汽輪機潤滑油含水超標治理

王國強

(山西陽光發(fā)電有限責任公司，山西 陽泉 045000)

0 引言

某發(fā)電企業(yè)安裝有東方汽輪機有限公司生產(chǎn)4×320 MW 汽輪發(fā)電機組。自1996 年投產(chǎn)以來，4 臺機組在運行中一直存在著汽輪機潤滑油含水超標的情況，嚴重時潤滑油含水量高達8 000 mg/L，遠超GB/T 7596—2017《電廠運行中礦物渦輪機油質(zhì)量》中水分不高于100 mg/L 的標準，嚴重威脅機組的安全經(jīng)濟運行。針對潤滑油含水超標的問題，該企業(yè)組織維護、運行等部門，在充分吸收其他電廠相關經(jīng)驗的基礎上，采用新型復合式氣密油檔技術以及優(yōu)化系統(tǒng)布置等方式，取得了較好的治理效果，有效保障了機組的安全運行。

1 潤滑油含水超標原因分析

1.1 冷油器管束泄漏

根據(jù)油系統(tǒng)的設計，首先可排除冷油器(包括潤滑油冷油器、密封油冷油器以及給水泵汽輪機冷油器)管束泄漏造成的油中進水。冷油器管束泄漏，油竄入冷卻水中，導致主油箱油位下降，但不會造成油質(zhì)變化。

1.2 汽輪機軸封漏汽

現(xiàn)場對潤滑油相關系統(tǒng)開展查漏和分析工作，結合同類型機組電廠的技術調(diào)研以及與廠家的交流溝通，確認汽輪機軸端設計不合理，軸封漏汽大，導致了潤滑油含水超標。

針對此問題，該企業(yè)耗費大量資源對汽輪機軸端汽封、軸承箱油檔以及濾油脫水裝置等設備進行升級改造，提升安裝標準與優(yōu)化檢修工藝，但實施效果不佳，具體如下。

1) 2010—2012 年，現(xiàn)場對4 臺汽輪機進行了通流改造，軸端汽封替換為較先進的石墨接觸式汽封并開展了改造后機組性能鑒定試驗。以4 號機組為例，試驗表明：在閥門全開(VWO)試驗工況下，機組修正后的熱耗率為7 980.75 kJ/kWh，比機組設計熱耗率高出了41.75 kJ/kWh。

2) 2022 年，該企業(yè)對4 號機組汽輪機通流部分的汽封再次進行改造，替換為某新型隨動汽封。改造完成后，供電煤耗下降了5～7 g/kWh，機組的經(jīng)濟性明顯提升，軸端漏汽的狀況有所好轉，但漏汽量還是超出了設計值。

基于以上分析，即使通過改造使得機組的熱秏接近或達到設計值，但軸封漏汽量無法達到設計值；汽輪機軸端設計上的不合理很難通過改造進行技術消除。

1.3 其他因素

造成油含水高的因素還有運行時軸封壓力大，油箱負壓偏高，參數(shù)調(diào)整、定期放水及日常濾油工作不及時等情況，這些都會導致和加劇油中進水。

2 治理方案

汽輪機油中進水治理主要有三種方式：一是對軸端汽封進行優(yōu)化，但由于軸端設計無法更改，只能選用新型的汽封形式，減小漏氣，無法實現(xiàn)缺陷的根治；二是進行軸封調(diào)整及定期濾油、放水等，該方式只能作為運行輔助手段；三是實施氣密油檔改造，以切斷進水渠道。氣密油檔改造是三種方式中最為簡單和有效的措施，但該方式在機組安全性影響方面存在爭議，主要是氣密油檔供氣是否會造成汽輪機大軸局部過冷尚無定論，若發(fā)生大軸局部過冷將會導致大軸彎曲，造成非常嚴重的后果。

2.1 治理原因

2016 年，4 號機組進行了高背壓供熱改造，設計背壓由5.2 kPa 升高到至45 kPa，而汽輪機軸端汽封漏汽、油中進水情況相比改造前更加嚴重。在冬季高背壓工況下，潤滑油中水分含量增長了50 %；尤其是給水泵小汽輪機，在加強放水措施后，油中含水量仍由原來的0 mg/L 暴增至430 mg/L以上。2017—2020 年，維護部門先后對給水泵汽輪機進行了軸端供回汽管路優(yōu)化等多項改造，但實施效果不佳，油中含水依舊超標。

汽輪機潤滑油含水超標加速了油質(zhì)老化和乳化，導致調(diào)節(jié)保安部套銹蝕卡澀從而造成保護拒動以及軸承碾瓦軸頸磨損等安全隱患，因此，解決油中進水的缺陷迫在眉睫。

2.2 氣密油檔治理方案

氣密油檔改造是解決汽輪機油中進水的有效方案之一。其實施方案如下。

1) 氣密油檔的氣源為干燥的儀用壓縮空氣。

2) 壓縮空氣進入氣密油檔均壓室后，通過全周進氣噴嘴，形成氣封環(huán)，均勻地環(huán)繞在軸徑整圈上以達到氣密效果。

3) 氣源在汽輪機盤車啟動前投入。

2.3 方案影響分析

通過大量的技術調(diào)研、方案分析和論證以及參考其他電廠實施經(jīng)驗，氣密油檔技術在應用上是可行的，不會造成大軸彎曲。冷氣竄入導致大軸彎曲的情況在停機時較為常見，尤其對未設置連續(xù)盤車的給水泵汽輪機更為危險。由于停機前后汽輪機軸心位置發(fā)生變化，軸封間隙也隨之產(chǎn)生變化(下部軸封間隙變小，上部軸封間隙變大)，如果軸封供汽壓力沒有提前調(diào)整，就可能出現(xiàn)停機后軸封壓力不足的現(xiàn)象，此時冷空氣會瞬間從上部軸封連續(xù)竄入，造成大軸局部溫度驟降，引起大軸熱彎曲。因此，在給水泵汽輪機停機前提前調(diào)節(jié)汽輪機軸封供汽壓力，同時停機后立即投入盤車即可解決此問題。該方式同樣也適用于氣密油檔的運行。

3 實際應用與優(yōu)化

1) 在供氣方面，基于上述分析，提出了無需電輔熱的氣密油檔的改造思路。

2) 為保證改造后機組運行的安全性，結合機組的結構特點，采用了“梳齒式+氣密式+接觸式”三重油檔密封技術的復合式氣密油檔，如圖1 所示。

圖1 復合式氣密油檔

4 實施效果

2021 年以來，4 號機組的給水泵汽輪機、汽輪機以及1 號機組汽輪機先后進行了氣密油檔改造，實施效果良好，具體參數(shù)見表1～3。

表1 4 號機組汽輪機氣密油檔改造前后參數(shù)對比

表2 4 號機給水泵汽輪機改造效果對比

表3 1 號機組汽輪機改造效果對比

5 結束語

通過汽輪機潤滑油含水超標的治理工作，在技術理論和實踐應用上進行了謹慎而有益的探索和嘗試，相關消缺和改造經(jīng)驗可為其他電廠解決油中含水超標的問題提供思路與參考。