汽輪機(jī)潤(rùn)滑油水分超標(biāo)綜合治理

王志杰

摘 要：汽輪機(jī)潤(rùn)滑油含水量是油質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，油中含水量大會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行，本文分析了汽輪機(jī)油中含水量大的主要原因，通過采取疏導(dǎo)遮擋汽缸漏汽、調(diào)整汽封壓力、改造汽輪機(jī)油擋、濾油等多種手段，徹底解決了該問題，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文主要對(duì)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油水分的超標(biāo)問題及綜合治理措施進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：潤(rùn)滑油 水分 治理

中圖分類號(hào)：TK73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）04（a）-0040-02

國電濮陽熱電有限公司#1、#2機(jī)組是由東方汽輪機(jī)有限公司制造的C210/150-12.75/0.325/535/535型單軸、三缸雙排汽、超高壓、中間再熱、抽汽、凝汽式供熱汽輪機(jī)。本機(jī)型有高、中、低三個(gè)缸，高中壓轉(zhuǎn)子采用剛性靠背輪連接，支持在#1、#2、#3軸承上。汽輪機(jī)#1、2、3瓦軸承箱油擋共使用四套浮動(dòng)油擋，低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子分別支承在#4、#5和#6、#7軸承上。配套發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)廠制造的QFSN-210-2型汽輪發(fā)電機(jī)，密封瓦結(jié)構(gòu)為雙流環(huán)式。

汽輪機(jī)油系統(tǒng)是用來向汽輪發(fā)電機(jī)組各軸承提供足夠的、高質(zhì)量的潤(rùn)滑油和向低壓保安系統(tǒng)提供壓力油的，并提供給發(fā)電機(jī)密封瓦用油，在機(jī)組盤車時(shí)還向盤車裝置和頂軸裝置供油，主機(jī)潤(rùn)滑油采用#32號(hào)抗氧化防銹汽輪機(jī)油。

1 存在問題

幾年前，兩臺(tái)機(jī)組先后發(fā)生潤(rùn)滑油水分超標(biāo)問題，尤其是機(jī)組帶170WM以上高負(fù)荷時(shí)，有時(shí)達(dá)到1000mg/L，大大超過標(biāo)準(zhǔn)值（標(biāo)準(zhǔn)為<100mg/L），對(duì)汽輪機(jī)的安全運(yùn)行造成很大威脅。伴隨著潤(rùn)滑油含水量嚴(yán)重超標(biāo)現(xiàn)象，油中的水分通過發(fā)電機(jī)密封瓦滲透擴(kuò)散到發(fā)電機(jī)內(nèi)部，發(fā)電機(jī)氫氣濕度也增大很多，當(dāng)油中水分達(dá)到300 mg/L以上時(shí)，雖然兩臺(tái)氫氣干燥機(jī)連續(xù)工作，但氫氣濕度往往不合格，最大時(shí)候露點(diǎn)達(dá)到5℃，大大超過標(biāo)準(zhǔn)值（標(biāo)準(zhǔn)為<-5℃），嚴(yán)重威脅發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 原因分析

造成潤(rùn)滑油水分超標(biāo)的原因很多，主要有：汽缸靠近軸承箱處漏汽；軸端汽封漏汽；軸封抽汽不暢通，而造成汽封漏汽竄入軸承潤(rùn)滑油內(nèi)；軸封抽汽器負(fù)壓不足或空氣管阻塞而造成汽封漏汽竄入軸承潤(rùn)滑油內(nèi)；冷油器泄漏或冷卻器水壓調(diào)整不當(dāng)，水漏入油中；油箱負(fù)壓太大，蒸汽竄入軸承潤(rùn)滑油內(nèi)；運(yùn)行中軸封汽壓偏高，軸封可能出現(xiàn)冒汽現(xiàn)象，使蒸汽漏入軸承箱內(nèi)；機(jī)組在啟動(dòng)過程中因轉(zhuǎn)子膨脹與軸系振動(dòng)造成軸封尖齒與轉(zhuǎn)子碰磨，尖齒倒伏，密封作用降低，造成軸封漏汽，使蒸汽沿軸竄入軸承箱內(nèi)。

經(jīng)過我們反復(fù)查看和分析，發(fā)現(xiàn)該公司油中水分大的主要原因?yàn)槠自谳S端附近漏汽和軸封漏汽造成的，通過與同機(jī)型投運(yùn)的東汽210WM機(jī)組電廠溝通，了解到許多電廠也存在這種現(xiàn)象。

3 采取的相應(yīng)措施及效果

在機(jī)組負(fù)荷170MW以上時(shí)，油中含水量明顯增大；并且隨負(fù)荷增加油中含水量會(huì)增大；軸封壓力越高，油中含水量也越大；機(jī)組啟停時(shí)油中水分偏大；#1、2、3軸承箱回油管觀察窗上經(jīng)常存在凝結(jié)的水珠，尤其是#2軸承箱較多，其他軸承箱的回油窗上較少或沒有。這說明高壓缸前后、中壓缸前漏汽漏入軸承箱內(nèi)是油中含水量大的主要原因。在無法完全消除汽缸和軸封漏汽的情況下，我們分別從運(yùn)行和檢修兩方面采取了以下相應(yīng)措施；一方面盡量阻止和減少蒸汽漏入潤(rùn)滑油內(nèi)；另一方面盡量使油中水分及時(shí)分離排出。

3.1 查找汽缸漏汽部位并有效疏導(dǎo)和阻擋漏汽

油中帶水主要是由蒸汽混入油系統(tǒng)中引起的，但不一定只是軸封漏汽，還有可能是軸承附近的缸體結(jié)合面泄漏的蒸汽或軸封供回汽法蘭泄漏的蒸汽。結(jié)合面包括：高壓缸結(jié)合面、軸封套結(jié)合面。汽缸在受到快速加熱和冷卻時(shí)，尤其是汽缸端部靠軸封處，由于該部位的約束緊固螺栓跨距大，對(duì)汽缸的約束力明顯弱于其他部位，所以最易發(fā)生變形，在靠近貓爪內(nèi)側(cè)凹窩處易產(chǎn)生蒸汽外泄，高溫蒸汽沖刷到軸承箱上使油中帶水。通過認(rèn)真查找，果然發(fā)現(xiàn)#2機(jī)高壓缸右側(cè)結(jié)合面靠近貓爪內(nèi)側(cè)凹窩處有蒸汽泄漏現(xiàn)象，工作人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)位置和泄漏部位，一方面用鋁皮制作了合理形狀的導(dǎo)汽板，把漏汽盡量疏導(dǎo)到上方遠(yuǎn)離軸承箱處；另一方面，用石棉布和石棉繩封住軸承箱轉(zhuǎn)子處，防止蒸汽被吸入軸承箱內(nèi)，通過疏導(dǎo)和封堵起到了很好效果。油中含水量下降非常明顯。機(jī)組在負(fù)荷不高時(shí)，油中水分還經(jīng)常能保證在合格范圍內(nèi)。

3.2 修復(fù)矯正原有的擋汽板

該機(jī)組各軸承箱與靠近汽缸側(cè)設(shè)置上下對(duì)分的擋汽板，檢查發(fā)現(xiàn)，擋汽板存在變形歪斜，靠得不夠緊密，為此，我們糾正了原來的擋汽板四套，并且根據(jù)轉(zhuǎn)子的軸徑和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際位置制做了臨時(shí)擋汽板，并且設(shè)計(jì)成左右對(duì)分，接口互相重疊，放置在原擋汽板與汽缸軸封中間，可靠牢固，這樣就把原來擋汽板上下對(duì)分的擋汽板間隙有效擋住，同時(shí)在較大面積上形成了擋汽作用，通過實(shí)踐，效果較明顯。

3.3 合理設(shè)置油箱定期放水點(diǎn)

我公司兩臺(tái)機(jī)組均未設(shè)置底部放水管道和閥門，無法實(shí)現(xiàn)油箱底部定期放水，我們利用事故放油管進(jìn)行充分的油水分離，在事故放油管上安裝了放水閥（DN20），油中水分大時(shí)，每天可放水10～30kg水分。

3.4 盡量降低軸承箱內(nèi)負(fù)壓

在滿足軸承座回油順暢和不漏油的情況下，盡量調(diào)低軸承箱負(fù)壓，以減少漏汽被吸入的量。

3.5 進(jìn)行有效的濾油

油中水分超標(biāo)，除采取有效的方法防止往油中漏入水分外，濾油也是降低油中含水的一個(gè)重要手段。

3.6 降低軸封供汽壓力

通過調(diào)整，適當(dāng)降低軸封母管壓力，增加最外擋軸封回汽量，減小軸封漏汽。

3.7 揭缸徹底消除汽缸漏汽問題

揭缸處理周期長(zhǎng)、費(fèi)用大，一般須安排在機(jī)組A修或B修時(shí)進(jìn)行。

3.8 對(duì)軸承箱外油擋進(jìn)行改造

雖然采取了多種有效手段，油中水分得到了有效控制，但油中水分還是經(jīng)常超標(biāo)。經(jīng)過不斷研究和調(diào)查，我們了解到氣密封油擋能很好地阻止油中進(jìn)水問題。氣密封油檔是通過在油擋的氣環(huán)處通入壓縮空氣，使油擋齒間與軸頸間產(chǎn)生正壓，由于正壓作用使軸承箱體內(nèi)的潤(rùn)滑油不能漏出，也同時(shí)使外界的水蒸氣或雜質(zhì)不能進(jìn)入軸承箱體內(nèi)，從而達(dá)到不漏油、油中不含水、油中不含顆粒度等效果。

3.8.1 氣密封油擋改造實(shí)施及效果

該公司高中壓缸軸承箱共使用4套石墨環(huán)浮動(dòng)油擋，工作人員決定把該油擋改造為銅齒氣密封油擋，壓縮空氣采用汽機(jī)房穩(wěn)定的儀用壓縮空氣，并安裝壓力調(diào)整門，根據(jù)汽缸和軸封漏氣大小來調(diào)整壓力，因高壓缸前后，中壓缸前部蒸汽壓力高，故選擇對(duì)汽輪機(jī)#1、2瓦軸承箱外油檔共三套油擋進(jìn)行改造，2014年9月份對(duì)#2機(jī)#1、2軸承箱實(shí)施了改造，2015年9月份對(duì)#1機(jī)#1、2軸承箱實(shí)施了改造，取得了很好效果。

3.8.2 徹底解決汽輪機(jī)油中含水超標(biāo)問題。

兩臺(tái)機(jī)改造后，主機(jī)潤(rùn)滑油中水分始終控制在合格范圍，徹底解決了長(zhǎng)期以來油中水分超標(biāo)問題，同時(shí)，因油中水分較少，發(fā)電機(jī)氫氣濕度也大大減少，沒有出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，保證了汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.8.3 消除了機(jī)組可能因油擋造成的振動(dòng)、漏油等較大安全隱患。

原來公司使用的浮動(dòng)油擋為接觸式油擋，主要靠石墨環(huán)與軸之間較小間隙（0.15～0.30mm），來阻止漏油，在實(shí)際運(yùn)行中，汽輪機(jī)軸與石墨環(huán)是有摩擦的，主要靠石墨環(huán)與軸之間微量油膜來保證正常運(yùn)行，由于汽輪機(jī)高壓缸前后，中壓缸前溫度很高，石墨環(huán)耐高溫性能不良，如果漏汽把石墨環(huán)和軸之間的油膜破壞，再加上因軸承箱負(fù)壓而雜質(zhì)進(jìn)入石墨環(huán)與軸之間，石墨環(huán)就會(huì)很快磨損碳化燒壞，機(jī)組運(yùn)行時(shí)就可能甩油、振動(dòng)等問題。幾年前，公司#1、2機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)幾次大的振動(dòng)，停機(jī)后檢查，浮動(dòng)油擋石墨環(huán)磨損嚴(yán)重或損壞，主要是高壓缸前和中壓缸前溫度較高地方的浮動(dòng)油擋。說明振動(dòng)是因?yàn)橛蛽跖c軸摩擦引起的。#1、2機(jī)曾經(jīng)發(fā)生過高壓缸前后浮動(dòng)油擋損壞漏油現(xiàn)象，險(xiǎn)些釀成火災(zāi)事故。

氣密封油擋是在油擋的氣環(huán)處通入壓縮空氣，使油擋齒間與軸頸間產(chǎn)生正壓，由于正壓作用使軸承箱體內(nèi)的潤(rùn)滑油不能漏出，同時(shí)也使外界的水蒸氣或雜質(zhì)不能進(jìn)入軸承箱體內(nèi)，因?yàn)樵撚蛽跏欠墙佑|式銅齒油擋，大大改善機(jī)組振動(dòng)，尤其是啟動(dòng)時(shí)的振動(dòng)指標(biāo)。

3.8.4 節(jié)約了濾油機(jī)等的運(yùn)行維護(hù)成本。

因?yàn)橛行ё柚沽怂M(jìn)入潤(rùn)滑油問題，有效防止了汽輪機(jī)保溫被吸入油內(nèi)，減少了油中的顆粒污染物。濾油機(jī)將不需全天運(yùn)行，甚至發(fā)電機(jī)氫氣去濕機(jī)也可經(jīng)常停運(yùn)。節(jié)約了濾油機(jī)的設(shè)備維護(hù)費(fèi)、電費(fèi)、更換濾芯費(fèi)用。

4 結(jié)語

汽輪機(jī)油中水分大對(duì)汽輪機(jī)組的安全運(yùn)行帶來很大危害，公司通過不斷摸索，找到了引起油中水分大的主要原因，提出了綜合治理方法，并利用合適機(jī)會(huì)，把原來的石墨環(huán)浮動(dòng)油擋改造為銅齒氣密封油擋，徹底解決了長(zhǎng)期以來機(jī)組存在油中水分大問題，同時(shí)也消除了機(jī)組因油擋問題而引起的漏油、振動(dòng)等重大安全隱患。

參考文獻(xiàn)

[1] 伍健偉，高繼錄，張航.1000MW超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)潤(rùn)滑油水分超標(biāo)分析[J].東北電力技術(shù)，2012，33（8）：17-18，23.

[2] 張雅麗，杜自力.汽輪機(jī)潤(rùn)滑油水分超標(biāo)的原因分析及處理[J].熱力發(fā)電，2006（9）：55-56，1，3.