660 MW 機(jī)組汽動(dòng)給水泵組潤(rùn)滑油中含水量超標(biāo)原因分析及治理

劉書元，毛義云

（國(guó)家能源集團(tuán)寶慶發(fā)電有限公司，湖南 邵陽(yáng) 422200）

0 引言

湖南某發(fā)電有限公司兩臺(tái)哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的CLN660-24.2/566/566 型超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)。每臺(tái)機(jī)組配置2臺(tái)50%B-MCR汽動(dòng)給水泵（以下簡(jiǎn)稱汽泵），給水泵汽輪機(jī)（以下簡(jiǎn)稱小機(jī)）為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的G16-1.0型單軸單缸沖動(dòng)式汽輪機(jī)，給水泵為上海電力修造總廠有限公司生產(chǎn)的HPT300-340-6S/27A型臥式多級(jí)雙殼芯包式的多級(jí)離心泵，汽動(dòng)給水泵組共用一套潤(rùn)滑油系統(tǒng)，由給水泵汽輪機(jī)提供潤(rùn)滑油源[1]。

小機(jī)油站供油泵由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，從油箱抽油供給汽輪機(jī)、給水泵各軸承及盤車裝置。汽輪發(fā)電機(jī)組高負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，汽動(dòng)給水泵組潤(rùn)滑油系統(tǒng)存在油中帶水情況，最嚴(yán)重時(shí)含水量達(dá)到2 000 mg/l以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值100 mg/l[2]，油質(zhì)變差不僅影響潤(rùn)滑效果，情況嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致燒瓦，存在較大的安全隱患和安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 汽動(dòng)給水泵組潤(rùn)滑油中含水量超標(biāo)的原因分析

1.1 潤(rùn)滑油冷卻器冷卻水進(jìn)入潤(rùn)滑油中

汽動(dòng)給水泵組潤(rùn)滑油系統(tǒng)有兩臺(tái)冷油器（一用一備），兩臺(tái)冷油器油側(cè)通過(guò)聯(lián)絡(luò)管相連。正常運(yùn)行中油側(cè)壓力均高于水側(cè)（油側(cè)壓力為0.6 MPa，水側(cè)壓力為0.3 MPa），運(yùn)行中冷卻水不可能漏至潤(rùn)滑油中。機(jī)組停運(yùn)后進(jìn)行冷油器查漏均未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，所以排除了潤(rùn)滑冷油器水側(cè)滲漏至油側(cè)的可能性。

1.2 汽泵機(jī)械密封水進(jìn)入潤(rùn)滑油中

汽泵軸端密封為整體快裝式機(jī)械密封，其內(nèi)套筒采用雙斜面夾箍緊縮環(huán)與泵軸聯(lián)接，泵內(nèi)給水溫度在180 ℃左右，是通過(guò)密封襯套上的螺旋紋逐級(jí)節(jié)流降壓[3]，同時(shí)在汽泵軸端密封內(nèi)接有壓力為2.5 MPa 左右、溫度為35 ℃的凝結(jié)水作為密封水實(shí)現(xiàn)密封。密封水起到密封、潤(rùn)滑、冷卻的作用，進(jìn)入軸端密封后沿軸分為相反的兩路，通過(guò)迷宮密封降壓后進(jìn)行回收。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析機(jī)械密封水漏入潤(rùn)滑油中的可能性極小。

1.3 小機(jī)軸封蒸汽進(jìn)入小機(jī)軸承箱

針對(duì)2號(hào)機(jī)組汽動(dòng)給水泵組潤(rùn)滑油中含水量超標(biāo)的問(wèn)題，我們對(duì)2014年10月至2016年10月期間兩臺(tái)機(jī)組A、B小機(jī)潤(rùn)滑油含水情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（油中含水量超標(biāo)時(shí)一直加裝移動(dòng)式真空濾油機(jī)進(jìn)行處理），如表1、表2所示。

表1 1號(hào)機(jī)組小機(jī)高壓軸封壓力與潤(rùn)滑油含水量化驗(yàn)結(jié)果

表2 2號(hào)機(jī)組小機(jī)高壓軸封壓力與潤(rùn)滑油含水量化驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)運(yùn)行數(shù)據(jù)和油質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)在機(jī)組低負(fù)荷期間，汽動(dòng)給水泵組潤(rùn)滑油中含水量均正常；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷較高，小機(jī)高壓軸封壓力高至95 kPa以上時(shí)，潤(rùn)滑油中含水量明顯增大，可以判定軸封蒸汽漏入軸承箱是油中進(jìn)水的主要原因。

原因分析：小機(jī)高壓軸封蒸汽取自主汽輪機(jī)軸封母管，設(shè)計(jì)壓力30~60 kPa，溫度為120~170 ℃，運(yùn)行中小機(jī)軸承箱內(nèi)上部無(wú)油區(qū)為負(fù)壓，小機(jī)高壓軸封母管壓力高時(shí)，漏汽量大，蒸汽通過(guò)軸封與前軸承箱間的間隙被負(fù)壓抽至軸承箱，隨潤(rùn)滑油回油攜帶一起進(jìn)入油箱，造成含水量超標(biāo)。當(dāng)機(jī)組帶額定負(fù)荷時(shí)，2號(hào)機(jī)組主機(jī)軸封漏汽量偏大，使得主機(jī)高壓軸封母管壓力較高，造成小機(jī)的高壓軸封壓力達(dá)160 kPa，超出設(shè)計(jì)壓力較多，漏出的蒸汽被抽至前軸承箱與油充分混合后進(jìn)入油箱，從而造成潤(rùn)滑油中含水嚴(yán)重超標(biāo)。

2 汽動(dòng)給水泵組潤(rùn)滑油中含水量超標(biāo)的治理策略

2.1 調(diào)整改造小機(jī)軸封，減小高負(fù)荷時(shí)軸封漏汽量

在檢修中把小機(jī)軸封由普通梳齒型改為側(cè)齒梳齒型，汽封間隙調(diào)整至設(shè)計(jì)范圍的最小值，改善軸封密封效果，減小了軸封蒸汽的漏出量[4]。

2.2 完善小機(jī)前軸承箱與軸封間的保溫以及加裝阻隔設(shè)備

為防止漏出的軸封蒸汽積聚在保溫內(nèi)部腔室無(wú)法散發(fā)，導(dǎo)致蒸汽進(jìn)入軸承箱內(nèi)。將小機(jī)前軸承箱與軸封間隙處保溫進(jìn)行整改，同時(shí)在小機(jī)軸承箱與軸封間用壓縮空氣對(duì)吹，把軸封漏汽快速吹走，防止蒸汽進(jìn)入軸承箱內(nèi)。經(jīng)上述處理后，潤(rùn)滑油中含水量超標(biāo)的問(wèn)題有所改善，但有時(shí)仍然高于標(biāo)準(zhǔn)值100 mg/l。

2.3 進(jìn)行小機(jī)軸封供汽系統(tǒng)技術(shù)改造

方案1（汽輪機(jī)廠家提供）：在小機(jī)高壓軸封一段漏汽管道上增加一路溢流管道至凝汽器（見圖1 中波紋線標(biāo)注），可有效防止管路阻塞、超壓?jiǎn)栴}。溢流控制采用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制。

圖1 小機(jī)高壓軸封供汽管道上增加一路溢流管道

方案2（自主創(chuàng)新）：原小機(jī)高壓軸封供汽接自主機(jī)高壓軸封供汽母管，在高負(fù)荷時(shí)，主機(jī)高中壓軸封處于向外排汽狀態(tài)，向低壓軸封供汽方向流動(dòng)提供低壓軸封汽源，形成自密封，多余的蒸汽溢流至凝汽器。但由于主機(jī)高中壓軸封漏汽偏大，高中壓軸封母管管徑較母管要小，經(jīng)測(cè)量，在高壓軸封母管疏水點(diǎn)（小機(jī)高壓軸封接入點(diǎn)附近）的壓力高達(dá)155 kPa左右，遠(yuǎn)高于主機(jī)軸封母管壓力。

若將小機(jī)高壓軸封供汽母管接入點(diǎn)改至主機(jī)軸封供汽母管（見圖2），可減小高負(fù)荷時(shí)主機(jī)高壓軸封漏汽形成的高壓力對(duì)小機(jī)高壓軸封漏汽的影響。運(yùn)行方式調(diào)整為全開軸封母管至小機(jī)高壓軸封供汽手動(dòng)門，由軸封母管直接供小機(jī)高壓軸封，微開主機(jī)高壓軸封至小機(jī)高壓軸封供汽手動(dòng)門，保持高壓軸封至小機(jī)高壓軸封供汽管道熱備用。

圖2 小機(jī)高壓軸封供汽母管接入點(diǎn)改至主機(jī)軸封供汽母管

對(duì)比分析兩種方案，由于溢流管路投資較高，需要運(yùn)行調(diào)節(jié)，還可能存在主機(jī)高壓軸封母管通過(guò)小機(jī)高壓軸封管路經(jīng)新裝溢流管路排汽，降低溢流效果的問(wèn)題。最終采取第二種改造方案。

3 汽動(dòng)給水泵組潤(rùn)滑油中含水量超標(biāo)的治理效果評(píng)估

2016年11月17日對(duì)小機(jī)軸封供汽母管系統(tǒng)改造完成。11月22日機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)運(yùn)行。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)比對(duì)，機(jī)組額定負(fù)荷工況下，小機(jī)高壓軸封母管壓力由改造前的165 kPa 降至68 kPa。連續(xù)跟蹤取樣化驗(yàn)，汽動(dòng)給水泵組潤(rùn)滑油中微水含量一直保持在30 mg/l 以下，至此徹底治理了汽動(dòng)給水泵組潤(rùn)滑油中含水量超標(biāo)的頑癥。

4 結(jié)語(yǔ)

汽動(dòng)給水泵組潤(rùn)滑油中含水量超標(biāo)在電廠中經(jīng)常出現(xiàn)，含水量超標(biāo)的潤(rùn)滑油無(wú)法處理正常，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行可能導(dǎo)致潤(rùn)滑油乳化變質(zhì)，影響潤(rùn)滑效果，加速設(shè)備損壞，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致軸頸處無(wú)法正常形成油膜，造成燒瓦事件。文中通過(guò)逐步分析，深入研究，勇于創(chuàng)新，自主技術(shù)改造，徹底解決了汽動(dòng)給水泵組潤(rùn)滑油中含水量超標(biāo)的問(wèn)題，潤(rùn)滑油中含水量一直保持在100 mg/l以下的合格范圍內(nèi)。