F級燃機潤滑油箱排空氣系統故障分析及處理

汪劍波

（福能集團晉江天然氣發電有限公司 福建晉江）

4臺F級燃氣發電機組，除燃氣輪機轉子外，大部分設備實現了國產化。2009年起，4臺機組陸續投入商運。機組潤滑油系統所用油箱容積26.876 m3，設計要求油箱在-996.4～-1494.5 Pa負壓下運行。配用2臺油霧分離器風機（以下稱排油煙風機），為軸承提供密封空氣。2臺風機一用一備，功率3.73 kW。油箱排空氣系統一部分由潤滑油模塊生產廠商提供，另一部分由安裝單位采購安裝。

新機組投運以來，潤滑油箱負壓不足，一直維持在-498.2 Pa負壓下運行。油箱負壓不足會造成機組各軸承回油不暢，分離水蒸氣及油煙效果差。軸承回油不暢則會引起漏油，軸承溫度也會因為油循環工況變差而升高，從而帶來更嚴重的問題。

一、潤滑油排空氣系統原理

潤滑油排空氣系統（圖1）用于除掉油霧中的水蒸汽，將油霧收集回潤滑油箱。系統主要設備包括入口油霧分離器、出口油氣分離器、電動風機、風機出口上的逆止閥、差壓開關、放油管、出口母管隔離閥和系統附屬管路等。

入口油霧分離器由兩組同心的帶有玻璃纖維床的金屬濾網組成，直接安裝在油箱上方，排油管從濾網底部伸出，到最低油位之下。其工作原理為吸附、重力凝聚式分離。油箱內油霧由風機抽吸通過分離器時凝結，大的油滴流到底部的排油管回到油箱。

圖1 潤滑油排空氣系統主設備流程圖

出口油氣分離器內部安裝有金屬絲網，一級分離后的油霧經金屬絲網攔截除沫后，進入設備內分離區，在一個突然擴大的容器中，流速降低，密度大的液滴在離心力作用下被甩向器壁，碰撞后失去動能而與轉向氣體分離，在重力作用下，沿筒壁下落至分離器底部儲液區，從底部的排油口流出。分離后的空氣流經出口管路排到大氣中。

二、故障現象和原因分析

1#～4#機組潤滑油系統自投運以來，啟動風機后各機組油箱負壓一直維持在-498.2～0 Pa，達不到運行要求，對機組安全運行帶來較大影響。

系統故障排查及設備解體檢查后發現油箱負壓低主要有4個因素，①油箱至風機入口存在漏風點；②排油煙風機集流器與葉輪口環處間隙過大；③入口油霧分離器分離效果差；④出口管風阻大。

三、故障檢查和處理

1.第1階段檢查情況

（1）檢查各機組油箱防爆盤密封情況，處理泄漏點并加貼錫紙防漏風。檢查葉輪旋向、出口止回閥有否卡澀、出口隔離閥開度、風機外殼密封情況，上述部件均無異常。

（2）解體風機檢查，發現風機進口集流器與葉輪口環不對中，配合間隙過大（＞10 mm），調整排油煙風機集流器與葉輪口環間隙至3 mm，拆除一級油霧分離器。

按上述方案檢查和處理后，各機組分別進行了投運試驗。除3#機組油箱負壓達到-996.4 Pa，基本能滿足運行需要外，其他機組油箱負壓僅達到-548 Pa。本次檢修后，油箱負壓雖有較大好轉，3#機負壓已基本正常，但是其他機組仍達不到運行要求。

2.第2階段檢查情況

選擇出口隔離閥到11 m運轉層二級油氣分離器出口之間的管段，在相同位置處測試和比較了1#、2#和4#機與3#機排空氣管路系統煙溫。檢查發現1#、2#、4#機煙溫比3#機平均高出近10℃，最高達到17℃。二級油氣分離器出口處3#機煙溫接近常溫26℃，而1#、2#、4#機煙溫達到35℃。分析認為排油煙機出口管阻過大造成煙氣流動過緩或停滯。

檢查和排除油煙風機管道堵塞后，進一步對二級油氣分離器進行了解體檢查，發現出口二級油氣分離器存在一定缺陷。排油煙機出口管道截面積17 660 mm2，油氣分離器進口截面積3000 mm2，出口截面積2000 mm2。油氣分離器進出口管道與排油煙機管道截面積相差很大。運行中油氣混合物從分離器上部通道切向進入并經分離后導致煙氣流速過緩，出口管阻過大引起氣阻，致使排油煙機工作不正常。

切割改造油氣分離器內部導向板，將分離器進出口截面積增大至9000 mm2后，啟動排油煙風機，油箱負壓恢復正常。

3.第3階段檢查情況

拆除排油煙風機入口一級油氣分離器、改造出口二級油氣分離器后，解決了主油箱負壓問題。但取消排油煙風機入口一級油氣分離器后，排空氣系統出口管路二級油氣分離器過負荷并導致油氣分離不徹底，油煙內大的油滴未能完全分離而隨著油煙排出，在主廠房頂部排出管口附近凝聚并滴落。部分油液滴到了洗滌器出口管路，對設備安全運行不利，一段時間內機組主油箱補油量較大。再次裝入一級油霧分離器運行一段時間后，因玻璃纖維床吸油飽和致風機入口阻力過大再次影響風機負壓。

利用各機組檢修機會，對原來更換下的排油煙風機入口油霧分離器進行改進。將原油霧分離器外部過濾網解體，抽出內側玻璃纖維床，另包覆4～6層100目不銹鋼布，回裝并焊牢外部過濾網。改進取得很好效果。主油箱負壓可以達到-1320.2Pa。安裝經改進后的排油煙風機入口一級油氣分離器后，大的液滴被分離并凝聚沉降到主油箱內，油煙內其余的液滴經過出口分離器二次分離后，集聚在出口分離器排油液管路排出，徹底解決了4臺燃氣機組潤滑油排空氣系統故障問題。

四、結論

燃氣機組潤滑油排空氣系統故障給機組安全運行帶來隱患，通過3個階段故障排查，確認排油煙風機出口管道阻力過大是油箱負壓不正常的關鍵原因。通過切割油氣分離器內部導向板增大管道進出口截面積并對排油煙風機入口油霧分離器進行改進后，徹底解決了潤滑油排空氣系統故障。實踐證明，定期對入口及出口分離器進行清洗，可以有效地減小風阻。