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一、标准概述
ASTM D4378-13《Standard Practice for In-Service Monitoring of Mineral Turbine Oils for Steam, Gas, and Combined Cycle Turbines》，第一版发布于1984年，上一版为2012年，最新版为ASTM D4378-20。
相关标准有：GB/T 14541-2017《电厂用矿物涡轮机油维护管理导则》、GB/T 7596-2008《电厂运行中汽轮机油质量标准》、ASTMD6224-09 《电厂辅助设备润滑油在用监测的标准规程》。
长期以来，发电行业一直认为涡轮机油的在役监测是确保涡轮长期无故障运行的必要手段。用于发电的两种主要类型的固定式涡轮机是蒸汽涡轮机和燃气涡轮机；涡轮机可以作为单独的涡轮机，也可以配置为联合循环涡轮机。联合循环涡轮机有两种类型：第一种连接燃气轮机和蒸汽轮机，具有单独的润滑回路，第二种将蒸汽和燃气轮机安装在同一轴上，并具有共同的润滑回路。润滑要求非常相似，但有重要的区别，燃气轮机油受到明显较高的局部热点温度和水污染的可能性较小。汽轮机油通常可以使用很多年。在一些汽轮机中，已获得了长达20年的使用寿命。相比之下，燃气轮机油的使用寿命较短，根据操作条件的严重程度，可达2-5年。燃气轮机的优点之一是能够快速响应发电调度要求。因此，越来越多的现代燃气轮机被用于峰值负载或循环负载(频繁的机组停止和启动)，使润滑油处于可变条件(非常高到环境温度)，这给润滑油增加了额外的压力。这种做法的目的是通过对服役中的润滑油进行有意义的取样和测试，来帮助用户验证润滑油在整个生命周期中的状态。实施这一做法是为了收集数据和监测显示润滑油退化迹象的趋势，并确保所监测的工厂设备的安全、可靠和具有成本效益的运行。
二、范围
这一做法涵盖了有效监测在蒸汽和燃气轮机中使用的矿物透平油的要求，作为单独或联合循环涡轮机，用于发电。这种做法包括取样和测试计划，以验证润滑油在整个生命周期中的状态，并通过确保所需的改进，使润滑油的当前状态达到可接受的目标。本规范不适用于辅助设备润滑剂的状态监测;建议参考适当的做法(见做法ASTM D6224)。
三、意义和用途
这种做法的目的是帮助用户，特别是电厂操作人员，保持涡轮所有部件的有效润滑，防止出现与油降解和污染有关的问题。本实践中提到的各种试验参数的值纯粹是指示性的。事实上，要对结果进行正确的解释，需要考虑设备类型、操作工作量、润滑油回路设计、补油水平等诸多因素。
四、技术要求和方法
4.1 涡轮机油的性能
大多数透平油由高精炼石蜡矿物油与氧化和防锈剂复合而成。根据需要的性能水平，还可以添加少量的其他添加剂，如金属钝化剂、降凝剂、极压添加剂和泡沫抑制剂。透平油的主要功能是为轴承和齿轮提供润滑和冷却。在一些设备设计中，它们还可以作为调节液压油。
新型透平油应具有良好的抗氧化性，抑制油泥和清漆沉积，并提供足够的防锈性、水分离性和无发泡性能。然而，这些油在涡轮润滑系统中使用期间不能保持不变，因为润滑油会经历热和氧化应力，这些应力会降低油的基础组分，并逐渐耗尽油的添加剂。在不损害系统安全或效率的情况下，可以容忍某些恶化。良好的监测程序是必要的，以确定何时石油性质发生了足够大的变化，以证明可以在很少或没有损害生产计划的情况下实施纠正措施。
4.2 影响使用寿命的操作因素
影响汽轮机润滑油使用寿命的因素有：(1)系统的类型和设计，(2)系统启动时的条件，(3)原油质量，(4)系统运行条件，(5)污染，(6)补油率，(7)处理和储存。
- 系统的类型和设计大多数现代涡轮润滑系统在设计上是相似的，特别是对于较大的机组。对于润滑，通常的做法是直接从主油泵加压给油。系统的其余部分由储油器、油冷却器、过滤器、管道和额外的净化或过滤设备或它们的组合组成。杂项控制和指示设备完成系统。
- 系统启动状态：
- 润滑系统的各个部件通常在系统安装之前送到现场。现场储存的时间长短和为保持预期沾油表面的完整性而采取的方法将决定在这一期间引入的污染总量、使用前清洗和冲洗任务的规模以及污染物的有害影响。关于蒸汽、燃气和水电涡轮润滑系统的清洗、冲洗和净化的指导意见在指南ASTM D6439中提供，也可以寻求设备/润滑剂供应商或其他行业专家。
- 涡轮机油系统启动前的污染通常包括防腐剂、油漆、铁锈颗粒和施工过程中遇到的各种固体，包括灰尘和污垢、破布、瓶子和罐子。它们对汽轮机油系统的影响是明显的。
- 为保证汽轮机的润滑和控制系统的可靠运行，可能需要持续净化以保持在使用中的油在可接受的颗粒清洁度水平和水含量水平。在操作系统中，重点是去除污染物，这些污染物可能是由于正常的油降解或在操作过程中进入，以及在操作过程中发生的故障或检修过程中引入的污染物，或两者兼有。
- 原油质量：
- 使用高品质的油是潜在的长使用寿命的最好保证。符合公认标准的油通常是可用的，至少满足涡轮机制造商应使用的要求。仔细的油料储存，包括标记和旋转润滑剂容器，是确保正确使用和防止降解的物理，化学和清洁要求的润滑油整个储存和分配。
- 最好从油品供应商那里获得典型的试验数据。在收到第一次油品后，应采集一个油样以确认典型测试数据并作为基线。这一基线应作为润滑剂的物理和化学性质的起点，并作为今后与使用过的石油资料进行比较的起点。这是最重要的！新油的推荐试验见本规程的附表(见表1和表2)。
- 当将新的涡轮机油与不同的成分混合时，应事先进行检查，以确保不会因不兼容性而损失预期的性能(参见润滑剂供应商规范)。这些应该包括功能测试和不溶物形成的检查。这种相容性测试的指南可以参考实践ASTM D7155，用于评估涡轮润滑油混合物的相容性。
- 系统运行条件
- 在给定的涡轮系统中，影响给定润滑油预期使用寿命的最重要因素是系统内的运行条件。空气(氧气)、较高的工作温度、金属和水(水分)在一定程度上总是存在于这些油系统中。这些元素促进油的降解，因此必须加以记录。
- 大多数汽轮机油系统都配有油冷却器来控制温度。在许多情况下，散装油的温度保持得很低，低于60℃(140华氏度)，以至于可能出现水汽凝结。然而，即使在低体积油温的情况下，也可能存在局部热点，如在轴承、气封和油门控制机制中，会导致油降解，最终导致系统油出现变质迹象。
- 在燃气轮机和蒸汽轮机中存在的较高温度条件下，油的氧化可以通过热氧化裂化加速，导致粘稠树脂的产生和沉积，特别是在起始点。
- 污染
- 透平油的污染往往是影响机油使用寿命的最重要因素。由于油降解和湿气凝结或泄漏，系统外部和内部都会产生污染。在启动或后续维护阶段开发一个清洁的透平油系统是至关重要的。一旦达到，外部污染的危险较小，但应加以防范。引入不同类型的油可能会被污染，这些油是错误的类型或与系统油不兼容。在添加之前，应咨询润滑油供应商或涡轮机制造商，或两者都咨询(见实践ASTM D7155)。
- 外部污染可以通过轴承密封和通风口进入系统，内部污染物总是会产生。这些产品包括水、污垢、飞灰、磨损颗粒和不溶性颗粒油降解产品。无论污染源是什么，都必须通过定期监测油液状况和使用过滤器、离心机等净化设备来处理污染。这些物质可以通过过滤器、离心机、聚结器和真空脱水器等净化设备去除。系统油的污染是一个有效的理由，以更换油或冲洗单位，或两者，以恢复系统清洁度。
- 换油率
- 系统中添加的初装油的数量和频率对系统充油寿命的决定起着非常重要的作用。换油的比例从每年5%以下到极端情况下高达30%不等。在补油率相对于油降解率较高的涡轮中，可以补偿降解的程度，预期可以延长油的使用寿命。在涡轮中，油的成分很低(低于5%)，可以得到更真实的油降解情况。然而，这种系统应该仔细观察，因为石油的寿命几乎完全取决于它原来的质量。在美国，平均每年换油量在7%到10%左右。
- 处理和存储
- 处理和转存方法必须保证润滑油的质量和清洁度符合设备要求的规范。油必须正确标记，以确保正确的选择和使用。必须考虑适当的库存周转和储存方法，以防止在储存和分配期间润滑剂的物理和化学特性可能退化。
- 对于一个给定的涡轮机，上述所有的运行因素的组合决定了它的严重性级别。每个单元都是不同的，必须确定每个系统的平衡运行条件，以确定其严重程度；还可以根据OEM操作维护规范设置严重级别。涡轮系统越严酷，给定的油的使用寿命越短。附录X1给出了一个确定涡轮机严重程度的有用方法。
表1 新油的最小取样和检验测试时间表
表2 新加注油最少抽样及检验测试时间表
4.3 取样
4.3.1 一般：当从储油罐或运行中的设备中提取油样时，重要的是提取的油样具有代表性，并从指定的位置提取，以监测润滑油的性能。正确和一致的采样技术是实现这一点的关键。正确取样技术和样品处理技术的推荐指南是指南D8112的一部分。用户应编写标准操作程序，以确保样品的采集始终符合良好的维护规范。除了指南D8112方法外，还应考虑以下建议：
4.4 运行中涡轮机油质量指标
五、预览及下载
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