汽輪機潤滑油中帶水的綜合治理

摘 要：汽輪機潤滑油中水分的增多，對汽輪發電機組的影響較大，將造成汽輪發電機組振動增大，嚴重時會發生軸承烏金融化或汽輪發電機組被迫停運，因此對潤滑油水分指標的控制是很重要的。通過分析榆能集團佳縣鹽化有限公司原因查找問題的根源，制定并實施了應對措施才使汽輪機潤滑油中帶水的問題得到了有效的解決。

關鍵詞：汽輪機潤滑油；軸端汽封環；軸承箱；油凈化裝置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.045

1 引言

汽輪機潤滑油為汽輪機軸承潤滑系統、調節系統與危機遮斷保護系統提供用油，油質的好壞直接影響到汽輪發電機組的安全經濟運行。汽輪機潤滑油中水分的增多，將使油質變的渾濁不清或乳化，加速油質的老化，并產生皂類、膠質、有機酸與無機酸，最終降低潤滑油的穩定性和潤滑價值；此外，水分還會與油中的添加劑作用，促使其分解，導致設備銹蝕。汽輪機潤滑油品質的下降，對汽輪發電機組的影響較大，將造成汽輪發電機組振動增大，嚴重時會發生軸承烏金融化或汽輪發電機組被迫停運，因此對潤滑油水分指標的控制是很重要的。

某電廠2×100MW汽輪發電機組為雙汽缸結構。軸封供汽分為高壓軸封供汽和低壓軸封供汽，分別向高、低壓缸軸封供汽，高、低壓軸封供汽壓力均為：0.21MPa～0.23MPa。設有前、中、后軸承箱，軸承箱與主油箱內的油煙通過排油煙風機排放至大氣。由于汽輪機長期存在潤滑油水分超標的問題，對汽輪發電機組的安全穩定運行不利，所以制定了汽輪機潤滑油中帶水綜合治理方案。

2 潤滑油中水分大的原因分析

通過查閱近半年的汽輪機潤滑油油質化驗報告含水量情況，發現潤滑油中含水量最大值為：589mg/L，最小值為：118mg/L，均大于正常值。雖然對其進行了多次治理，但效果不明顯。直至最近一次綜合治理才使問題得以解決。

引起汽輪機潤滑油中水分大的原因有以下幾方面：（1）冷油器泄漏；（2）油凈化裝置工作異常；（3）汽輪機軸端汽封間隙過大；（4）油檔環間隙過大；（5）軸承箱內的負壓偏高；（6）軸封供汽壓力調整不當；（7）油品管控失控；（8）定期工作執行不到位。

（1）冷油器工作正常時，油側壓力大于水側壓力，即使其內部銅管發生泄漏，也只會發生冷卻水中含有潤滑油的現象（油側向水側泄漏），不會引起油中水分超標現象。因為冷油器發生油中帶水現象須同時具備以下三個條件：1）冷油器銅管存在泄漏；2）汽輪發電機組停運；3）冷油器水側未進行隔離。只有上述條件同時具備，才可能發生冷油器水側中的水漏入油側，引起潤滑油中水分超標的發生。

此種情況較容易發現，一旦運行中的冷油器銅管發生泄漏，將引起主油箱油位的持續下降，冷卻水中含有大量油花。

（2）油凈化裝置是濾除潤滑油中水分最好方式，但其運行不平穩時，將無法保證潤滑油中水分的順利分離。如：1）紅外線加熱器無法正常投運工作，潤滑油油溫低于45℃，將影響潤滑油中水分的汽化；2）真空控制太低，將影響油膜破裂的速度，同時真空分離罐內的油位也將無法維持，排油泵可能因此而空轉。以上因素將直接影響潤滑油中水分分離的效果，是潤滑油中水分無法徹底濾除的關鍵。

（3）汽輪機軸端汽封環、油檔環間隙通常較?。ù似啺l電機組為0.4mm～0.45mm），由于長期運行的汽輪發電機組存在軸端汽封環和油檔環的磨損情況，其間隙與正常值相比較會增大。當間隙過大時，高壓蒸汽的泄漏量將變大，逃逸到高壓缸外側的蒸汽量也相應增加，在前、中軸承箱負壓的作用下，蒸汽將被大量吸入前、中軸承箱中，經冷卻后進入潤滑油系統，使潤滑油中水分增加。這是潤滑油中帶水的關鍵因素。汽輪機高壓缸軸端汽封漏汽量越大，汽輪機的經濟性越差，汽機廠房內的環境也將越差。

油檔環與大軸之間的間隙過大，也將使高壓缸軸端汽封漏汽進入前、中軸承箱的通道變大，吸入前、中軸承箱內的蒸汽量也會增加。

（4）汽輪機軸承箱負壓的控制也是一個重要因素。軸承箱負壓通常控制在98Pa～196Pa之間，負壓控制過低，不利于主油箱和軸承箱中油煙的排放，同時造成潤滑油回油不暢，主油箱油位指示值變動大，軸承溫度升高；負壓控制過高，高壓缸軸端汽封的漏出的蒸汽將更容易被吸入到前、中軸承箱內，經冷卻后進入到潤滑油中。

（5）軸封供汽壓力的控制直接關系著軸端汽封漏汽量的大小。高壓軸封供汽壓力過高，將使高壓缸軸端汽封處漏汽量變大，浪費蒸汽，嚴重時漏出的蒸汽會進入前、中軸承箱，使汽輪機潤滑油中帶水，發生乳化，主油箱油位也會相應升高，帶來安全隱患；高壓軸封供汽壓力過低，將無法封住高壓缸內的高壓蒸汽，高壓蒸汽會將過多的熱量傳遞給軸承而造成軸承溫度過高，影響軸承的安全工作。

（6）油品管控是源頭，油品中的含水率過大，會影響汽輪機的安全運行，加重油凈化裝置的運行負擔，增加廠用電率。

（7）主油箱放水是一項長期堅持的工作，是解決潤滑油中水分嚴重超標的最直接有效的方法。如執行不到位，將加重油凈化裝置運行的負擔，同時喪失對潤滑油中含水情況的監視作用。

3 治理方案

通過對上述原因的分析，特制定出以下措施：

（1）加強油品的管控。做到合格潤滑油進庫后分類存放，向主油箱加注潤滑油時，進行過濾濾除油品中存在的水分。

（2）提高檢修質量，保證各部間隙正常。利用大、中修機會對軸端汽封環的汽封塊進行更換或調整，使軸端汽封環與大軸的間隙控制在合適的范圍內（0.4mm～0.45mm）。保證油檔環與大軸的同軸度，間隙控制合適。

（3）優化汽輪機運行工況。1）根據汽輪機發電機組的負荷及時調整軸封供汽壓力（高壓軸封壓力：0.08MPa～0.12MPa，低壓軸封壓力：0.25MPa～0.31MPa），即可以使高壓缸軸端汽封處漏汽量控制在合適的范圍，又可以使低壓缸軸端汽封處不吸入冷空氣影響汽輪發電機組真空值。此外，為使高壓缸前、后軸封處供汽壓力在最佳值，可適當調整高壓缸前、后軸封供汽手動閥的開度，使高壓缸前、后軸端汽封處微量漏汽，以手放置該處剛能感覺到蒸汽溫度為宜。2）調整軸承箱處負壓，通過調整各軸承箱、排煙風機出入口處排油煙擋板的開度，使負壓控制在-98Pa～-196Pa之間。在調整過程中，必須始終保證主油箱內的負壓值正常，前、中軸承箱內負壓控制，既要滿足對軸承箱內油煙的抽吸力，又要降低對軸承箱外蒸汽的吸入力。同時，避免使用量程較大的壓力表進行負壓值監視，壓力表選用標準：“以正常指示值在表盤1/2～2/3顯示為宜”，可以提高測量精度要求。

（4）定期化驗潤滑油品質。1）制定嚴格的潤滑油化驗制度和化驗標準，通過化驗及時發現潤滑油中水分的含量，并向汽輪機相關人員及時反饋化驗結果。2）跟蹤潤滑油中水分較大的汽輪發電機組，增加此汽輪發電機組的化驗頻次，直至化驗結果恢復正常值為止。

（5）嚴格執行定期工作。按規定對主油箱進行放水，放出主油箱中通過靜止作用分離出來的水分，直至放水管中的油水混合物呈透

明或紅棕色為止。當潤滑油化驗結果中顯示水分大時，應增加放水頻次；放水管中如有明顯的水流出時，應考冷油器是否發生了泄漏。

（6）當潤滑油冷油器發生泄漏時，應及時將備用冷油器投入運行，故障冷油器退出運行。切換工作要平穩進行，不可操作太快，以避免切換過程中引發的次生問題。

（7）強化潤滑油裝置的運行管控。正常情況時，油凈化裝置可間斷運行，也可連續運行。當水分大時，油凈化裝置保持連續運行，紅外線加熱器應可靠工作，溫度設定值可適當提高至50℃～55℃，真空值保持在0.075MPa～0.095MPa之間。

4 治理后的效果

通過更換和調整軸端汽封塊，汽輪機軸端汽封漏汽量得到了明顯改善；加之對高壓軸封供汽壓力的調整，高壓缸軸端汽封漏汽量較之前明顯下降；對前、中軸承箱負壓的嚴格控制后，通過觀察前、中軸承箱窺油窗，發現油質明顯改善，說明吸入前、中軸承箱內的蒸汽量也有了相應的減少；油凈化裝置連續穩定運行一段時間后，通過油質化驗得知汽輪機潤滑油中的水分合格（<100mg/L）；這說明上述措施對控制汽輪機潤滑油中水分超標是有效的。

5 結論

汽輪機汽封環間隙過大是汽輪機潤滑油中水分大的關鍵因素，高壓缸軸封供汽壓力太高也一個重要因素，前、中軸承箱負壓過大和油檔環的磨損是引發的途徑，油凈化裝置的非正常運行、定期工作執行不到位、油品管理失控等使問題得以暴露了出來。通過分析原因查找問題的根源，制定并實施了應對措施才使汽輪機潤滑油中帶水的問題得到了有效的解決。

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作者簡介：高子波（1985-），男，陜西神木人，本科，助理工程師，從事汽輪機運行、檢修管理工作。