清漆形成的基础缘故原由

恒久以来，人们一直以为润滑油的热应力导致其氧化
。众所周知，油氧化的副产品会在液压控制和润滑油系统中形成清漆
。Kleentek公司前董事总司理Akira Sasaki博士对燃气轮机油清漆形成的基础缘故原由举行了开创性的研究
。详细而言，他的研究检查了燃气轮机的液压控制和润滑油过滤器，以确定它们在清漆形成中所起的作用，以及系统内静电积累导致火花放电的缘故原由
。该研究包括对GE Frame 9FA燃气轮机的检查，该燃气轮机履历了严重的清漆效应
。只管审查主题涉及燃气轮机，但结论确实与燃气轮机和蒸汽轮机系统以及液压控制和润滑系统总体相关
。

燃气轮机应用–最严重的情形

多年来，随着提高效率和降低资源本钱的涡轮机开发导致燃烧温度升高（因此运行油温升高）和使用通俗储油器，燃气涡轮机油的运行情形严重水平显著增添，通常将汽轮机轴承油与控制油混淆
。在某些情形下，该简单储油器还可为压缩气体（如氢气）提供密封剂，并在汽轮机处于盘车装置上时提供静液压提升油
。这些卑劣的操作条件——特殊是高循环性操作和很是高的温度——会导致清漆的爆发
。只管蒸汽轮机和其他液压应用的事情条件可能不那么卑劣，但清漆的形成仍然是一个问题
。

由清漆引起的涡轮机问题

轴承上的清漆

图1–轴承上的清漆（左）
。由于清漆（顶部）导致阀门卡住
。上漆铅笔过滤器（底部）
。

在油被氧化和“自由基”演酿成组成清漆的组合形式后，这些粘性沉积物粘附在油回路的金属外貌上–管道、阀门、热交流器、过滤器、过滤器和其他敏感装备
。反过来，这种生长的薄膜捕获到粘性外貌上的其他细颗粒，这些颗粒继续在颗粒周围群集，形成一个磨蚀性、破损性的外貌
。研究还批注，聚合油氧化产品的沉积物在垫片和机械密封件的劣化中起到一定作用
。涡轮机系统中清漆引起的其他潜在问题包括：

?运念头械部件（如伺服阀或偏向阀）的壅闭和粘滞
。

?由于清漆容易吸引污垢和固体颗粒污染物，部件磨损增添
。

?由于清漆的隔热效果，热交流器中的传热损失、摩擦、热量和能量增添
。

?润滑剂的自动催化劣化
。

?梗塞小油流孔和滤油器
。

?过滤器效率降低和潜在的过滤器梗塞
。

?轴颈轴承故障
。

?由于整理和扬弃油，增添了维护本钱
。

清漆的主要泉源：热

无论油添加剂包装的氧化稳固性和热稳固性有多强，油中的清漆污染水平始终会凌驾抑制剂的能力
。较高的事情温度或有害催化剂（如水和磨损金属）含量的增添会加速油的氧化，并严重影响抗氧化剂添加剂包装的有用性和耐久性
。

视察到，事情油温每升高10°C（18°F），油的氧化速率就会加倍（阿累尼乌斯速率规则）
。然而，当油温坚持在60°C（140°F）以下时，油的氧化以及清漆的形成并不像预期的那样缓慢
。缘故原由：除涡轮轴承内爆发的热量外，油路内还保存其他导致高热的缘故原由
。油中热门的一个缘故原由是“微型柴油燃烧”——当油通过液压回路中的高压泵时，夹带的气泡内爆——这会爆发凌驾1000?C（凌驾1800?F）的局部油温，凌驾足以导致油分子氧化的温度
。

热门的另一个缘故原由是爆发火花放电
。发电行业向合成和玻璃过滤介质的转变爆发了意想不到的副作用，这是由于更细密的过滤器孔径组合在一起，以去除具有极高过滤通量率（单位面积流速）的细沉积物，从而降低资源本钱
。其效果是油系统内大宗静电积累
。

储油器内火花放电

图2–储油器内的火花放电
。

这些自觉放电（一连纳秒）可以爆发温度凌驾10000?C（凌驾18000?F）的火花，这比太阳外貌还要热
。这种由静电放电引起的高热现实上是“烹饪”油，爆发油分子碎片，耗尽抗氧化添加剂
。Sasaki博士举行的过滤器火花放电试验的视频可以在这里找到
。

只管过滤器制造商正在举行研究，以减轻合成介质和玻璃介质的静电效应，但其他研究批注，油路中金属对金属接触的地方也会爆发显著的静电，从而导致火花放电
。

纵然是运行小时数很是低的调峰机组的燃气轮机，也仍然容易受到油氧化和清漆形成的影响
。燃气轮机的履历批注，每周使用盘车装置转动涡轮机两到四个小时的做法可最大限度地镌汰转子弯曲，并始终坚持润滑油循环，从而坚持高可靠性和可用性
。但随着这些利益的泛起，润滑油氧化和上光的副作用进一步加剧
。

机油滤清器中的火花放电

Sasaki博士研究了机油流经汽轮机油过滤中使用的种种常见过滤介质时爆发的电压电位，其中最常见的是一种细密孔玻璃复合介质
。

图3所示为电气隔离测试组件，设置为审查接地和不接地时过滤器内是否爆发电荷
。

过滤器火花放电测试组件

图3–过滤器火花放电测试组件
。

小油箱右侧的软管向泵供油（如下图所示），然后泵将油运送至过滤器单位组件（入口由装置在过滤器入口三通上的流量变送器标记）
。过滤单位的出口通过软管返回油箱，关闭油流回路
。从过滤单位左侧引出的导线毗连到间隙电极组件的一侧，而从玻璃烧杯中的另一个电极引出的地线则朝向组件的右侧
。玻璃烧杯充满ISO VG32油，伸出小油箱的“棒”是用于监测油温的温度计
。浸入油烧杯中的电极之间的间隙为1mm
。整个组件装置在带有乙烯基软管的聚四氟乙烯底座上，以对系统举行电气隔离，因此可以在过滤单位的外壁处丈量过滤单位内爆发的任何电荷
。

实测油势

图4——测得的油势
。

该实验中两个最令人震惊的视察效果（图4）是，与电气隔离时相比，机油滤清器接地时爆发的电压电位更大，并且这些高电压的爆发以及由此爆发的火花放电可能会很是迅速和频仍地爆发
。Sasaki博士始终发明电压电位凌驾10千伏，静电积累引起的电压电位巨细与通过过滤介质的通量直接相关
。高磁通率爆发很是高的电压，导致更强盛和更频仍的火花放电，而低磁通率爆发较低的电压
。

Sasaki博士在剖析GE 9FA大型框架燃气轮机上的液压和润滑油过滤器时视察到，通过这两个回路的油流在两个要害工艺参数上显着差别：

?通过润滑油过滤器的油流量（单位过滤器面积的流量）显著高于液压控制油过滤器
。

?通过润滑油过滤器；の新种岢械挠土魇且涣，而通过液压控制油过滤器的油流很是少（仅在调解控制装置时爆发），导致液压管路中的油变冷
。

这些差别条件的主要性在于，高通量润滑油过滤器通过频仍的火花放电爆发氧化油副产品，形成清漆，液压过滤器系统提供冷却器，更清静的情形中，这些清漆分子可以连系，并成为要害液压控制装置的严重污染问题
。

研究效果清晰地批注，油中的火花放电确实会导致油氧化，并且这种氧化的水平受火花放电频率的影响
。

佐佐木博士的研究还涉及研究在室温下经由数月时间与光隔离后，受到差别频率火花放电的油
。他的研究效果批注，纵然直接导致氧化的条件（如热和油磨损）被消除，也有一个自动催化历程可以继续油的氧化（从而形成清漆）
。（表1）

汽轮机油酸值

该试验事情的效果批注，油中的火花放电确实会导致油的氧化，这种氧化的水平受火花放电频率的影响，并且保存一个自动催化历程，纵然在导致氧化的条件下，油仍会继续氧化（从而形成清漆）（例如热）被移除
。

汽车催化油氧化历程

无论油氧化最先的缘故原由怎样（事情温度高或火花放电），一旦有足够的油分子剖析成自由基，并保存铁和铜等金属离子，可能会最先一个一连降解油分子的自我维持反应
。这种连锁反应的影响取决于抗氧化剂（AO）的水平添加剂已消耗
。若是不举行检查，此自动催化氧化历程将加速并最终凌驾AO添加剂
。形成自动催化历程的反应顺序如下所示
。

润滑油自动催化氧化工艺：

金属（铁和铜）催化链引发

消融氧与油分子爆发反应，爆发自由基R和HOO

°RH+O2 R?+HOO?（1）

°2RH+O2 2R?+H2O2（2）

铁离子在#3中被氧化，在#4中被还原，形成净平衡

°Fe3++ROOH Fe2++ROO?+H+（3）

°Fe2++ROOH Fe3++RO?+HO-（4）

铜离子在#5中镌汰，在#6中氧化，形成净平衡

°Cu2++ROOH Cu++ROO?+H+（5）

°Cu++ROOH Cu2++RO?+HO-（6）

链撒播和分支

自由基R?of#8反应进料#7反应

°R?+O2 ROO?（7）

°ROO?+RH ROOH+R?（8）

ROOH剖析成两个部首

°ROOH RO?+HO?（9）

反应的两种产品#9与油分子反应天生新的自由基R?

与醇（ROH）和水一起举行上述第7步进料反应

°RO?+RH ROH+R?（10）

°HO?+RH H2O+R?（11）

以下是：

°醛和酮的形成 挥发物导致

°缩合反应 生产了高分子量的聚合物

°污泥和沉积物形成 形成不溶物和清漆

金属催化剂和水对油氧化的影响

表2显示了金属催化剂和水与油氧化之间的关系，通过总酸值（TAN）丈量
。

请注重，表1所示火花放电后并在受控情形中安排数月的油样中不保存游离水或乳化水，也不保存显著水平的磨损金属（这是新油），但3000次火花放电/9个月样品的TAN值增添
。若是将Sasaki博士所展示的机油滤清器和机油循环系统中的火花放电爆发的有害影响与一连供应的磨损金属和水连系起来，润滑和液压系统中的机油氧化速率关于抗氧化剂添加剂来说可能是很是具有挑战性的
。

目今机油剖析测试的无效性

大大都油剖析试验（如旋转压力容器氧化试验，RPVOT）不可可靠地指示油样的真实清漆形成潜力，并且通常无法检测到这种情形，除非油已经具有足够高的清漆水平可检测，因此只能作为已形成清漆保存简直认
。研究批注，应用古板的油测试要领作为清漆发病的早期预警要么无效，要么提供的信息有限
。傅里叶变换红外（FTIR）等测试可以检测作为清漆形成前体的油氧化副产品，作为“保存”或“不保存”的发明，但不可量化条件，这将提供懦弱水平的表达式
。比色法的一直生长似乎为早期检测清漆问题提供了一种相对廉价的要领，并提供了一种跨时间量化条件以绘制系统趋势图的要领
。该要领（例如，Analysts，Inc.提供的定量分光光度剖析或QSA测试）提供了一个评级数字，可与相对标度举行较量，以确定清漆问题的懦弱水平，并资助评估追求镌汰清漆的装备和要领
。

避免、解决和扭转静电上漆问题

古板的油洗濯要领包括过滤器、离心机、真空脱水机和机械介质过滤
。这些要领可有用去除水和硬污染物，以及一些较大的软污染物
。但去除清漆和导致清漆形成的油氧化副产品需要去除不溶性亚微米级软氧化产品
。经证实，实现这一点的最佳要领是一连静电油洗濯，它可以解决古板要领无法解决的污染问题
。

静电网络历程

图5–静电网络历程
。

在油上运行静电油洗濯系统可降低氧化油副产品的浓度，进而消融油路外貌上形成的清漆，由于油试图重新建设形成的清漆与其前体之间的平衡关系，氧化油副产品随着静电油调理剂继续去除氧化油副产品，流系一切坚持平衡的自然反应继续消融形成的清漆，直到其不再保存
。

静电油调理剂去除自然带电污染物（如亚微米级氧化油副产品）的机理如图5所示
。已形成的清漆（柔软、粘稠的污染物）实质上是极性的（例如，零净电荷，但在粒子内有电荷漫衍，爆发正负极），但仍然通过称为di电泳的历程被系统去除
。www.Kleentek.com上的“怎样事情”部分提供了该历程的更详细说明
。

图6显示了45天一连静电洗濯前后的上漆伺服阀
。