油品的氧化安定性是電力用油重要的化學(xué)性能之一。因汽輪機油和變壓器油等在使用和貯運中,幾乎不可避免地會被氧化,并產(chǎn)生極為復(fù)雜的氧化產(chǎn)物。這些氧化產(chǎn)物若不及時除去,將嚴重損害油品的物理、化學(xué)性質(zhì)和使用性能,縮短其使用壽命;也可直接影響用油設(shè)備的安全、經(jīng)濟運行和使用年限。因而在使用中減緩或防止油品的氧化是電力系統(tǒng)油務(wù)工作者的重要任務(wù)。
一、油品的氧化及氧化機理
因油在使用和貯存過程中,不可避免地會與空氣中的氧接觸,在一定的條件下,油與氧接觸就會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),而產(chǎn)生一些新的氧化產(chǎn)物,這些氧化產(chǎn)物在油中會促使油質(zhì)變壞。通常稱油與氧的化學(xué)反應(yīng)為氧化(或老化、劣化)。油品抵抗氧化作用的能力,稱為油的氧化安定性。影響油氧化安定性的因素主要有溫度條件、氧化時間、油的化學(xué)組成、金屬及其他物質(zhì)的催化作用等。
由于礦物油是由許多不同結(jié)構(gòu)的烴類組成的混合物,其氧化過程是十分復(fù)雜的。油的氧化過程一般可分為幾個時期,開始時期即所謂“誘導(dǎo)期”(或稱“感應(yīng)期”),新油溫度不高時有之。在此時期內(nèi),油吸收少量的氧,氧化非常緩慢,油中生成的氧化產(chǎn)物也極少,這是因為油品內(nèi)含有抗氧劑,阻止其氧化的原故。但如果溫度升高(且在催化劑的影響下),誘導(dǎo)期便會迅速減短。
油品氧化的誘導(dǎo)期過后,便是油氧化的發(fā)展期,油內(nèi)漸漸地開始生成穩(wěn)定的氧化產(chǎn)物,如分子量較低的有機酸、水和某些過氧化物。氧化過程在不斷地進行并加劇,所有的氧化產(chǎn)物都可溶于油和水,并且有較強烈的腐蝕作用。如果再繼續(xù)氧化,便生成固體聚合物和縮合物,它們在油中達到飽和狀態(tài)廳,便從油中沉淀出來,即通常稱之為油泥沉淀物。
在油品氧化的第三期,或稱遲滯期,這時油的氧化反應(yīng)受到一定的阻礙,由樹脂氧化生成的某些具有酚的特性的氧化物,開始發(fā)生阻止氧化過程的負催化作用。在這個時期內(nèi)氧化速度減慢、氧化產(chǎn)物也比前期減少。
二、油品氧化產(chǎn)物的危害性
絕大多數(shù)氧化產(chǎn)物對油品和設(shè)備都有較大的危害:
?。?)腐蝕設(shè)備的有關(guān)部件,縮短其使用壽命,影響設(shè)備的安全、經(jīng)濟運行。
?。?)降低絕緣油和電氣設(shè)備的電氣性能,嚴重者,有可能造成重大的設(shè)備和人身事故。 (3)油泥、沉淀等氧化產(chǎn)物可增大油品的粘度,堵塞油路,有損于油的冷卻散熱、潤滑和調(diào)速作用。
?。?)部分氧化產(chǎn)物可降低汽輪機油的抗乳化性能,嚴重者可造成調(diào)速器的失靈,燒毀軸承等重大事故。
此外,氧化產(chǎn)物會加速油品自身的氧化和固體絕緣材料的老化。因此在運行中防止油品的氧化、及時除去其氧化產(chǎn)物是十分重要的。
三、影響油品氧化的因素
油品氧化除受本身化學(xué)組成的影響外,還受以下外界因素的影響:
1.溫度
溫度是影響油品氧化的重要因素之一。溫度對油品的氧化速度、氧化方向和產(chǎn)物皆有不同程度的影響。
?。?)對氧化速度的影響:油品的氧化速度隨溫度升高而加快。許多實驗證明,在室溫以下,油品氧化極緩慢;若超過室溫,溫度繼續(xù)升高時,其氧化速度將加快;超過50~60℃后其氧化速度大為增加。
?。?)對氧化產(chǎn)物的影響:隨油品氧化溫度的升高其中間產(chǎn)物——醇、醛、酮等可進一步發(fā)生氧化、縮合、聚合等反應(yīng),從而加速二次氧化產(chǎn)物——膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等沉淀物的生成。
?。?)對氧化曲線的影響:同一油品在溫度較低時,為自動抑制型氧化;溫度較高時,為自動催化型氧化。
由上述可知,升高油溫是加速油品氧化的重要因素。因此,應(yīng)盡量保持油品在低溫下使用,以減緩油品的氧化。