（国家管网西部管道公司生产运行部，新疆乌鲁木齐８３００１３）
［摘 要］：概述了长输天然气管道压缩机组润滑油应用技术的重要性。确定了管道离心式压缩机、燃机、电机润滑油理化指标的技术要求，着重描述了油和使用过程的理化指标，详细介绍了润滑油使用过程的物性变化和注意事项。结合西气东输一线、二线、三线（西段） 积累的投产和运行经验，提出了润滑油出厂、现场应用、规范取样化验、物性管控的建议措施。
［关键词］：压缩机；合成油；矿物油；物性；规范取样
中图分类号：ＴＨ４５ 文献标志码：Ｂ
文章编号：１００６－２９７１（２０２１）０６－００３６－０５
１ 引言
大型离心压缩机组作为长输天然气管道的核心增压设备，主要由离心压缩机、电机、燃机等关键设备集成，采用工业矿物油、合成油对转动轴承和齿轮润滑油和冷却。润滑油系统作为压缩机组的重要组成部分，油品物性的变差直接造成压缩机轴承磨损，造成机组转子不规律运行和振动升高，长期造成轴承疲劳损伤，孔探等检查不及时进一步造成设备其他零部件故障失效。压缩机组现场运维和管理人员在新油品的应用、油品现场应用物性变化、取样送检、循环过滤、油品更换等全过程给予足够的重视，保障核心设备的安全可靠运行，兼顾现场运行的经济性，为了规范新油品的物性，科学管控现场油品的使用过程，管道离心压缩机组润滑油应用技术是一项系统工程。
２ 润滑油主要物性指标
润滑油主要物性指标有粘度、闪点、颗粒度（机械杂质）、总酸值、含水、色度、抗乳化度、金属元素。粘度是油品流动性的核心指标，油品内摩擦力的性能，根据使用的设备和轴承，确定合适的运行粘度油品，矿物油运行粘度指数以４０℃应用条件划分，合成油以１００℃划分。闪点是油品使用安全性的重要指标，根据油品的馏分和蒸发性确定闪点高低，粘度相同的油品闪点越高越好。颗粒度反映油品运行过程中不溶于油品的机械杂质，按照ＮＡＳ１６３８标准，根据不同粒径范围检测出的颗粒数量进行判级，颗粒度级别遵守设备手册运维要求。总酸值代表油品中强酸和弱酸的总和，运行过程中与新油对比酸值变化，预防零部件的腐蚀。油品含水以重量比计算，含水越少越好，水分子催生油品乳化和设备加速腐蚀，加速轴承磨损。色度在油品使用过程中都会因为氧化发生变化，表征了油品氧化安定性能下降，现场运行过程直观判断，按照ＡＳＴＭ Ｄ４３７８标准试验监控，颜色快速变深或变黑作为油品氧化参考。抗乳化度是润滑油重要的物性指标，防止油品使用过程中接触水分形成乳化液，影响润滑性能。磨损金属元素根据油品中存在微量金属分析，评判机组运行的整体健康状况，大多数金属不会明显改变机油的性能，但确实表明磨损对机组存在潜在损害，机组常见的磨损金属或污染物：铬、铝、铁、镍、铜、铅、锡、银。
３ 新油品应用技术要求
结合管道压缩机组的关键设备，区分轴承的技术选型，确定油品的使用要求。一般离心压缩机、大功率电机、工业燃机采用瓦块轴承，采用矿物润滑油，特性粘度大，油膜较容易形成，可倾斜式设计建立油膜保护转子；航改型轻燃机采用滚棒和滚珠组合方式，满足高速、轻量化、高温散热快运转的需求，采用人工合成润滑油，油品耐高温，闪点高，安全可靠。为了应对不同的使用设备和环境，选用矿物油和合成油物性指标各有侧重，按照设备手册润滑油技术要求，如设备手册不明确和未做规定，参照关键设备通用技术要求，需要重点管控新油品的物性参数。
３.１ 矿物油技术特性
天然气管道安装电驱压缩机组、动力涡轮、中船重工国产ＧＴ２５０００工业燃机、ＳＯＬＡＲ金牛星和大力神系列燃机均使用矿物润滑油，共用一套润滑油系统和油箱，单次注油量６０００～１００００Ｌ，运行过程中根据轴承大小，单轴承箱供油量６０～１５０Ｌ／ｍｉｎ，采用螺杆泵供油，无回油泵，靠油品自回流或者负压油箱增加回油量。矿物油重点管控运动粘度、抗乳化性、颗粒度、含水、酸值、闪点６个指标，具
体管控标准如下：
（１）运动粘度按照ＡＳＴＭ Ｄ４４５标准检测，设备手册无特殊说明，一般在４０℃条件下测试，按照矿物油牌号粘度指数３２或者４６，润滑油生产商根据粘度指数定义矿物油牌号。
（２）颗粒度要求相对较低，按照ＮＡＳ１６３８标准检测，不要超过８级。
（３）抗乳化性可依据ＡＳＴＭ Ｄ１４０１标准，检测过程中不形成乳化液最低时间超过２０ｍｉｎ。
（４）含水参照ＧＢ／Ｔ１１１３３标准，按照重量计量，百分比低于００２％。
（５）酸值按照ＡＳＴＭ Ｄ９７４标准检测，计算强酸和弱酸的综合，单位ｍｇＫＯＨ／ｇ，新油酸值低于０.１５。
（６）闪点按照ＡＳＴＭＤ９２标准检测，一般不低于２３０℃，在工业燃机和动力涡轮高温区使用重点关注新油闪点，以防高温泄漏引发起火。
３.２ 合成油技术特性
天然气管道安装燃驱压缩机组，使用航改型燃机ＬＭ２５００、ＲＢ２１１，轴承结构使用轻质合成润滑油，与离心压缩机组润滑油系统独立设计，一般安装在燃机附近，单次注油量８００Ｌ左右，有供油泵和回油泵，回油管路设置回油碎屑检测，预防轴承等零部件失效造成燃机重大损伤事件。合成油理化指标较严苛，相对矿物油增加了较多的人工添加剂，润滑油的价格较高，重点管控指标除了上述６个指标，还需重点关注金属元素分析和氧化度，具体管控标准如下：
（１）按照上述标准，运动粘度在１００℃条件下，根据牌号小于１５；航改燃机对颗粒度要求较严格，ＲＢ２１１燃机在西门子最新发布运维手册要求６级，ＬＭ２５００燃机在ＧＥ运维手册给定粒径范围下颗粒数量要求７级；含水重量比低于０.０５％；总酸值低于０.１；闪点一般大于２６０℃。
（２）氧化度又称氧化安定性，按照ＡＳＴＭＤ２２７２标准检测，ＲＰＶＯＴ测试结果不低于１０００ｍｉｎ。
（３）金属元素变化表征了轴承等零部件磨损情况，按照ＡＡ／ＩＣＰ测试方法检测１２种金属元素含量，ＬＭ２５００燃机规定了原子吸收法和放射法的限值，见表１、２，ＲＢ２１１燃机未对磨损金属含量建立条件限制，需要定期油品采样和结果图表分析金属元素变化趋势，监测轴承等零部件磨损情况。
３.３ 新油品应用注意事项
设备使用新油品前，参照设备手册选用符合设备特性的润滑油型号，明确上述油品的具体物性指标，严格控制工厂内生产油品的工艺流程，确保出厂前的滑油品质达到规定技术要求。针对进口和国产批次分装的润滑油，抽样送检第三方检测机构，确定物性指标满足现场应用要求后发运现场，预防批次油品质量问题影响设备的安全运转。
针对新投产设备首次用油，由于设备运输中轴承进行油脂防锈、安装过程中管路颗粒污染，在设备运转前严格执行油循环过滤检测，将系统内污染物清洗干净，油品送检合格后才可以投运设备。
４ 油品使用过程技术控制措施
重视压缩机组润滑油在现场使用过程全生命周期的技术管控，做好油品加注、运行监控、指标评判、循环过滤、油系统清洗更换的技术措施管控，制定科学的运维技术标准，从各环节保障油品的品质合格，满足压缩机组长周期的安全可靠运行。
４.１ 规范油品取样
（１）根据设备类型制定科学的取样化验周期，燃机用油建议采样周期３个月；
（２）取样过程中设备最好处于运行状态，采集油品动态样品。如果设备只有在停机时才能取样，应在停机后立即取样；
（３）取样位置为供油管路过滤器之后，取样前将管路周边擦拭干净，避免灰尘、颗粒污染油样；
（４）取样前先冲洗残存在管路死角（不流动）的油样，确保取得的样品具有代表性，冲洗体积一般为不流动管路体积的５倍以上；
（５）取样时将内塞倒置在洁净区域，并使用一定体积的油液润洗取样瓶（取样瓶规格为１０００ｍＬ，润洗体积一般为５０～１００ｍＬ），润洗次数３次以上，润洗过程中确保油液充分润洗取样瓶。润洗后直接取样，取样瓶中油样液面应处于取样瓶高度３／４，取样量为２瓶，取样结束后将内塞及瓶盖拧紧，并尽快将油样送往实验室进行分析。
４.２ 检验和结果评判
（１）润滑油指标检验和理化指标核对，具体掌握颗粒度、酸值、含水、闪点、抗乳化度、氧化安定性运行指标，燃机用油增加金属元素，关注每季度理化指标变化趋势。
（２）颗粒度化验指标严格遵守ＮＡＳ１６３８标准或者ＩＳＯ４４０６标准，检测结果提供不同粒径范围内的颗粒数量，根据实际油液各尺寸段的污染程度，按照最高等级来判别颗粒是否超标，ＲＢ２１１燃机控制在６级，ＬＭ２５００燃机控制在７级，５～１５μｍ的颗粒危害最大。
（３）通过定期油品采样和结果图表分析润滑油使用情况，通过增加和建立磨损金属含量的变化趋势监测压缩机的健康。采用这种趋势分析，西门子不建议对磨损金属含量建立条件限制，ＧＥ公司对１２种金属元素含量做了明确限制，预防燃机运行过程中损伤扩大风险。
４.３ 循环过滤
油品检验发现颗粒度超标，避免人员取样造成理化指标异常问题，立即进行二次采样送检，发现理化指标不合格，采用油净化设备进行循环过滤处理，净化滤芯符合ＮＡＳ１６３８或ＩＳＯ４４０６标准，小型滤油机执行ＡＳＴＭＤ１１４２ＡＷＳＤ１.１标准。
油过滤设备至少包括预过滤和收集精过滤两项功能，可以根据油品情况，增加脱水聚结工艺处理，结合油箱的容量选用不同排量的滤油机，结合油品的特性选用预过滤和精过滤滤芯的过滤精度。
４.４ 更换油品注意事项
通过循环过滤等预处理，不达标使用油品进行更换新油处理，为了防止更换新油品被旧油品污染，制定油冲洗方案对油系统进行冲洗，基本流程需要排油、清理油箱、清洗注油机及油滤、注入新油、使用前管路冲洗和油循环测试。
（１）压缩机机组停机，停止加热器，静置２４ｈ后，开展排油操作，将油箱里的旧油排放到收纳容器。
（２）利用各油管低点排污阀或法兰将管路中的油尽量排放干净，利用仪表风压力将去回油冷器地下管线及管路低点存油排出，排油时必须做好连接，将油排放到容器内。
（３）当油箱内旧油排完后，利用仪表风对油箱做适当的吹扫和通风，通过油箱人孔进入油箱，利用干净的白布和面团对油箱内表面进行清理，彻底清洗油箱内部并用压缩空气吹干，检查确认后进行油箱封闭。
（４）油品装入油箱循环２４ｈ后进行第一次采集检验，１０００ｈ或运行１个月后，进行第二次采集检验，取油样要用专用取样瓶。
５ 油品完整性管理建议措施
压缩机组润滑油选型、批次质量、现场加注、采样送检、污染处置、系统冲洗和更换是一项全面系统的工作，预防由于油品质量、污染、性能下降造成设备损伤，用时兼顾滑油更换频次的经济性，针对油品完整性管理提出以下建议措施：
５.１ 控制新油品质
做好新油出厂、分装前检测报告复核备案，库存润滑油满５年抽样送检，不同品牌型号油品不宜混兑。
５.２ 监控油品物性指标
（１）一般油品化验分析机构只提供油品状态综合评价结果，不提供具体理化指标的化验数据，造成部分指标数据失真影响油瓶的检测结果，造成使用油品失效的错误评价。压缩机组使用单位要明确送检油品的检验物性指标要求，跟踪每项物性检测结果，与历史数值进行对比分析，防止取样不规范或化验操作造成错误评判。
（２）出现颗粒度超标问题，核对不同粒径范围颗粒数，评判粒径超标原因分析，重点关注２５μｍ粒径以上的检测超标检测结果，多数由于取样过程样品受到沙尘污染。
５.３ 油品更换和油系统使用建议
（１）燃驱压缩机组使用航改型、工业型燃机价格高昂，出现轴承等疲劳损伤，需要返厂修复，失效因素基本涉及滑油品质问题，燃机维修价格较高，建议燃机用油１０年定期更换，加密过程监控。
（２）防止加热器过热造成油品结焦失效，定期对油箱加热器进行抽检。
（３）防止油系统零部件脱落进入供油系统损伤设备。供油系统建议采用孔板调节支管油流量，燃机使用合成油系统单向阀，建议燃机大修期间进行维修更换，加强回油碎屑的元素分析和来源判别。
压缩机组作为天然气管线的“动力舱”，润滑油是机组正常运转的“血液”，运维单位加强润滑油品质的监控，预防核心设备的损伤，建立科学的选型、监测、维护和更换体系，保障润滑油的安全可靠和经济运行，将润滑油列入动设备的关键预防性运维工作，润滑油纳入压缩机组全生命周期管理意义重大。
参考文献：
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作者简介：李星星（１９８７－），男，工程师，本科，现就职于国家管网西部管道公司生产运行部，主要从事长输天然气管道压缩机组的运维和新技术研究工作。
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