汽輪機油乳化的危害與防治

王光宇

[摘 要]汽輪機油乳化嚴(yán)重威脅機組安全經(jīng)濟運行。在分析汽輪機油乳化原因的基礎(chǔ)上,結(jié)合運行實踐,提出了防治措施。

[關(guān)鍵詞]汽輪機油;乳化;危害;防治

一、汽輪機油乳化的危害

汽輪機油系統(tǒng)的主要作用是向汽輪機發(fā)電機軸承提供潤滑和調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的壓力油。因此,汽輪機油質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著汽輪機的安全可靠性。例如,汽輪機油乳化給機組帶來的危害是很大的。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

1.一種液體只有同時具備適當(dāng)?shù)酿じ叫院宛ざ?才能作為潤滑油,且潤滑油對于摩擦表面的附著力還必須大于潤滑油本身分子間的摩擦力。這樣,兩個摩擦表面在相互滑動時,每一表面上都帶動著一個附著油膜,形成兩個表面之間的液體摩擦,轉(zhuǎn)子在高速轉(zhuǎn)動時,軸頸與軸瓦底部形成壓力很高的油膜,支承轉(zhuǎn)子重量在軸瓦中滑動。若油質(zhì)乳化,就使?jié)櫥偷酿じ叫圆缓?油對摩擦面的附著力不夠,油膜受到破壞,轉(zhuǎn)子軸頸就可能和軸承的軸瓦發(fā)生干摩擦,使軸瓦燒損,機組強烈振動,甚至毀機。

2.汽輪機在運行中,潤滑油需要帶走的熱量主要來自轉(zhuǎn)子軸頸與軸承滑動摩擦所產(chǎn)生的熱量,高溫蒸汽通過汽輪機轉(zhuǎn)子上的動葉片等部件傳導(dǎo)到軸頸上的熱量,以及發(fā)電機因轉(zhuǎn)子電流過大發(fā)熱和磁鐵發(fā)熱經(jīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子傳遞到軸頸處的熱量。如果汽輪機機油乳化,其乳化液沉積于油循環(huán)系統(tǒng)中,妨礙油的順暢流動,使供油不足,影響散熱,軸承與軸頸處溫度不能控制在規(guī)定值內(nèi),易引起軸承燒瓦事故。

3.抗乳化度是汽輪機的重要指標(biāo),一般抗乳化度≤8min。汽輪機油乳化,將加速汽輪機油的氧化,使酸值升高,產(chǎn)生較多的氧化沉淀物,從而延長了汽輪機的抗乳化時間,亦即惡化了油的抗乳化性能。

4.汽輪機油乳化,將使調(diào)節(jié)、保安系統(tǒng)中的滑閥等部件銹蝕,造成卡澀,降低了動作的靈敏度,嚴(yán)重時,還會引起調(diào)節(jié)、保安裝置拒動。從而導(dǎo)致機組超速事故的發(fā)生。

二、汽輪機油乳化的分析

水分、激烈攪拌、乳化劑,均能引起汽輪機油乳化。其中,水分的存在和激烈攪拌是產(chǎn)生乳化的主要原因。

1.汽輪機油中水分的存在,會加速油質(zhì)的老化及產(chǎn)生乳化;同時會與油中添加劑作用,促使其分解,導(dǎo)致設(shè)備銹蝕。汽輪機油中含水,表明汽輪機端部汽封密封不嚴(yán),蒸汽進(jìn)入油系統(tǒng)、大氣中濕氣進(jìn)入油箱、冷油器泄漏以及機組大修時蒸汽吹掃油管路殘留水分所致。此外,油箱、軸承箱上的排油煙(氣)機及排氣管不能及時排出存留在箱內(nèi)的濕氣,也是油中存水的一個因素。

2.油中溶有空氣,特別是在高溫下,會加速油的氧化變質(zhì)。汽輪機運行中,因其油品氣化變質(zhì)而產(chǎn)生的環(huán)烷酸皂、膠體等物質(zhì)都是乳化劑,使油更容易乳化。

3.汽輪機油的乳化,與油品中的添加劑性能亦有關(guān)系。汽輪機添加劑(如抗氧化劑和防銹劑),大都是具有一定表面活性的化合物或混合物,這些物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)中,一端是具有親油性的非極性基團,另一端是具有一定表面活性的親水性極性基團。雖然它們都溶解于油而不溶解于水,但在一定轉(zhuǎn)速下極性基團對水就具有一定的親合能力。增強了油水分離的難度,促進(jìn)油質(zhì)乳化。

4.激烈攪拌。在汽輪機高速旋轉(zhuǎn)時,油和水被激烈而充分的攪拌,呈乳濁液態(tài)。此時,上述親水的極性基團有了與水充分親合的機會,當(dāng)親合力很大時,就會與水牢固的結(jié)合在一起,又由于親油性的非極性親團能溶于油中,從而通過這種物質(zhì)的作用使水和油結(jié)合在一起。因此,這時水就不能與油分離,即產(chǎn)生乳化現(xiàn)象。

三、防治汽輪機油乳化的措施

如前所述,汽輪機油乳化給機組運行帶來嚴(yán)重后果。因此,應(yīng)從汽輪機組設(shè)備的設(shè)計、檢修、以及油品和添加劑質(zhì)量等方面著手,層層把關(guān),防止汽輪機油乳化。

1.防止油系統(tǒng)進(jìn)水。預(yù)防和消除汽輪機油系統(tǒng)進(jìn)水,是防止汽輪機油乳化的重要措施。為此,一是要確保產(chǎn)品設(shè)計和制造質(zhì)量,即汽封裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、零部件加工符合工藝標(biāo)準(zhǔn)、材質(zhì)滿足高溫運行要求。二是在機組安裝過程中,應(yīng)嚴(yán)格按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)組裝汽封,在保證汽封片不與大軸摩擦的前提下,盡量調(diào)小汽封間隙,并且在運行中具有自動調(diào)整的性能;機組大修中,如發(fā)現(xiàn)汽封片缺損、斷裂、倒伏,以及失去自動調(diào)整間隙性能等缺陷,應(yīng)予修整或更換。三是對于已運行機組,確證汽封結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理而造成汽封漏汽量大時,可在端部汽封的外露軸段上加裝阻汽環(huán),以阻隔汽封漏汽竄入軸承箱內(nèi)。四是加強設(shè)備運行中的監(jiān)視和調(diào)整,如供給汽輪機端部汽封裝置的蒸汽壓力要適當(dāng),并符合規(guī)程要求,冷油器油側(cè)的油壓,必須大于水側(cè)的水壓,防止因其管束破損使水進(jìn)入油系統(tǒng)中。

2.排除油中水分。在汽輪機運行時,應(yīng)隨機投入油凈化裝置,以便及時對機組潤滑用油和調(diào)節(jié)保安裝置的壓力油進(jìn)行油水分離和雜質(zhì)過濾。目前應(yīng)用得比較廣泛的YJG型油凈化器,由沉淀箱、過濾箱、貯油箱、排油煙機、自動抽水器和精密濾油器等組成。這種油凈器由于具有較大油容積,對油中水分、雜質(zhì)的清除兼有重分離、過濾與吸附凈化作用,凈化效率高,且運行安全可靠。此外,安裝在油箱的排油煙機應(yīng)與汽輪機同時運行,并連續(xù)不斷的抽走油中氣體和水蒸氣,使其不能在油箱內(nèi)凝結(jié);同時,軸承箱上的通氣孔(排氣管)應(yīng)暢通,避免軸承內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓而吸入蒸汽、濕氣或凝結(jié)水珠。

3.清除油管路清洗后的殘液。在機組安裝或大修中,如用熱水或蒸汽沖洗油管路、冷油器油側(cè)或油系統(tǒng)上的濾油器等部件的油垢,應(yīng)在清洗后用壓縮空氣吹掃可能存留的殘液或水珠,確信干燥后再將管接頭封好待裝復(fù)。

4.保證汽輪機油質(zhì)量。對于購進(jìn)的汽輪機油,其質(zhì)量應(yīng)符合GB2537或GB11120-89標(biāo)準(zhǔn),并應(yīng)具務(wù)良好的黏附性、氧化安定性、防銹性、抗起泡沫性、空氣釋放性,以及抗乳性能及酸值指標(biāo)。

5.油中添加抗乳化劑。為延長油的使用壽命和提高油的抗乳化性能,可根據(jù)運行中汽輪機油的油質(zhì)情況,向油中添加抗乳化劑,以破壞油水界面上的乳化膜,將水釋放出,達(dá)到除水目的。

四、結(jié)束語

防治汽輪機油乳化,對延長油的使用壽命和保證機組安全運行起著重要作用。為此,需從油系統(tǒng)設(shè)計、制造、安裝、運行維護(hù)、油品質(zhì)量監(jiān)督管理等環(huán)節(jié)相互配合、嚴(yán)加控制。例如從設(shè)計上采取措施,防止空氣水分進(jìn)入油系統(tǒng);在運行維護(hù)上嚴(yán)防漏汽、漏水、降低油溫,及時排除油箱中的積水和濕氣;在檢修中做好加油和油系統(tǒng)清掃工作;在油務(wù)管理上,嚴(yán)把進(jìn)油質(zhì)量關(guān),并加強運行中的油質(zhì)采樣監(jiān)督。

(編輯/劉佳)