汽輪機油中帶水原因分析和處理措施

徐國榮,何慧軍,王瀟

（杭州鋼鐵集團動力公司，浙江杭州，310022）

汽輪機油中帶水原因分析和處理措施

徐國榮,何慧軍,王瀟

（杭州鋼鐵集團動力公司，浙江杭州，310022）

汽輪機的潤滑油系統是汽輪機安全運行的關鍵，它不僅擔負著機組軸承的潤滑冷卻，而且還擔負著機組的調速、保安任務。汽輪機油中含水量超標時會危及汽輪機組安全的穩定運行。為此分析了氣封間隙大小、汽封氣壓力、汽封疏水暢通、軸封套、汽缸、軸承室負壓、擋油環、排煙系統等可能引起油中帶水的原因，并分別提出了相應的改進措施。

汽輪機;油中帶水;汽封氣壓力;調節閥

1 引言

杭鋼集團動力公司（紫云）燒結余熱汽輪發電由杭州中能汽輪動力有限公司制造的BN12-1.9/0.4型雙壓、補汽凝汽式單缸直冷汽輪機發電機組，額定功率1×12 MW，額定進汽量:46 t/h、額定進汽壓力：1.9 MPa（a）、額定進汽溫度：350℃、補汽額定進汽量：11.5t/h、補汽額定進汽壓力：0.4 MPa（a）、補汽額定進汽溫度：190℃，配套杭州杭發發電設備有限公司制造的QF1-W 12-2型發電機組成，油系統中使用的是L-TSA 46#汽輪機油。

2 故障現象

該汽輪發電機組自2011年4月投運以來，機組軸封系統一直存在高壓缸軸封（前汽封）漏蒸汽現象，2012年9月下旬發現機組軸承室回油管視窗處發現附著于玻璃的水珠，立即委托進行油品分析水分含量大大超過標準，見表1。

表1 油品分析報告

3 油中帶水的危害

汽輪機內的水蒸汽進入潤滑油系統后，油會被乳化，由此產生的危害主要表現在以下3個方面。

（1）使汽輪機調節系統中套筒及滑閥等部件嚴重銹蝕，造成滑閥卡澀，降低系統靈敏度，加重機組運行負荷。引起調節系統和保安裝置動作失靈或誤動，嚴重時會導致機組超速甚至飛車。

（2）如果乳化液沉積于油循環系統中，就會妨礙油的循環，造成軸承和軸頸的磨損，影響散熱，造成供油不足，容易導致軸承燒瓦。

（3）使汽輪機油的氧化加速，酸值升高，產生較多的氧化沉積物，從而進一步延遲了汽輪機油的破乳化時間，造成惡性循環。

4 油中帶水的原因分析

4.1 汽封間隙過大

會是造成軸端汽封漏氣。導致軸封供汽從該處沿軸頸竄入軸承室，造成油中帶水。由軸端汽封漏汽量公式：

式中Q——軸端汽封漏汽量;

P1——汽封前壓力;

P2——汽封后壓力;

f——汽封間隙;

Z——汽封齒數;

V1——汽封前比容,

K=0185/Z+115

從上面計算公式可以看出:軸端汽封漏汽量大小與汽封間隙大小成正比，減小汽封間隙，可減小軸端汽封漏汽量。但汽封間隙過小，容易在機組啟動時造成動靜摩擦，此外，機組啟動后，隨著運行時間的延長，汽封間隙會逐漸增大。因此,調整汽封間隙受到機組實際運行工況的制約，不能從根本上解決軸端汽封漏汽量大的問題。

4.2 軸封系統的設置不太合理

導致高、低壓軸封供汽不能協調匹配在運行中出現顧此失彼是造成高壓缸軸封漏汽的主要原因。

4.2.1 汽輪機軸封供汽量調整不當

使軸封漏汽大，導致汽機油系統易進水。前汽缸軸封（端部汽封）的作用在于阻止蒸汽沿著轉子漏出。前汽缸前后的端部汽封所承受的壓差比較大，不但壓差存在，為了不使動靜機件發生碰磨，而總要留有一定間隙，間隙的存在肯定要導致漏汽，漏汽量一般要達到總汽量的0.5%。由于以上兩個原因，很容易使該處的蒸汽沿轉子進入軸承室，引起軸承溫度升高，使油系統中帶有由蒸汽凝結而成的水。如果汽輪機前汽缸軸封供汽調整得不恰當，導致軸封供汽從該處沿軸頸流入軸承室，就可能導致油中帶水，從而引起油質惡化。

4.2.2 軸封汽源問題

前、后軸封供汽聯在同一根母管而引起供汽分配不均的問題，前后軸封段各留有1個腔室。由于供汽位置在軸端外側，新蒸汽經汽封調節閥節流產生，若它的壓力調整不當可使軸封供汽量大于軸封疏汽量而導致油中帶水（見圖1）。

圖1 均壓箱管道改造前

4.2.3 均壓箱壓力值調整不合理

會引起前后汽封冒汽量過大。如汽封汽調節過大，使前軸封漏汽壓力升高，進入前軸承箱的蒸汽增多，如此不能及時調整均壓箱的壓力和前后汽封冒汽量，加上汽封管路疏水不及時,就會使前汽封的溢汽向油中滲漏。一般均壓箱工作壓力為30 kPa左右，而該機組均壓箱工作壓力設定為60 kPa。因此均壓箱工作壓力偏高使前后汽封漏汽大，造成油系統水份增多。

4.3 主油箱上排煙風機運行產生的負壓過大

4.4 補充新油帶人水

汽輪機油系統需要定期維修時，將新油通過油化器補充到油氣系統中，所補新油，只能將油中的游離水和雜質處理調，以目前處理條件，20 mg/L以下的非飽和水是很難去除的；同時，油化驗處理合格的油，打入高位油箱，在需要時進行自動補充。由于機房內溫度高，濕蒸汽流入高位油箱后形成游離水，而這些水又會在補油時進入油系統。

4.5 軸承附近的缸體結合面泄露的蒸汽

油中帶水還有可能是軸承附近的缸體結合面泄露的蒸汽。如：高壓缸結合面，軸封套結合面等。汽缸在受到快速加熱和冷卻時，尤其是汽缸端部靠軸封處，由于該部位的約束緊固螺栓跨距大，對汽缸的約束力明顯弱于其它部位，所以最易發生變形，使結合面泄露的蒸汽。但對我們這臺2011年4月投運機組來說發生變形可能性很小。

4.6 油冷卻器銅管滲漏

現場檢查確認排除銅管滲漏的可能性。

(2)培養教師的信息化素養，將教師信息化素養與課堂教學相結合?；ヂ摼W的出現，教師的教學方法也需要改變，借助互聯網工具，建構信息化的教學理念，培養更多適合社會發展需要的政府采購管理類人才。要引導教師樹立互聯網思維，充分借助現代信息技術手段為教學發展服務，并將自身的信息化能力培養與課堂具體教學結合，在提升教師自身綜合素養的同時，也能提升課堂教學的效率。

4.7 人為因素

主油箱底部放水和汽封疏水不及時等。

5 處理措施

5.1 軸封系統的改進

依據以上分析首先對造成高壓缸軸封漏汽主要因素的軸封系統——工藝設計、軸封供汽設定值、調節閥進行改進解決。

5.1.1 將前、后汽封蒸汽管路分開

后汽封與均壓箱直接連通，并設隔離閥(見圖2)。通過調整均壓箱與前、后汽封隔離閥的開度，控制前汽封的壓力和均壓箱至后汽封的蒸汽壓力，確保前、后汽封用汽量合理（防止空氣漏入的同時往外冒汽適量）。

圖2 均壓箱管道改造后

5.1.2 更換調節閥

將新蒸汽到均壓箱自力式調節閥（6510）改為調節更為可靠的電動調節閥，確保均壓箱壓力穩定。

5.1.3 改變均壓箱運行壓力

即均壓箱新蒸汽補汽控制閥由自力式調節閥改為電動調節閥后，將均壓箱工作壓力設定值由60 kPa，降低到18 kPa，一方面減少汽輪機前后汽封漏汽量，另一方面通過調整關閉前后汽封聯箱至凝汽器的手動蒸汽調節閥，減少了汽封系統排入凝汽器的蒸汽，達到降低均壓箱的工作壓力，達到提高機組凝汽器真空的目的。

圖3 前軸承室油擋引入氮氣圖

5.2 前軸承室油擋引入氮氣密封

對汽輪機前軸承室的油擋用常溫、汽壓≤0.13 MPa氮氣引入油擋中間（見圖3），使進入油擋中部的隔離氣，一部分從油擋外側逸出,以阻擋軸封漏汽進入軸承內的潤滑油中,另一部分進入軸承室,從軸承箱的放空口排空。油擋引入隔離氣時應注意以下兩方面的問題:一是必須使用潔凈的氮氣或空氣作為隔離氣體,防止對潤滑油造成污染,必要時應在氣體管路上增加過濾器。二是應在隔離氣體的管線上安裝閥門和壓力表,以便對隔離氣體進行流量調節和壓力監測。

5.3 改進油箱放水管路

將主油箱底部放水閥從原1.5 m以上平臺操作引到地面操作，方便運行人員操作，提高安全性。并對汽輪機油質進行顆粒度、水分進行定期化驗。

5.4 對主油箱排煙風機管道優化

減少彎頭使排煙暢通，負壓一般控制在12～24 mm水柱，可大大降低油中含水量。

6 結束語

通過上述控制措施，經一年運行，檢測油中含水量可大大降低，均能夠控制在合格標準范圍內。

總之，通過對軸封系統進行改進、軸承室油擋氮氣密封、主油箱排煙風機管道的優化以及采取有效的油箱放水，對保持機組防止油質乳化，便于運行操作、增加調整手段，具有一定的參考意義。

[1]肖增弘.火電機組汽輪機運行技術[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]火力發電職業技能培訓教材編委會.汽輪機設備運行[M].北京：中國電力出版社，2005

[3]火力發電職業技能培訓教材編委會.汽輪機設備檢修[M].北京：中國電力出版社，2005

[4]西安電力學校汽輪機教研組編.小型火力發電廠汽輪機設備及運行（修訂版）[M].北京:水利電力出版社.1987.6.

Cause Analysis of W ater Content in the Oil of Steam Turbine and Treatm ent M easures

Xu Guorong,He Huijun,Wang Xiao
(ThePowerCompanyofHangzhouIronandSteelGroup,Hangzhou,Zhejiang310022,China)

As a key factor in the safe operation of steam turbine,the lubrication system of steam turbine not only lubricates and cools the bearings of the unit,but also plays the role of speed regulation and protection for the unit.Excessive water content in the lubrication oil of steam turbine can threat the stable operation of the unit.Therefore,possible causes of water content in oil such as the gap of gas sealing,sealing gas pressure,sealing water drainage,shaft sealing sleeve,steam cylinder,negative pressure in bearing chamber,oil slinger and fume exhaust system were analyzed and corresponding countermeasures were put forward.

steam turbine;water content in oil;sealing gas pressure;regulation valve

TK26

B

1006-6764（2014）12-0052-03

2014-07-14

徐國榮(1961.1)，男，1985年冶金機械專業畢業，工程師，現從事余熱發電機技術、設備管理工作。