国内涡轮机油产品技术及市场现状

朱玉龙 许海龙 张翠侦

摘      要：综述了涡轮机油的产品种类、典型性质、国内外市场现状、产品标准、生产工艺等。我国蒸汽涡轮机油发展迅猛，随着润滑油基础油生产工艺的不断进步，涡轮机油的产品标准、运维中监控、换油等方面的标准也随之完善。近年来，涡轮机设备的不断发展，涡轮机油的使用要求也随之提高，主要体现在产品的氧化安定性指标上，酸值达到2.0 mg KOH/g的时间要求不断增长。将来，更长周期使用寿命的涡轮机油是将来的发展趋势。

关  键  词：涡轮机油;市场;产品标准;生产工艺

中图分类号：TE626.3+6      文献标识码： A      文章编号： 1671-0460（2020）05-0931-04

Abstract： The product types， typical properties， market status at home and abroad， product standards， production technology and other information of turbine oil were summarized. With the rapid development of turbine oil in China， as well as the continuous progress of the production process of lube base oil， the standards of turbine oil product， monitoring in operation and maintenance， oil change and other standards have been also improved. In recent years， with the continuous development of turbine equipment， the use requirements of turbine oil are improved， which is mainly reflected in the oxidation stability index of products. The time requirement for the acid value to reach 2.0 mg KOH/g is growing. In the future， the turbine oil with longer service life is a development trend.

Key words： Turbine oil; Market ; Product standard; Production process

涡轮机油是工业润滑油的一种，根据使用工况的不同，涡轮机油可按应用设备类型的不同分为蒸汽轮机油、燃气轮机油和水力轮机油等[1]。涡轮机油主要作用于机组的滑动轴承、调速器、减速齿轮和液压控制系统，可对机组的主轴及摩擦副等部件进行润滑，形成一层流体润滑膜，防止因干摩擦造成设备故障。由于涡轮机工作时的转速一般大于2 500 r/min，因此会产生大量的热，涡轮机油通过循环流动带走系统产生的热量，进而起到冷却的作用。涡轮机油还可起到液压油的类似功能，可以作为涡轮机组的液压介质，工作时起到传压、调速的作用，是涡轮机组运行所需的重要润滑油[2]。

1  国内产品分类及标准

目前，我国采用分类标准GB 7631.10-2013《润滑剂、工业用油和有关产品（L类）的分类 第10部分：T组（涡轮机）》对涡轮机油进行分类，该标准等效采用了国际上ISO 6743标准按照使用用途的不同把涡轮机油分成五大类，总共12个品种。该标准将蒸汽涡轮机油分为TSA、TSC、TSD、TSE四种型号，将燃气轮机油分为TGA、TGB、TGC、TGD、TGE五种型号，其中矿物油型产品为TSA、TSE、TGA、TGB、TGE 5种，使用工况与常规产品不同的极压型涡轮机油是TSE、TGE两种[3]。     我国蒸汽涡轮机油发展迅猛，主要经历了以下3个阶段。第一阶段是1960年前后，当时所选用的基础油生产工艺主要是酸精制，制得的基础油的氧化安定性时间约为1 000 h。第二阶段约在1970年至1980年之间，润滑油基础油的加工工艺进一步改良，大多以酚精制和糠醛精制生产润滑油基础油，对应产品的氧化安定性得到了一定提升，氧化安定性时间约为2 000 h，并在1989年制定了汽轮机油的产品标准GB11120-1989《L-TSA汽轮机油》。第三阶段是1990年左右，随着润滑油加氢工艺的不断发展，同时300 MW以上功率的汽轮机组大量出现，TSA型涡轮机油得到了广泛使用，采用加氢工艺制得的基础油对胶质、硫、氮等不良组分脱除率较好，调和进口复合剂可使涡轮机油产品的氧化安定性能得到显著提高，氧化安定性试验时间可超过3 000 h[4]。较前期三个阶段，目前市场上的主流涡轮机油产品种类都更加系统、全面，包括适合中国电力工业等行业更长换油周期工况的长寿命型涡轮机油，氧化安定性时间可超过5 000 h。

经历了上述三个阶段的发展之后，国内涡轮机油的产品标准也日趋完善。国内涡轮机油产品的标准经过了几个标准的更新迭代，比较有代表性的有抗氧型（GB 2537-81《汽轮机油》，现已作废）、抗氧防锈型（SY 1230-83《防锈汽轮机油》， 现已作废）。直到1989年，石油化工科学研究院与兰州炼油厂编制了GB 11120-89《L-TSA汽轮机油》，是现行涡轮机油国家标准的前身[5]。目前，涡轮机油标准GB11120-2011已于2012年6月1日起正式实行。该标准相比之前的几个标准，规定了TSA、TSE等多种涡轮机油的产品要求，增加了更多指标，尤其是对氧化安定性进行了量化规定。此外，在舰船用等特殊场合使用的涡轮机油方面我国已标准化的產品标准还有：《抗氨汽轮机油》SH 0362-96、《舰用防锈汽轮机油舰用防锈涡轮机油》GJB 1601A-98。

从GB 11120标准的要求看，我国的涡轮机油产品性能完全可以达到国外标准的要求。GB 11120《涡轮机油》较为全面，不仅包括TSA、TGA等类型涡轮机油的具体产品指标要求，也包含了产品标记、检验规则、标志、包装、运输和贮存等相关内容，品种包括以精制后矿物油和合成基础油，加入抗氧剂、抗磨剂、抗泡剂、防锈剂等添加剂制成的，在发电站等工厂涡轮机润滑和控制系统，包括水轮机、蒸汽轮机、燃气轮机和具有公共润滑系统的燃气-蒸汽联合循环涡轮机中使用的涡轮机油。

除产品标准外，国内还有较为全面的运维中涡轮机油标准和换油标准。典型的运维中涡轮机油标准有，由国家电力相关部门制定的GB/T 7596-2000《电厂运行中涡轮机油质量标准》、GB/T 14541- 2005《电厂用运行矿物涡轮机油维护管理导则》和NB/SH/T 0636-2013《L-TSA涡轮机油换油指标》[5]。此外，我国已颁布的涡轮机油换油标准还有L-TSA涡轮机油换油标准SH/T 0636、抗氨涡轮机油换油标准SH/T 0137和舰艇涡轮机油换油标准GJB 3714。在电力、化肥、化纤行业，相关的涡轮机油标准经历了多次的发展迭代，如化纤化肥工业用涡轮机油换油标准GB/T9939等都已经作废，GB/T 7596-2017是目前比较典型的涡轮机油运行中质量监控标准[6]。

2  国内外涡轮机油产品市场现状

2.1  市场情况

2014年，我国工业润滑油的总需求约为360万t，销售总额约为80亿美元。在工业润滑油中需求最多的是液压油、齿轮油、涡轮机油、压缩机油和润滑脂。随着我国工业的不断发展，涡轮机油在2018年有近9万t的市场需求，在所有黏度等级的涡轮机油产品中，46#涡轮机油的市场需求量最大，占所有涡轮机油市场份额的50%以上。Kline测算，未来五年涡轮机油的年复合增长速度约为5%～8%，预计涡轮机油在未来几年有着良好的发展潜力和较大的市场需求增长。

2.2  国内外优秀品牌

随着涡轮机单机容量的增大，温度和压力等涡轮机工作参数的不断提高，超临界大功率型涡轮机组是我国电力行业的主要发展方向，预计将来高品质的涡轮机油将占市场主导地位。目前，蒸汽轮机、水力轮机等国产机组的润滑油国产化较高。进口机组由于制造商在机组出厂前大多使用的是国外的润滑油产品，为确保机组运行稳定，机组出厂后大都会推荐使用进口品牌的涡轮机油产品。国外的典型品牌有美孚、壳牌等，以美孚、壳牌为例，对其部分产品概况调研如下。

燃气轮机具有高效、节能而且低污染等优势。随着国内对环保要求的不断提高，燃气轮机得到更加广泛的应用，燃气、蒸汽联合循环是目前高质量发电和热电联供的最佳方式，有得到更大规模应用的发展趋势。由于国内燃气轮机和燃气、蒸汽联合循环机组以进口设备为主，所以大多数用户在选择涡轮机油产品时会采用制造商的推荐，使用进口品牌的燃气轮机油产品，国产品牌虽然质量上达到了国外产品的质量水平，但是存在一定的非技术门槛。

随着近年来国内市场的不断发展，国产品牌逐渐占据了大片的国内市场，典型品牌有长城、昆仑等，其产品种类最成体系，涵盖了火力发电、舰船、核电等领域，部分产品概况如下表2所示。

涡轮机油市场虽然有非常多的产品品牌，但由于长寿命型涡轮机油市场较为有限，只有零星的长寿命型（如氧化安定性指标中酸值达到2.0 mg KOH/g的时间超过6 000 h）涡轮机油产品。

3  国内外生产工艺及注意事项

目前，国内外涡轮机油主要是使用基础油与添加剂通过调和工艺进行生产。其中，基础油包括API Ⅱ类或更高级别的基础油、合成油等，添加劑主要由抗氧剂、抗磨剂、抗乳化剂、抗泡剂、防锈剂等组成。

糠醛精制、溶剂脱蜡、白土吸附等传统的润滑油加工工艺对油品中的杂质脱除作用有限，基础油中硫、氮、胶质等含量会对氧化安定性指标造成较大的影响，因此传统工艺生产的润滑油基础油在旋转氧弹等关键参数上相比加氢工艺生产的润滑油基础油存在着一定的质量差距。随着国内加氢技术的蓬勃发展，API Ⅱ类及以上等级的润滑油基础油正不断冲击着以传统工艺生产的API Ⅰ类基础油的市场空间，国内涡轮机油生产企业也越来越多的使用加氢型润滑油基础油替代传统工艺生产的APIⅠ类基础油。

在涡轮机油添加剂方面，涡轮机油与液压油、齿轮油等工业润滑油一样，国外的添加剂公司如Lubrizol、Afton等，国内民营添加剂公司如锦州新兴、航北等都开发有涡轮机油复合剂，大多数润滑油生产企业都选择使用复合剂调和基础油进行涡轮机油的生产，少数生产企业通过配方研发开发有单剂复合技术生产涡轮机油。

随着国内发电技术朝着超临界和联合循环趋势发展，市场对涡轮机油的几个关键指标提出了更高的要求，主要包括氧化安定性、抗乳化性、空气释放值与清洁度等，以达到大型机组的润滑要求。

常规涡轮机组体积较大，油箱容量可达10 m3以上，换油的费用较高，因而要求涡轮机油的换油周期长，一般要数年甚至10年以上。为节省成本，大多数企业采用定期少量置换的方式补充新鲜润滑油进入系统，这就要求涡轮机油具有更好的氧化寿命。工作时，涡轮机油的储存油箱大都是常压容器，会不可避免地与空气接触，另外较高的使用温度、金属的催化作用等都会加速润滑油的氧化[7]。涡轮机油氧化会生成的氧化物大都呈酸性，这些酸性氧化物会对金属部件造成一定的腐蚀，严重的可导致设备损坏。此外，涡轮机油氧化生产的盐类还会使润滑油的抗乳化性能变差，因此，涡轮机油要求具有较好的氧化安定性。涡轮机油添加剂配方中，抗氧剂的选择是涡轮机油配方的核心技术。抗氧剂复配使用相比单独使用任一类抗氧剂一般都具有更优的氧化安定性，近年来涡轮机油使用的抗氧剂由最初的T501向酚胺复合型抗氧剂方向发展。涡轮机油氧化生成的油泥有较多的危害，由于酚型抗氧剂在高温下容易生产一定的油泥，为了控制油泥的生成，不宜在涡轮机油添加剂配方中使用较多的BHT等酚型抗氧剂。

涡轮机油的工作环境中会有水分的存在，在剧烈搅动下容易发生乳化。工业润滑油与车船用润滑油的添加剂类型有本质不同，在实际的工业生产中，两类油品的调和设备不能共用，否则车船润滑油添加剂成分中的清净分散剂组分会增加水分在油相中的分散和增溶能力，导致涡轮机油抗乳化性不合格。如果是南方湿热气候或者靠海等潮湿工作环境，环境中的水分会侵入到油品中，需要在产品脱水方面配置适当的脱水设备，近年来兴起的真空滤油机可将油品中的水分降低至很低，是一种新型的除水方法。

涡轮机油要求具有较好的清洁度，当油中存在固体颗粒时，会造成摩擦磨损，严重的会造成设备损坏。以L-TSA（A级）为例，GB11120-2011《涡轮机油》要求清洁度不大于-/18/15，该指标代表了每毫升油液中颗粒尺寸大于4 / 6 / 14μm的颗粒数量，使用显微镜计数所检测的结果，并使用颗粒浓度代码表示。涡轮机油对清洁度的要求在工业润滑油中相对较高，其他的工业润滑油如齿轮油都没有涡轮机油要求严苛，在实际的工业生产中，需要配置对应孔隙的过滤设备以保障油品中的颗粒被有效去除。

此外，更优的空气分离性是涡轮机油的发展趋势，采用全加氢工艺生产的基础油调制的涡轮机油空气释放值可以达到2 min以下。不仅如此，涡轮机油与其他工业润滑油类似，对防锈性能、抗泡沫性、抗乳化性[8]等指标也有相应的特性要求。

4  结束语

（1）涡轮机油是工业润滑油的重要产品之一，国内市场竞争日趋激烈。新产品在抢占市场时，存在一定的非技术门槛。

（2）目前，国外涡轮机油产品标准较为全面，国内涡轮机油通用产品标准为GB 11120-2011，涵盖了蒸汽轮机、燃气轮机、水轮机和具有公共润滑系统的燃气-蒸汽联合循环涡轮机等不同方面。运维中涡轮机油也有对应规范标准。

（3）长寿命涡轮机油产品质量在氧化安定性指标上远超普通涡轮机油产品，是将来涡轮机油产品开发的主流趋势，复配型抗氧剂的开发是涡轮机油配方技术开发的重中之重。

參考文献：

[1]王辉，吴祖望. 汽轮机油的发展趋势[J].润滑油，2005，20 （1）： 12-16.

[2]于达仁，张志强，徐基豫，等. 汽轮机油系统发展综述及故障树分析[J]. 中国电力，2002，35（7）：  1-7.

[3]曹敏芬，益梅蓉. 从ISO汽轮机油标准演变看汽轮机油发展趋势[J].石油商技，2008（2）：  68-73.

[4]益梅蓉，孔吉霞.汽轮机油规格标准的发展[J]. 石油商技，2006（3）： 13-20.

[5]益梅蓉. NB/SH/T0636—2013《L-TSA汽轮机油换油指标》修订解读[J]. 石油商技，2014，32（6）： 66-69.

[6]孟玉婵，刘文凯，徐平. 我国运行汽轮机油标准的发展与现状[J].润滑油，2006（5）： 1-9.

[7]杨俊杰，徐平. 汽轮机油使用现状和发展趋势[J]. 润滑油，2007 （4）： 8-13.

[8]丘晖饶，贺石中，张琳颖，等. 基于模拟试验的润滑油抗乳化性能的评价[J]. 当代化工，2019，48（7）： 1428-1431.