測(cè)試分析

FTIR測(cè)試分析主要由邁克爾遜干涉儀和計(jì)算機(jī)組成，對(duì)干涉光進(jìn)行分析，得出紅外光譜圖，以判斷出該物質(zhì)成分[7]。

(4)Py-GCMS測(cè)試分析

熱裂解儀與氣相色譜質(zhì)譜儀(PY-GC-MS)聯(lián)用，其主要的工作原理為：有機(jī)化合物在嚴(yán)格控制的環(huán)境中加熱，使之裂解成為可揮發(fā)的小分子，采用聯(lián)用的氣相色譜質(zhì)譜儀分離和檢測(cè)這些裂解的小分子，然后根據(jù)其裂解產(chǎn)物的定性定量數(shù)據(jù)，推斷有機(jī)化合物的組成和結(jié)構(gòu)。檢測(cè)的圖峰如圖4異物PGC所示。根據(jù)圖4所示，得到表3中的內(nèi)容。從1.47～16.47 min中熱裂解單體質(zhì)譜圖可知有機(jī)物的分子組成，從而推斷其為尼龍。

表3 不同時(shí)間波峰物質(zhì)Table 3 The peak matter at different times

(5)設(shè)備結(jié)構(gòu)分析

設(shè)備冷卻水泵是設(shè)備冷卻水系統(tǒng)中的動(dòng)力設(shè)備，是一種100%容量的單級(jí)離心泵。該離心泵主要由葉輪、泵體、泵蓋、擋水圈、泵軸承箱(未含視油窗)、密封環(huán)、填料函以及軸向力平衡裝置等八大部分組成。因此，泵的大部分零件材料為鋼質(zhì)，而無(wú)纖維或尼龍。其潤(rùn)滑油是通過(guò)放氣螺塞加入到軸承箱內(nèi)來(lái)潤(rùn)滑軸承，與油接觸的物質(zhì)均金屬件。

(6)拆解液位鏡

現(xiàn)場(chǎng)拆解液位鏡，發(fā)現(xiàn)液位鏡四周纏著麻繩，然后經(jīng)與客戶交流得知，視油窗的密封方式是麻繩密封，查閱《機(jī)械密封使用技術(shù)》叢書(shū)可知，油麻盤(pán)根是由優(yōu)質(zhì)亞麻纖維編織而成的，如圖5，特別適用于海水、油等介質(zhì)中的機(jī)械密封[6]。其使用壓力范圍為2～10 MPa，溫度范圍為-50～140 ℃，pH范圍為2～12。但其長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生抽絲現(xiàn)象，并沒(méi)有斷開(kāi)。

圖5 油麻盤(pán)根Fig.5 Oil flax packing

3 結(jié)論

1)通過(guò)新油檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)指標(biāo)，符合GB 1120—2011 L-TSA 46汽輪機(jī)油A級(jí)國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。表征異物不是因?yàn)樾掠唾|(zhì)量問(wèn)題造成的。

2)通過(guò)運(yùn)行油檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)其存在異常磨損顆粒和污染元素含量未超標(biāo)，抗氧化劑含量對(duì)比圖表征設(shè)備仍有抗氧化劑，不會(huì)因高溫而導(dǎo)致氧化帶來(lái)異物。

3)通過(guò)對(duì)異物進(jìn)行定性和定量分析可知，異物主要為尼龍(聚酰胺纖維)。

4)通過(guò)設(shè)備結(jié)構(gòu)分析表明，與油接觸的物質(zhì)大部分為金屬件，并無(wú)纖維或尼龍，除了視油窗以外。

5)拆解舊油位鏡后分析得知，油位鏡與泵連接處有大量的麻繩盤(pán)根。

綜上所述得知，引起RRI設(shè)備油位窗口白色絮狀物的原因就是視油窗口密封處的麻繩散發(fā)造成假現(xiàn)象。而麻繩長(zhǎng)期浸泡油中慢慢產(chǎn)生抽絲現(xiàn)象，甚至散落油中，通過(guò)系統(tǒng)循環(huán)進(jìn)入潤(rùn)滑部位，可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)械摩擦副磨損。

因此，我們進(jìn)一步得知設(shè)備的安全運(yùn)行不僅僅要關(guān)注潤(rùn)滑，同時(shí)也要關(guān)注密封，當(dāng)分析潤(rùn)滑故障問(wèn)題時(shí)，也要考慮密封情況，是否存在密封問(wèn)題性。