運行汽輪機油顆粒污染原因分析及預防措施

馬慧芳，賈文菊，李若寧，計天碩，張利燕，杜黎明

(河北省電力研究院，石家莊 050021)

目前，汽輪機油在200 MW及以上發(fā)電機組中主要用于潤滑系統(tǒng)，起著潤滑和冷卻散熱作用。潤滑系統(tǒng)對汽輪發(fā)電機組的所有軸承和軸封提供連續(xù)不斷的油流，使金屬部件在液體介質(zhì)中沿一定規(guī)則運動，保證機組的正常運行。機組運行時，汽輪機油應在汽輪發(fā)電機組所有軸承的軸瓦和軸頸等金屬表面形成致密均勻的油膜，保證軸頸在高速運轉(zhuǎn)時不與軸瓦表面發(fā)生直接摩擦。當油被顆粒物質(zhì)污染后，油膜的均勻性受到干擾，特別是有大顆粒物質(zhì)存在時，油膜遭到破壞，軸頸和軸瓦間的液體摩擦變?yōu)榻饘倥c顆粒雜質(zhì)、金屬與金屬間的直接摩擦，導致軸頸和軸瓦被劃傷、拉毛，同時產(chǎn)生熱量使局部油溫升高，引起軸瓦過熱，進而使流過該點的油分子發(fā)生裂解，在高溫點處產(chǎn)生炭，炭不斷聚積，嚴重時可能造成軸瓦燒毀事故[1]。

1 汽輪機油及汽輪機組油系統(tǒng)的異常情況

1.1 運行汽輪機油的異常情況

對運行汽輪機油顆粒污染情況的監(jiān)測，目前普遍采用的方法是對運行汽輪機油進行顆粒污染度的測定。一般采用自動顆粒計數(shù)法，依據(jù)DL/T 432-2007《電力用油中顆粒污染度測量方法》進行測定，污染等級評定采用美國航空航天工業(yè)聯(lián)合會(AIA)NAS 1638顆粒污染分級標準[2]，合格標準要求為8級。

在2008年第四季度的定期檢測試驗中，對河北省南部電網(wǎng)54臺200 MW及以上汽輪機組的運行汽輪機油進行顆粒污染度檢測，其中7臺不合格，占總檢測臺數(shù)的13%。7臺顆粒污染度不合格機組的檢測結(jié)果見表1。

表1 顆粒污染度不合格機組的檢測結(jié)果

注：以100 mL液體計算。

根據(jù)檢測結(jié)果，投入大型精密濾油機進行過濾處理，被雜質(zhì)顆粒污染較輕的運行汽輪機油在兩周內(nèi)處理至合格范圍，即達到顆粒污染度8級的合格指標；被雜質(zhì)顆粒污染嚴重即顆粒污染度大于12級的運行汽輪機油在很長時間內(nèi)方處理至合格狀態(tài)。

1.2 汽輪機組油系統(tǒng)的異常情況

按照檢修計劃安排，在2009年第一季度所有檢修機組中，發(fā)現(xiàn)部分機組存在油質(zhì)不清潔的問題，并造成系統(tǒng)部件出現(xiàn)不同程度的損壞。甲電廠12號機組的轉(zhuǎn)子軸頸表面被大顆粒雜質(zhì)劃傷，留有一道長80 mm、深0.6 mm的明顯劃痕，部分軸瓦也存在大小不同的劃痕，從該機組油箱底部清理出約1.5 kg雜質(zhì)污物，油箱內(nèi)的過濾網(wǎng)有8處出現(xiàn)堵塞；丙電廠11號機組的轉(zhuǎn)子軸頸表面變黑，有一層污物附著其表面，從油箱底部清理出約2.0 kg雜質(zhì)污物，污物顏色發(fā)黑，油箱內(nèi)的過濾網(wǎng)有12處出現(xiàn)堵塞；丁電廠的1號機組，轉(zhuǎn)子軸頸及軸瓦表面存在大量的劃毛，表面明顯變粗糙。

在機組檢修過程中，對軸頸、軸瓦的劃傷進行了修復；對軸頸表面的黑色污物進行了清理，使其露出金屬光澤；更換了被堵塞的濾網(wǎng)；將油箱及油管道徹底清理干凈。對運行汽輪機油中存在的顆粒雜質(zhì)對油系統(tǒng)部件造成的危害進行了修復，消除了汽輪機組運行中存在的重大隱患。

2 運行汽輪機油被污染的原因分析

a. 新油潔凈度低。由于部分油品生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)工藝存在缺陷，原油中的泥沙、礦物鹽和處理過程中使用的吸附劑等雜質(zhì)沒有徹底除去，滯留在成品油中。新油運輸和儲存方法不當,使油品受到外界物質(zhì)的污染。

b. 油系統(tǒng)在基建安裝中被污染，導致進入系統(tǒng)的油品潔凈度降低[3]。由于施工工期限制或施工進行分包等原因，在油系統(tǒng)的安裝過程中，對油管路、軸承箱、冷油器、油泵和閥門等部件沒有徹底清潔檢查或處理，直接進行安裝，同時在安裝期間不注意環(huán)境和所用工具的清潔性，從而導致焊渣、氧化皮、鐵屑和纖維等雜質(zhì)殘留在系統(tǒng)中各種形狀的縫隙、內(nèi)表面和油管路內(nèi)，當新油注入系統(tǒng)后便受到污染。

c. 基建過程中油系統(tǒng)沖洗循環(huán)不徹底。汽輪發(fā)電機組油系統(tǒng)安裝完畢后必須經(jīng)過油沖洗循環(huán)過程，以清除油系統(tǒng)中設備、部件、管道和附件上的雜質(zhì)。選用的沖洗工藝、沖洗流量、溫度控制和循環(huán)工藝等操作存在瑕疵時，可造成油系統(tǒng)沖洗不徹底，留有死角，使系統(tǒng)中的顆粒雜質(zhì)未被完全除去。

d. 機組投入運行后，系統(tǒng)存在缺陷，油系統(tǒng)中較長時間有水存在，系統(tǒng)發(fā)生腐蝕，產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物，油品潔凈度降低。

e. 對運行汽輪機油的維護手段落后，在機組運行中沒有及時將油中的雜質(zhì)濾除。

3 預防運行汽輪機油污染的措施

運行汽輪機油從新油驗收、注入油箱直至正常運行，所經(jīng)歷的每個環(huán)節(jié)均有可能使油品受到污染，因此做好預防工作是十分必要的。

3.1 新油驗收

購置新油時，嚴格按照GB 11120-1989《L-TSA汽輪機油》驗收[4]，同時進行顆粒污染度檢測，其顆粒污染等級應不大于NAS 1638中的8級，確保新油質(zhì)量符合要求。

3.2 基建安裝調(diào)試

a. 在油系統(tǒng)安裝前，應首先檢查套裝油管路、冷油器和油泵等部件是否清潔，若發(fā)現(xiàn)管口內(nèi)部有較大縫隙、焊口內(nèi)壁不潔凈、部件表面留有金屬碎屑和纖維等雜質(zhì)時，應與供貨商溝通，督促其提供清潔合格的設備部件。

b. 在油系統(tǒng)安裝過程中，應保證施工環(huán)境中無灰塵、纖維等物質(zhì)，安裝人員應戴潔凈的手套，安裝工具在使用前用合格溶劑進行沖洗。

c. 系統(tǒng)安裝完畢后，采用大流量(約720 m3/h)沖洗技術(shù)，同時采用正沖洗、反沖洗、分系統(tǒng)沖洗、變溫沖洗、敲打油系統(tǒng)、清理油箱中磁棒上粘附的金屬雜質(zhì)、定期清理軸承座及油箱等處的污物等措施，使油系統(tǒng)在基建階段潔凈度達到要求。

3.3 機組檢修

機組檢修期間，使用的儲油容器、操作工具、更換的材料配件及施工環(huán)境均要保證清潔，以避免外界物質(zhì)污染油系統(tǒng)。同時將油箱、軸承、軸瓦和油泵等可觸及的部位清理干凈，并做好密封保護工作。

3.4 運行維護

機組運行中，應盡量減少(杜絕)水分進入油系統(tǒng)中，避免因水分長期存在導致腐蝕產(chǎn)物的出現(xiàn)，因此要防止冷油器的泄露或汽封不嚴導致的水蒸汽進入油中。同時配備脫水、再生、凈化為一體的多效濾油機，根據(jù)油質(zhì)狀況，及時進行濾油處理。

4 結(jié)束語

運行汽輪機油顆粒污染的程度直接影響著汽輪機組的安全運行，因此應在新油驗收、基建安裝調(diào)試、機組檢修和運行等階段做好預防汽輪機油顆粒污染的措施，同時定期對運行汽輪機油進行監(jiān)督試驗，及時發(fā)現(xiàn)被污染的狀況，查明原因并及時采取有效的處理措施，對沒有問題的機組也要做好預防工作，以保證汽輪機組安全、穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1] 孫堅明，孟玉嬋，劉永洛.電力用油分析及油務管理[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2] DL/T 432-2007，電力用油中顆粒污染度測量方法[S].

[3] 李燁峰.運行汽輪機油乳化和污染問題研究[J].熱力發(fā)電,2000(6)：50-53.

[4] GB 11120-1989，L-TSA汽輪機油[S].