抗燃油及汽轮机油技术规范.doc
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1、磷酸脂抗燃油的技术规范试验项目通用电气公司(GE)西屋公司AKZO化学公司汽巴-嘉吉公司ISO/IECCOSMO公司FMC公司ISO VG Grade Designation(BS4231)PE22PE32PE46颜色1.51.51.5-1.5-闪点 0C235235235250-260235180180180燃点 0C352352352335300350352290290290自燃点 0C566593566530500590566580530470密度 200C g/m31.131.1421.131.171.121.2(150C)1.141.1421.251.251.25运动黏度37.80C
2、 mm2/s43.249.747.444.249.843.041.450.640.243.019.824.228.835.241.450.6倾点 0C-17.8-17.8-17.8-18-17.5-18-20-12-7电阻率200C cm 5109-110105109510951091.21010-5109酸值 mg/g 0.10.10.050.060.1-0.10.200.200.20氯含量 mg/kg10050502550-50水分 v/v% 0.10.10.10.060.1-0.050.10.100.100.10颗粒污染度SAE A-6D级6-3315/12(ISO,4406)-3-空气
3、释放值500Cmin -10-65-51010泡沫特性 Ml240C93.50C240C-25-25-300/10-50/10-300/10-90/0-150/025/0150/0-5/010/05/0150/025/0150/0150/025/0150/0300/050/0300/0破乳化时间S -300600-抗氧化性能酸值mg/g Fe含量变化mgCu含量变化mg-1.5/1.02.0-水解安定性酸值mg/g -0.5-总述:抗燃油必须具备难燃性,但也要有良好的润滑性和氧化安定性,低挥发性和好的添加剂感受性。磷酸脂抗燃油的突出特点是比石油基液压油的蒸汽压低,没有易燃和维持燃烧的分解产物,
4、而且不沿油流传递火焰,甚至由分解产物构成的蒸气燃烧后也不会引起整个液体着火。概念:抗燃油是一种化学合成的三芳基磷酸脂液体。具有轻微毒性,不会自行分解,对环境有危害,废液不能简单掩埋,必需送交生产厂集中处理。在使用过程中高温环境会加速它的劣化,造成酸值升高和固体颗粒物的增多。酸值升高会对液压部件产生腐蚀,颗粒污染会使液压部件卡涩和磨损,这些问题是液压系统运行中的主要故障;因油动机体积小,部套体积和动静间隙较小,对抗燃油油质要求高;由于油压高,易造成压力油管路焊接处、管壁、蓄能器内胆破裂。密度:密度是磷酸脂抗燃油与石油基汽轮机油的主要区别之一。磷酸脂抗燃油的密度大于1,一般为1.1.1.17;而石
5、油基汽轮机油的密度小于1,一般为0.87左右。由于抗燃油的密度大,因而有可能使管道中污染物悬浮在液面而在系统中循环,造成某些部件堵塞与磨损。如果系统进水,水会浮在抗燃油的液面上,而使其排除较为困难,使系统产生锈蚀。黏度:芳基结构对磷酸脂的黏度影响较大,随芳基上侧链的数目、位置和长度的不同而异。黏度范围一般在28-45mm2/s.酸值:油中的酸值越小越好,当酸值高时,磷酸脂抗燃油的水解反应是自催化反应,故将酸值保持在较低水平是非常重要的,运行中的抗燃油一般酸值不能超过0.2mg/g.抗燃性:磷酸脂抗燃油的抗燃性可用自燃点来衡量,三芳基磷酸脂的自燃点都很高,不但如此,而且它的抗燃作用还在于其火焰切
6、断火源后,会自动熄灭,不再继续燃烧。这也是和矿物油的最大区别之一。下表为部分有机化合物的自燃点。化合物自燃点0C汽轮机油约350聚乙二醇400-450聚乙基硅氧烷610650三甲苯磷酸脂约750三(二)甲苯磷酸脂约730氯化三甲苯磷酸脂810氟化石腊泾850氯含量:磷酸脂抗燃油对氯含量要求很严格,因为氯离子超标会加速磷酸脂的降解,并导致伺服阀的腐蚀。氯含量高的原因之一是由于生产工艺有游离氯参加反应所致。其二是系统清洗时使用了含氯溶剂,或者因为冷却系统泄露或电厂靠近海边,空气中所含氯的侵入等。挥发性:三芳基磷酸脂具有低的挥发性,有侧链时其挥发性更低。在900C、6.5H的动态蒸发试验中,三芳基磷
7、酸脂的失重为0.22%,而32号汽轮机油失重为0.36%.说明抗燃油挥发性能比汽轮机油好。介电性能:三芳基磷酸脂的介电性能比矿物油要差的多,所以用矿物油时,并没有这方面的指标规定。介电性能主要是以电阻率为代表。电阻率的变化与温度、酸值、氯含量以及含水量等因素有关。此外,补加了不合格的油以及污染物都对电阻率有较大影响。电阻率过低,可能回增加伺服阀的腐蚀倾向,是化学腐蚀过程。温度可使电阻率降低,一般情况下系统的油温控制在40-550C左右,但是局部离蒸汽管道近的油管路油温可能高的多.有数据表明,电阻率可以从200C的1 .2 108W*cm降到900C的6.0 108W*cm.而磷酸脂在约14.0
8、Mpa压力下以130L/Min的流速通过伺服阀时,油温可以升高200C,这也是影响电阻率变化因素之一.热安定性和热氧化安定性三芳基磷酸脂的热安定性决定于脂的化学结构.随着侧链长度和数量的增加,热安定性就降低.脂分子中引进氯原子后,热分解温度就提高.在黑色金属和有色金属存在时,对三芳基磷酸脂的热分解过程起催化作用,产生酸性产物和高分子物质.三芳基磷酸脂对空气中的O2很稳定,但是在OP键的临位上有酚基侧链的化合物不稳定,因而较易氧化.三芳基磷酸脂之所以有较高的热氧化安定性,其结构的对称性也是一个重要的条件.抗腐蚀性三芳基磷酸脂的腐蚀性很小,中性脂不腐蚀黑色金属和有色金属.此外,脂在金属表面上形成的
9、膜还能保护金属表面不受水的影响.但是,脂的热氧化分解产物和水解产物对某些金属有腐蚀作用,特别是对铜和铜合金。脱气性和起泡沫性体积弹性模数是液压油的一个重要指标,它表示液体的压缩性。油的体积弹性模数越大。其可压缩性越小,越适合做液压油。脱除了空气气泡的纯三芳基磷酸脂抗燃油的体积弹性模数不小于矿物油的体积弹性模数(约1600 Mpa)。在相同条件下,三芳基磷酸脂的空气饱和度和矿物油大致一样,但磷酸脂的空气释放速度比汽轮机油小1/2-1/3。常压下,油中通常有10%(体积)的溶解空气,压力升高时,空气于油中的溶解度随压力而成比例的增加。使之进入泵的不溶解空气在很长的压力油管中溶解于油中。但是,接着在
10、很小的局部减压区段中,空气又可能从油中再释放出来,会导致系统的工作不稳定,引起震动等现象。因此,在泵的入口处,油中的不溶解空气应尽可能的少。油中有不溶解空气还会影响到泵的运转,同时会加速油 的老化。有些三芳基磷酸脂具有较大的生成泡沫的倾向。使用抗泡沫添加剂可以加速泡沫的破裂。添加剂应不溶于油,而呈细微的乳化状态分布在油中。但是有添加剂时呈小泡状,存在于油中的空气比无添加剂释放的更慢,因此,添加消泡剂应慎重。生成泡沫的倾向随其分子量的增大而减小;对工业磷酸脂馏分组成变窄时,泡沫破裂的速度就加快。回油管路的压力对泡沫的安定性和细微空气泡从油中释放出来的速度有明显影响(特别是脱气速度)。压力降为 2
11、-0.1Mpa时,泡沫破裂速度比压力降大于2.0Mpa时大得多。如果采用空气分离器可以提高脱气速度。运行油中所含的空气会加速油的氧化,试验室空气释放值在决定空气夹带性时很有用,但也不能准确反映液体的实际运行情况。实际上其他因素,如:液体的循环速度、油箱设计也影响着空气释放值,有时,尽管试验室测定值高,但实际上在油泵进口的液体空气量却很小。测量油泵入口处空气的实际含量,就比较能说明问题。同样试验室泡沫特性测定有时也不能准确反映实际运行情况,泡沫性能变差也可能是因为机械原因,如:密封垫、圈处漏汽、油污染或油降解等,所以运行时应监视泡沫特性。材料的相溶性和溶剂效应三芳基磷酸脂对许多有机化合物和聚合材
12、料有很强的溶解作用。在使用过程中要慎重选择与 其接触的非金属材料,包括密封垫圈、油漆材料、绝缘材料及过滤装置等。一般用于矿物油的橡胶、涂料等都不适用于磷酸脂,这种性能有别于矿物汽轮机油。如选用不合适的材料将会发生溶胀、腐蚀现象,而导致液体泄露、零件卡涩或加速磷酸脂的老化。有些材料看起来相容,但却对液体的性能有着不良的影响,如侵出材料的某些添加剂而使空气释放性能变差。磷酸脂的溶剂效应能够出去新的或残存于系统中的污垢。被溶解部分留在液体中,由于磷酸脂的密度大,未溶解的污染物则变松散,悬浮在整个系统中。因此,在使用磷酸脂做循环液的系统中要采用精滤装置,以除去不溶物。水解安定性磷酸脂抗燃油是一种合成液
13、,在一定条件下能水解,其水解安定性与分子量以及分子结构有密切关系。三芳基磷酸脂的水解稳定性大大优于硅酸脂和硼酸脂。而略低于有机酸脂。当甲基位于邻位时,其水解安定性要高,对位异构体低得多。混合脂比同一取代基脂的水解安定性要高,润滑系统应用抗燃油要特别注意水解安定性。辐射安定性三芳基磷酸脂的辐射安定性比矿物油差,在多数不同类型的辐射下,脂均分解。因此,三芳基磷酸脂抗燃油不宜用在受辐射的设备上。延长抗燃油使用寿命的注意事项:1系统的冲洗为保证抗燃油的使用寿命,电建公司将调节系统清洗干净并组装后,系统的冲洗是至关重要的,只有将系统冲洗干净,抗燃油才不受颗粒及金属的污染,才能延长油的使用寿命进口机组导则
14、要求,在系统启动运行之前要用大流量进行彻底冲洗车,放掉冲洗油,再注入新油打油循环后运行。2系统温度的影响温度是影响抗燃油寿命的一个重要因素,通常运行温度控制在40-55OC范围内。尽管系统内温度较低,但系统中易存在局部过热点,如阀门处、高调门油动机及连杆处、高调门油管等。在这些地方,抗燃油可能发生氧化或热裂解,导致酸值增加或产生沉淀物,增加了颗粒污染,并且油的颜色会逐渐变深。3抗燃油的污染污染源主要有下列两个方面:(1) 颗粒的污染:这些颗粒可能来自系统的加工、安装、最初注入的油或由运行中设备腐蚀或油质降解裂化产物和系统腐蚀等。(2) 污油和含氯材料的污染。系统的污染1水分会使磷酸脂水解产生酸
15、性物质,并且酸性产物又有自催化作用,酸值升高能导致设备腐蚀。其来源主要是吸收空气中的潮气,如箱盖密封不严;油箱顶部空气滤清器干燥剂失效等。如发现超过标准要求,应立即查明原因,妥善安理。水分是引起磷酸脂抗燃油水解的主要原因,当酸值增加时会加速水解及部件的腐蚀,水含量高会使电阻率降低,影响泡沫特性和空气释放特性。因此,水分含量应严格限制在0.1%以下。含量高时用热虹吸方法将水分除去,残余的水分可通过油箱排汽,使用脱水设备除去,大量水分使用再生器除去效果不好。2固体颗粒由于某些部件仅有很小的公差,如伺服机构间隙很小,液压控制系统对油中颗粒含量非常敏感,当液体以高速流动时,颗粒可对系统造成磨损,同时在
16、一些关键部位沉积,使其动作灵活。为了减少颗粒含量,系统在启动前必须彻底冲洗和过滤,合格后启动运行。3氯含量氯污染通常由于使用含氯清洁剂,即使含氯的化合物量很少,也会导致伺服阀腐蚀。4矿物油污染 抗燃油中混入矿物油会影响其抗燃性能,同时抗燃油与矿物油中添加剂作用可能产生沉积,并导致系统中伺服阀卡涩,少量的矿物油也会影响液体的泡沫特性及空气释放值。而且抗燃油和矿物油极难分离。5酸值新油的酸值与含不完全酯化产物的量有关,它具有酸的作用,部分溶解于水,它能引起油系统金属表面腐蚀。酸值高还能加速磷酸酯的水解,从而缩短油的寿命,故酸值越小越好。当系统中存在酸时,抗燃油的水解反应是催化反应。因此,将酸值维持
17、在低水平是非常重要的。当酸值超过一定水平时,这一点即为突破点,其增长速度是极快的。建议最高酸值不能超过0.2mg/g;当酸值超过此界限时,就应更换再生装置的吸附滤芯或吸附剂。如果酸值超过0.4mg/g已很难通过再生使油合格,此时应更换抗燃油。6旁路再生器为了延长抗燃油的使用寿命,必须保持油质清洁、干燥、酸值低。通常可用旁路再生达到此目的,这是延长抗燃油使用寿命的关键。所以要求机组启动运行同时,旁路再生装置投入运行。再生装置的大小应适当,一般以吸附剂用量为油量的35%为妥,每小时旁路流过的油量为总油量的510%为宜。如果再生装置太小,酸值则很难维持在较低的水平;由于硅藻土或活性氧化铝很容易吸收空
18、气中的湿气,应将其密封在塑料代中,在使用前于110烘干12小时,并在干燥箱中冷却到2030OC后,立即装入再生装置中,如密封不好应烘干。湿的吸附剂不仅不能吸附油中的降解物,而且还会向油中释放水分,加速降解。考虑到酸性降解物会与硅藻土反应生成金属盐,最好用活性氧化铝。另外,过滤器也可能被油中的固体颗粒堵塞,如果压差较大时,则需要更换滤芯。抗燃油试验项目1外观观察抗燃油中有无沉淀物及混浊现象,是判断油品污染与否的直观依据。2颜色新抗燃油一般是浅颜色的油状液体,如果运行中油品颜色急据加深,必须分析其它控制指标,并查明原因。3凝点测定凝点可以掌握油品的低温性能,判断油品是否被其它液体污染。4密度测定密
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