運行汽輪機油顆粒污染原因分析及預防措施

馬慧芳，賈文菊，李若寧，計天碩，張利燕，杜黎明

(河北省電力研究院，石家莊 050021)

目前，汽輪機油在200 MW及以上發(fā)電機組中主要用于潤滑系統，起著潤滑和冷卻散熱作用。潤滑系統對汽輪發(fā)電機組的所有軸承和軸封提供連續(xù)不斷的油流，使金屬部件在液體介質中沿一定規(guī)則運動，保證機組的正常運行。機組運行時，汽輪機油應在汽輪發(fā)電機組所有軸承的軸瓦和軸頸等金屬表面形成致密均勻的油膜，保證軸頸在高速運轉時不與軸瓦表面發(fā)生直接摩擦。當油被顆粒物質污染后，油膜的均勻性受到干擾，特別是有大顆粒物質存在時，油膜遭到破壞，軸頸和軸瓦間的液體摩擦變?yōu)榻饘倥c顆粒雜質、金屬與金屬間的直接摩擦，導致軸頸和軸瓦被劃傷、拉毛，同時產生熱量使局部油溫升高，引起軸瓦過熱，進而使流過該點的油分子發(fā)生裂解，在高溫點處產生炭，炭不斷聚積，嚴重時可能造成軸瓦燒毀事故[1]。

1 汽輪機油及汽輪機組油系統的異常情況

1.1 運行汽輪機油的異常情況

對運行汽輪機油顆粒污染情況的監(jiān)測，目前普遍采用的方法是對運行汽輪機油進行顆粒污染度的測定。一般采用自動顆粒計數法，依據DL/T 432-2007《電力用油中顆粒污染度測量方法》進行測定，污染等級評定采用美國航空航天工業(yè)聯合會(AIA)NAS 1638顆粒污染分級標準[2]，合格標準要求為8級。

在2008年第四季度的定期檢測試驗中，對河北省南部電網54臺200 MW及以上汽輪機組的運行汽輪機油進行顆粒污染度檢測，其中7臺不合格，占總檢測臺數的13%。7臺顆粒污染度不合格機組的檢測結果見表1。

表1 顆粒污染度不合格機組的檢測結果

注：以100 mL液體計算。

根據檢測結果，投入大型精密濾油機進行過濾處理，被雜質顆粒污染較輕的運行汽輪機油在兩周內處理至合格范圍，即達到顆粒污染度8級的合格指標；被雜質顆粒污染嚴重即顆粒污染度大于12級的運行汽輪機油在很長時間內方處理至合格狀態(tài)。

1.2 汽輪機組油系統的異常情況

按照檢修計劃安排，在2009年第一季度所有檢修機組中，發(fā)現部分機組存在油質不清潔的問題，并造成系統部件出現不同程度的損壞。甲電廠12號機組的轉子軸頸表面被大顆粒雜質劃傷，留有一道長80 mm、深0.6 mm的明顯劃痕，部分軸瓦也存在大小不同的劃痕，從該機組油箱底部清理出約1.5 kg雜質污物，油箱內的過濾網有8處出現堵塞；丙電廠11號機組的轉子軸頸表面變黑，有一層污物附著其表面，從油箱底部清理出約2.0 kg雜質污物，污物顏色發(fā)黑，油箱內的過濾網有12處出現堵塞；丁電廠的1號機組，轉子軸頸及軸瓦表面存在大量的劃毛，表面明顯變粗糙。

在機組檢修過程中，對軸頸、軸瓦的劃傷進行了修復；對軸頸表面的黑色污物進行了清理，使其露出金屬光澤；更換了被堵塞的濾網；將油箱及油管道徹底清理干凈。對運行汽輪機油中存在的顆粒雜質對油系統部件造成的危害進行了修復，消除了汽輪機組運行中存在的重大隱患。

2 運行汽輪機油被污染的原因分析

a. 新油潔凈度低。由于部分油品生產企業(yè)的生產工藝存在缺陷，原油中的泥沙、礦物鹽和處理過程中使用的吸附劑等雜質沒有徹底除去，滯留在成品油中。新油運輸和儲存方法不當,使油品受到外界物質的污染。

b. 油系統在基建安裝中被污染，導致進入系統的油品潔凈度降低[3]。由于施工工期限制或施工進行分包等原因，在油系統的安裝過程中，對油管路、軸承箱、冷油器、油泵和閥門等部件沒有徹底清潔檢查或處理，直接進行安裝，同時在安裝期間不注意環(huán)境和所用工具的清潔性，從而導致焊渣、氧化皮、鐵屑和纖維等雜質殘留在系統中各種形狀的縫隙、內表面和油管路內，當新油注入系統后便受到污染。

c. 基建過程中油系統沖洗循環(huán)不徹底。汽輪發(fā)電機組油系統安裝完畢后必須經過油沖洗循環(huán)過程，以清除油系統中設備、部件、管道和附件上的雜質。選用的沖洗工藝、沖洗流量、溫度控制和循環(huán)工藝等操作存在瑕疵時，可造成油系統沖洗不徹底，留有死角，使系統中的顆粒雜質未被完全除去。

d. 機組投入運行后，系統存在缺陷，油系統中較長時間有水存在，系統發(fā)生腐蝕，產生腐蝕產物，油品潔凈度降低。

e. 對運行汽輪機油的維護手段落后，在機組運行中沒有及時將油中的雜質濾除。

3 預防運行汽輪機油污染的措施

運行汽輪機油從新油驗收、注入油箱直至正常運行，所經歷的每個環(huán)節(jié)均有可能使油品受到污染，因此做好預防工作是十分必要的。

3.1 新油驗收

購置新油時，嚴格按照GB 11120-1989《L-TSA汽輪機油》驗收[4]，同時進行顆粒污染度檢測，其顆粒污染等級應不大于NAS 1638中的8級，確保新油質量符合要求。

3.2 基建安裝調試

a. 在油系統安裝前，應首先檢查套裝油管路、冷油器和油泵等部件是否清潔，若發(fā)現管口內部有較大縫隙、焊口內壁不潔凈、部件表面留有金屬碎屑和纖維等雜質時，應與供貨商溝通，督促其提供清潔合格的設備部件。

b. 在油系統安裝過程中，應保證施工環(huán)境中無灰塵、纖維等物質，安裝人員應戴潔凈的手套，安裝工具在使用前用合格溶劑進行沖洗。

c. 系統安裝完畢后，采用大流量(約720 m3/h)沖洗技術，同時采用正沖洗、反沖洗、分系統沖洗、變溫沖洗、敲打油系統、清理油箱中磁棒上粘附的金屬雜質、定期清理軸承座及油箱等處的污物等措施，使油系統在基建階段潔凈度達到要求。

3.3 機組檢修

機組檢修期間，使用的儲油容器、操作工具、更換的材料配件及施工環(huán)境均要保證清潔，以避免外界物質污染油系統。同時將油箱、軸承、軸瓦和油泵等可觸及的部位清理干凈，并做好密封保護工作。

3.4 運行維護

機組運行中，應盡量減少(杜絕)水分進入油系統中，避免因水分長期存在導致腐蝕產物的出現，因此要防止冷油器的泄露或汽封不嚴導致的水蒸汽進入油中。同時配備脫水、再生、凈化為一體的多效濾油機，根據油質狀況，及時進行濾油處理。

4 結束語

運行汽輪機油顆粒污染的程度直接影響著汽輪機組的安全運行，因此應在新油驗收、基建安裝調試、機組檢修和運行等階段做好預防汽輪機油顆粒污染的措施，同時定期對運行汽輪機油進行監(jiān)督試驗，及時發(fā)現被污染的狀況，查明原因并及時采取有效的處理措施，對沒有問題的機組也要做好預防工作，以保證汽輪機組安全、穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1] 孫堅明，孟玉嬋，劉永洛.電力用油分析及油務管理[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2] DL/T 432-2007，電力用油中顆粒污染度測量方法[S].

[3] 李燁峰.運行汽輪機油乳化和污染問題研究[J].熱力發(fā)電,2000(6)：50-53.

[4] GB 11120-1989，L-TSA汽輪機油[S].