汽輪機(jī)潤(rùn)滑含水量升高的原因分析及處理措施

張力

摘 要：秦山第三核電廠CANDU6 重水堆核電站汽輪機(jī)曾多次發(fā)生過(guò)潤(rùn)滑油水含量異常升高事件，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行造成較大的危害。本文通過(guò)介紹汽輪機(jī)潤(rùn)滑油和軸封系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，結(jié)合不同工況下系統(tǒng)參數(shù)的變化情況，采用排除法分析可能導(dǎo)致滑油水含量上升的原因，并在此基礎(chǔ)上提出避免潤(rùn)滑油進(jìn)水事件發(fā)生的運(yùn)行策略。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；軸封；潤(rùn)滑油；含水量

中圖分類(lèi)號(hào)：TK263 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）03-0045-01

1 概述

CANDU6 重水堆核電站汽輪機(jī)采用日立公司TC4F-52型汽輪機(jī)，轉(zhuǎn)速1500r/min，額定功率700MW。該汽輪機(jī)采用三級(jí)迷宮式軸封系統(tǒng)，以防止汽輪機(jī)高壓缸端部蒸汽外漏和空氣從低壓缸端部漏入凝汽器。汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)向8個(gè)汽輪機(jī)徑向軸承提供潤(rùn)滑油，并配備兩臺(tái)潤(rùn)滑油排煙風(fēng)機(jī)，用于防止運(yùn)行時(shí)潤(rùn)滑油煙氣向廠房?jī)?nèi)排放。按照設(shè)計(jì)要求，正常運(yùn)行時(shí)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油水含量應(yīng)低于100ppm，在實(shí)際運(yùn)行中多次在機(jī)組啟停階段發(fā)生汽輪機(jī)潤(rùn)滑油進(jìn)水事件，潤(rùn)滑油水含量最高達(dá)到1345ppm，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行造成危害。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析，可能導(dǎo)致潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水的原因有：

（1）潤(rùn)滑油冷卻器泄漏，設(shè)備冷卻水進(jìn)入潤(rùn)滑油系統(tǒng)；

（2）雨水通過(guò)排油煙風(fēng)管進(jìn)入主油箱或油凈化系統(tǒng)；

（3）汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)存在蒸汽泄漏，蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)軸承箱后冷凝成水，造成潤(rùn)滑油水含量升高。

由于我廠在設(shè)備冷卻水中添加氫氧化鋰以保持較高的PH值，所以當(dāng)潤(rùn)滑油冷器傳熱管泄漏時(shí)可以對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行化學(xué)取樣，通過(guò)分析潤(rùn)滑油中是否存在鋰離子的方法進(jìn)行排除。如果雨水通過(guò)排油煙風(fēng)管進(jìn)入油凈化系統(tǒng)，可以檢查風(fēng)道的U型管段是否有殘余積水的方法進(jìn)行排除。除此之外，潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水最可能來(lái)源為軸封系統(tǒng)蒸汽泄漏。下面對(duì)汽輪機(jī)軸封蒸汽進(jìn)入潤(rùn)滑油系統(tǒng)的可能原因和途徑進(jìn)行分析。

2 軸封蒸汽進(jìn)入潤(rùn)滑油系統(tǒng)的原因分析

從事件的發(fā)生時(shí)間序列分析可知，潤(rùn)滑油進(jìn)水通常發(fā)生在軸封系統(tǒng)投運(yùn)和停運(yùn)過(guò)程中，機(jī)組正常功率運(yùn)行時(shí)從未發(fā)生過(guò)潤(rùn)滑油水含量超標(biāo)事件。從系統(tǒng)的工作原理和現(xiàn)場(chǎng)布置可知，要讓軸封蒸汽進(jìn)入潤(rùn)滑油箱，必須具備兩個(gè)條件：潤(rùn)滑油排煙風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，在潤(rùn)滑油箱及汽輪機(jī)軸承箱內(nèi)形成負(fù)壓；同時(shí)汽輪機(jī)軸封處有蒸汽漏出。在軸承箱內(nèi)負(fù)壓作用下軸封泄漏蒸汽被吸入，蒸汽冷凝成水造成潤(rùn)滑油水含量上升。下面結(jié)合機(jī)組啟動(dòng)、停運(yùn)、正常功率運(yùn)行階段不同工況對(duì)進(jìn)水原因進(jìn)行分析。

2.1 啟動(dòng)階段

通過(guò)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)分析和現(xiàn)場(chǎng)觀察對(duì)比發(fā)現(xiàn)：在投運(yùn)在軸封系統(tǒng)過(guò)程中，凝汽器真空尚未建立。如果軸封蒸汽壓力較高，會(huì)造成軸封供氣量偏大；同時(shí)若為軸封提供負(fù)壓的軸加風(fēng)機(jī)出力不足，無(wú)法將汽輪機(jī)軸封內(nèi)過(guò)量蒸汽收集并排走，則會(huì)在汽輪機(jī)軸封端部出現(xiàn)蒸汽泄漏。此時(shí)，如果立即投運(yùn)潤(rùn)滑油抽油煙風(fēng)機(jī)，就將導(dǎo)致軸封漏氣進(jìn)入潤(rùn)滑油。

實(shí)驗(yàn)證明，機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，將軸封供氣壓力由28kPa降低到22kPa，將軸加風(fēng)機(jī)入口壓力有-3kPa降低到-5kPa，能有效減少汽輪機(jī)軸封端部漏氣情況。因此，在啟動(dòng)階段可以通過(guò)以下運(yùn)行策略有效防止?jié)櫥瓦M(jìn)水：

（1）在投運(yùn)汽輪機(jī)軸封初期，應(yīng)將軸封母管壓力降低到運(yùn)行手冊(cè)允許的低限；

（2）在投運(yùn)汽輪機(jī)軸封初期，應(yīng)將軸加風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)整到運(yùn)行手冊(cè)允許壓力的低限；

（3）在軸封系統(tǒng)穩(wěn)定前，盡量不要投入潤(rùn)滑油排煙風(fēng)機(jī)；

（4）化學(xué)部門(mén)加強(qiáng)對(duì)潤(rùn)滑油水分的監(jiān)視。

2.2 停運(yùn)階段

機(jī)組停運(yùn)后，當(dāng)凝汽器真空已經(jīng)破壞，但軸封供氣母管內(nèi)尚有殘余蒸汽。如果先停運(yùn)軸加風(fēng)機(jī)，而保持潤(rùn)滑油排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行，也會(huì)造成軸封泄漏蒸汽被吸入潤(rùn)滑油回路。特別當(dāng)軸封蒸汽隔離閥存在輕微內(nèi)漏，汽輪機(jī)停機(jī)后持續(xù)向軸封供應(yīng)蒸汽，則會(huì)更容易導(dǎo)致潤(rùn)滑油進(jìn)水。因此，在軸封系統(tǒng)停運(yùn)后應(yīng)將軸封供氣管道的疏水閥打開(kāi)，卸除軸封母管殘余壓力；并盡可能保持軸加風(fēng)機(jī)運(yùn)行直到機(jī)組完全冷卻。這樣能有效防止?jié)櫥瓦M(jìn)水事件的發(fā)生。

2.3 功率運(yùn)行階段

正常功率運(yùn)行時(shí)，潤(rùn)滑油排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行，汽輪機(jī)軸封端部仍有極少量蒸汽漏出。為什么正常時(shí)潤(rùn)滑油水含量能維持正常水平呢？經(jīng)過(guò)分析有以下幾個(gè)原因：

首先，正常運(yùn)行時(shí)軸封的汽源主要是高壓缸漏氣、調(diào)門(mén)和主汽門(mén)閥桿的漏氣，這些蒸汽的品質(zhì)比較低。而在汽輪機(jī)啟動(dòng)前，軸封的供氣為輔助蒸汽或主蒸汽，品質(zhì)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常運(yùn)行情況下的軸封蒸汽。同樣的軸封供氣壓力下，這種高品質(zhì)的蒸汽進(jìn)入軸封體后更容易泄露，故在啟動(dòng)過(guò)程中軸封蒸汽泄漏量遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行工況。

其次，潤(rùn)滑油凈化系統(tǒng)具有一定的脫水能力。潤(rùn)滑油溫度及油凈化系統(tǒng)的負(fù)壓決定了脫水能力的強(qiáng)弱。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，汽輪機(jī)盤(pán)車(chē)階段為保持較高的潤(rùn)滑油粘度，油溫設(shè)定點(diǎn)為32℃；汽機(jī)正常運(yùn)行時(shí)潤(rùn)滑油溫度設(shè)定點(diǎn)自動(dòng)提高到46℃，軸承回油溫度更達(dá)到55℃至60℃。由此可見(jiàn)正常運(yùn)行時(shí)潤(rùn)滑油溫比啟動(dòng)過(guò)程中高，在潤(rùn)滑油排煙風(fēng)機(jī)的負(fù)壓作用下，潤(rùn)滑油凈化系統(tǒng)的脫水能力比停運(yùn)和啟動(dòng)過(guò)程中強(qiáng)。因此，正常運(yùn)行時(shí)即使有少量水汽進(jìn)入潤(rùn)滑油系統(tǒng)，也不會(huì)顯著的影響潤(rùn)滑油含水量。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)不同運(yùn)行工況下可能導(dǎo)致滑油水含量上升的原因進(jìn)分析，并得出預(yù)防潤(rùn)滑油進(jìn)水的措施。因此在運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)采取合理的運(yùn)行策略能有效防止?jié)櫥瓦M(jìn)水事件發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]汽輪機(jī)軸封蒸汽系統(tǒng)培訓(xùn)教材[J].98-41150-TMT-FA504，1A版.

[2]汽輪機(jī)軸封蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行手冊(cè)[K]. 98-41150-OM-001，6B版.