汽輪機(jī)油中帶水的原因、危害及處理措施

張 雁

（山西焦化股份有限公司供汽車(chē)間，山西臨汾 041600）

0 引言

汽輪機(jī)油質(zhì)變差會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油性能與油膜力產(chǎn)生變化，使軸承無(wú)法獲得有效潤(rùn)滑，引起軸瓦受損。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的零部件也會(huì)由于油中含水而出現(xiàn)銹蝕，發(fā)生卡頓問(wèn)題，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)與保安設(shè)備無(wú)法順利運(yùn)作或是容易發(fā)生誤動(dòng)，情況嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)機(jī)組超速現(xiàn)象。因此，保證汽輪機(jī)油質(zhì)量對(duì)于汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)作有重要意義。

1 故障設(shè)備

山西焦化股份有限公司供汽車(chē)間有1 臺(tái)C6-3.43/0.981 型和1 臺(tái)C6-3.43/0.490 型抽凝式汽輪機(jī)，額定進(jìn)汽壓力和溫度分別為3.43 MPa 和435 ℃，存在一級(jí)抽汽，壓力分別是0.981 MPa、0.49 MPa，于2000 年正式投入使用。調(diào)節(jié)用油和潤(rùn)滑油系統(tǒng)使用同一系統(tǒng)，使用以GB 11120—1989《L-TSA 汽輪機(jī)油》標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的L-TSA32 抗氧防銹汽輪機(jī)油。

在兩臺(tái)汽輪機(jī)投入使用3～4 年后，前軸端汽封出現(xiàn)明顯的漏汽，于前后軸承回油視窗位置能直接觀察到附著在玻璃表面的水珠，檢查顯示汽輪機(jī)油中水分含量為420～560 mg/L（標(biāo)準(zhǔn)含水量為不得超過(guò)l00 mg/L），在油箱底層每天放出5 L 水。

2 油中帶水的危害

空氣與汽輪機(jī)中的水分經(jīng)過(guò)蒸發(fā)進(jìn)入至潤(rùn)滑油系統(tǒng)，之后緩慢凝結(jié)成水珠，水與機(jī)油混合后，經(jīng)攪動(dòng)便會(huì)乳化。機(jī)油乳化對(duì)機(jī)組的危害巨大，主要體現(xiàn)在下述3 點(diǎn)。

（1）潤(rùn)滑油乳化后，油的酸性增加，形成更多的氧化物沉淀于油中，油的抗乳化性能進(jìn)一步下降，形成惡性循環(huán)。大量產(chǎn)生的油銹會(huì)使冷油器的換熱作用變差，油溫逐漸超出限定值，使油質(zhì)惡化速度加快。如果氧化物質(zhì)沉淀在油循環(huán)系統(tǒng)或軸承內(nèi)，會(huì)影響油的循環(huán)，使散熱效果變差，容易引發(fā)供油不足的問(wèn)題，出現(xiàn)軸承燒瓦現(xiàn)象[1]。

（2）潤(rùn)滑油內(nèi)帶水，會(huì)難以形成軸承油膜，在油膜撕裂后，轉(zhuǎn)子和軸承之間發(fā)生摩擦，使軸瓦鎢合金迅速磨耗損壞，引發(fā)事故停機(jī)。若是軸承油膜質(zhì)量較差，便無(wú)法及時(shí)帶走軸系的熱量，導(dǎo)致燒瓦或脫胎事故，威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。還會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)潤(rùn)滑效果下降，使軸系振動(dòng)更加劇烈。

（3）由于機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)與潤(rùn)滑用油共用同一系統(tǒng)，當(dāng)油內(nèi)含水時(shí)，會(huì)使調(diào)節(jié)部件生銹，調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)作卡頓，甚至?xí)l(fā)生超速問(wèn)題，導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)準(zhǔn)確性下降，發(fā)生負(fù)荷晃動(dòng)狀況，嚴(yán)重情況下可能出現(xiàn)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)拒動(dòng)而引發(fā)超速或飛車(chē)等安全事故。

3 油中進(jìn)水原因分析

（1）機(jī)組通常會(huì)在汽輪機(jī)主油箱中裝設(shè)排油煙風(fēng)機(jī)，在運(yùn)作時(shí)控制好軸承座內(nèi)的微負(fù)壓，確保軸承室中回油順暢、能及時(shí)排出油煙，避免油質(zhì)下降。而當(dāng)油箱通風(fēng)設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)作時(shí)，會(huì)使箱中水蒸氣無(wú)法立即抽出，當(dāng)溫度處于較低水平時(shí)，水蒸汽同金屬部件接觸之后便會(huì)凝結(jié)化為水，融入潤(rùn)滑油中便會(huì)發(fā)生乳化。當(dāng)軸承箱運(yùn)作負(fù)壓較大時(shí)，對(duì)外產(chǎn)生的抽吸作用力也隨之變大，汽輪機(jī)軸端漏汽會(huì)通過(guò)油擋進(jìn)入至軸承箱，再慢慢流入主油箱，從而使油中帶水[2]。

（2）汽缸軸封的主要作用是防止蒸汽順著轉(zhuǎn)子溢出。為防止在啟動(dòng)與停機(jī)時(shí)汽封以及汽封變形摩擦過(guò)大而使大軸彎曲，安裝時(shí)通常會(huì)將每級(jí)汽封留出較大的間隔縫隙?？p隙太大會(huì)導(dǎo)致漏汽量變多，使得軸承室進(jìn)入更多的蒸汽，導(dǎo)致油中帶水。

（3）軸封系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng)。由于高壓端軸封泄汽連接在除氧抽汽管道之上，這就造成泄汽不夠順暢，蒸汽極易順著軸封空隙進(jìn)入至前軸承箱中。另外，低壓端軸封泄汽存在阻礙，直接從冒汽管排進(jìn)大氣中，汽封冷卻裝置無(wú)法把轉(zhuǎn)子其后汽封內(nèi)的多余蒸汽和汽封外側(cè)的冷空氣吸出，導(dǎo)致蒸汽極易從軸封空隙處滲出。

（4）油箱上汽輪油泵冷凝液的容易進(jìn)入到油內(nèi)，造成油系統(tǒng)被污染。在主油泵出口處的油壓下降時(shí)，汽輪油泵會(huì)因故障卡住而不能聯(lián)鎖自行啟動(dòng)，或是冷油器銅管發(fā)生泄漏，油壓低于水壓而導(dǎo)致油中帶水。軸封冷卻器也需要實(shí)行全面改造優(yōu)化與檢查，著重提升其冷卻性能，查驗(yàn)其噴嘴是否因破損而導(dǎo)致抽汽性能下降，避免軸封排汽不暢引發(fā)軸端泄漏蒸汽的問(wèn)題[3]。

（5）檢修維護(hù)方面。軸封空隙的調(diào)節(jié)沿軸向分布規(guī)律應(yīng)當(dāng)為外向小、里向大，這是由于軸封外向端部與軸承極為接近，轉(zhuǎn)子、汽缸垂弧冷熱態(tài)變動(dòng)給軸封空隙帶來(lái)的影響程度較輕，轉(zhuǎn)子過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)這一位置只會(huì)發(fā)生輕微晃動(dòng)，不容易產(chǎn)生摩擦；即使有摩擦，因?yàn)榕R近支點(diǎn)，剛度相較而言更大，不容易由于晃動(dòng)增強(qiáng)而引發(fā)轉(zhuǎn)軸彎曲現(xiàn)象。軸封里向狀況則與之相反，此部位汽封空隙運(yùn)作過(guò)程中的不確定程度較大，屬于容易彎軸的區(qū)域，因此需要適當(dāng)調(diào)大。汽封因?yàn)樘幱谳S封最外向，適當(dāng)調(diào)小間隙對(duì)于防止軸封泄漏蒸汽有著重要作用。梳齒型迷宮汽封結(jié)構(gòu)耐磨性較差，一旦汽封塊高齒和軸出現(xiàn)摩擦，會(huì)立刻產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸局部區(qū)域熱度過(guò)高，甚至引發(fā)大軸彎曲事故，威脅到機(jī)組的安全運(yùn)行。在安裝作業(yè)或是檢修維護(hù)工作中，工作人員往往會(huì)為了防止動(dòng)靜摩擦引起轉(zhuǎn)軸彎曲，而盡可能地把實(shí)際汽封空隙調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)值的最大限值，而且外向軸封空隙和內(nèi)向調(diào)節(jié)值基本相同，導(dǎo)致泄漏量變大，通過(guò)犧牲經(jīng)濟(jì)收益來(lái)提升汽輪機(jī)組的整體安全性[4]。

4 避免油中帶水措施

（1）軸承座十分靠近軸封，因此當(dāng)其負(fù)壓愈大時(shí)，軸封泄出的蒸汽便愈容易通過(guò)軸承座進(jìn)入到油系統(tǒng)。需對(duì)軸承座負(fù)壓進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，在確保每個(gè)軸承室內(nèi)回油與排煙順暢的基礎(chǔ)上，適量調(diào)節(jié)排煙風(fēng)機(jī)出口擋板。按照汽輪機(jī)設(shè)計(jì)值，軸承座中負(fù)壓在49～98 Pa，最高不得超過(guò)147 Pa。但是在實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中，主油箱排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的負(fù)壓最高可達(dá)550 Pa，造成軸承室負(fù)壓大幅超出設(shè)計(jì)限定值。為此，對(duì)排煙風(fēng)機(jī)入口蝶閥開(kāi)度做出適當(dāng)調(diào)整，讓主油箱排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)口處負(fù)壓提升，使其運(yùn)行時(shí)負(fù)壓能夠保持在150 Pa。

（2）軸封間隙的調(diào)整應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量工藝標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到影響汽封間隙的因素很多，包括上下缸溫差、轉(zhuǎn)子偏心和軸瓦磨損下沉等多方面，針對(duì)軸封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)問(wèn)題，在汽輪機(jī)大修期間對(duì)軸封間隙進(jìn)行合理調(diào)整。檢查各級(jí)軸封間隙，發(fā)現(xiàn)高、中壓缸軸封間隙比正常值偏大，嚴(yán)重超過(guò)設(shè)計(jì)值。對(duì)調(diào)整高、中壓軸封間隙后，減少了軸封漏汽量，從根本上解決了油中帶水問(wèn)題。

（3）按期清理軸承箱排氣孔，及時(shí)去除油煙與濕氣。

（4）強(qiáng)化油質(zhì)檢測(cè)力度，在油箱底端按期進(jìn)行防水查驗(yàn)。設(shè)計(jì)合理的油品分析周期，如每隔兩個(gè)月便對(duì)系統(tǒng)油質(zhì)開(kāi)展一次分析，如果油品分析結(jié)果不合格，便需對(duì)油品進(jìn)行過(guò)濾或替換新油[5]。

（5）對(duì)汽封系統(tǒng)進(jìn)行改造。原高壓端軸封泄汽管接至除氧器的抽汽管道上，改為直接泄至除氧器內(nèi)。該廠的除氧器為低壓旋膜式除氧器，正常工作時(shí)的壓力為0.02 MPa，加上兩處的高度差，改造后高壓端軸封泄汽口處的壓力一般不超過(guò)0.07 MPa，泄汽較改造前通暢許多。另外，可在此管道試裝1 個(gè)閥門(mén)和l 塊壓力表，方便控制泄汽壓力來(lái)保證汽封正常。同時(shí)，對(duì)汽封冷卻器進(jìn)行檢查、清理，排除故障。將汽封冷卻器本體增加壓力表，確保汽封冷卻器正常工作，有效地將軸封泄汽排出，保證泄汽口處的壓力降低（最好能保證是微負(fù)壓），減少漏向前軸承箱的蒸汽量。如果不能安裝汽封冷卻器，可以考慮把低壓端軸封泄汽管接至射汽抽氣器的輔助抽氣口，或者直接接至凝汽器。

（6）汽輪油泵不能自啟動(dòng)的故障，可以在此油系統(tǒng)中增設(shè)1 臺(tái)交流電動(dòng)油泵替代汽輪油泵，在主油泵出口油壓下降到0.64 MPa 時(shí)，交流電動(dòng)油泵聯(lián)鎖自啟給機(jī)組供油，這樣既能夠防止形成汽輪油泵冷凝液，還可以規(guī)避汽輪油泵由于腐蝕卡死引發(fā)的油系統(tǒng)中斷問(wèn)題[6]。

5 結(jié)束語(yǔ)

汽輪機(jī)油中帶水可采取一系列改進(jìn)措施加以解決，不僅邁過(guò)了生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中的一道技術(shù)難關(guān)，還能取得更好的經(jīng)濟(jì)收益，為后續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在今后生產(chǎn)工作中，還需進(jìn)一步結(jié)合這些經(jīng)驗(yàn)與理論知識(shí)，為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供有力保障。