汽輪機潤滑油室外油箱儲存備用油可行性分析

陳建

摘 要：介紹了某核電三代機組汽輪機潤滑油系統配置；在發生潤滑油裂化或泄露事件，為避免汽輪機停機需及時補充備用潤滑油，為此對在空置的室外油箱內儲存一定量潤滑油的可行性進行分析。關鍵詞：汽輪機潤滑油；室外油箱；儲存備用油源；措施DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.1690 引言

新建的大型汽輪機組在調試和功率試驗期間，常常會發生潤滑油泄露或者潤滑油進水的事件，在日常運行期間，如果潤滑油進水嚴重含水量大會導致潤滑油乳化，潤滑油失去潤滑作用將導致機組停機。為增加系統可靠性，減少機組因潤滑油液位低或油品質量問題而停機的概率，本論文從增加儲存備用潤滑油必要性方面為著入點，分析漏油和油品裂化及應對措施，并優化相應規程。1 室外油箱設計說明

汽輪機潤滑油系統在室外布置1臺凈油箱、1臺污油箱，用于為主油箱提供初裝油和后續補油。單臺油箱全容積123m?、有效容積115m?，而主油箱正常液位容積為65m?、加上系統內流動的潤滑油共計115m?。當前室外油箱設計滿足《GBT 50958-2013 核電廠常規島設計規范》要求，“潤滑油貯存和凈化系統宜2臺機組共用1套。系統應分設一個凈油箱和一個污油箱。”2 室外油箱儲存備用潤滑油可行性評估

在發生潤滑油裂化趨勢或泄漏事件時，為避免汽輪機停機需及時補充備用潤滑油，為此對在空置的室外油箱內儲存一定量潤滑油的可行性進行評估。2.1 系統設計是否可行

兩臺室外油箱功能上可互為替換，正常運行期間如果在凈油箱儲存一定量的潤滑油，大修時主油箱潤滑油可輸送到污油箱。此時，如果凈油箱儲油較少，仍然可以在兩臺油箱之間倒油、凈化；如果凈油箱儲油較多，可在污油箱內凈化、凈化速度可能受到影響。因此，基于當前系統設備設計，可以實現一臺室外油箱儲存一定量潤滑油。2.2 設計方及其他核電廠調研情況

（1）日本國內電廠沒有在室外油箱儲存潤滑油的做法，因為室外油箱難以控制水分，油質可能劣化；當需要補油時通常有油罐車臨時輸送潤滑油到室外油箱、再輸送到主油箱。（2）凈污油箱功能上可以互為替換，但初始設計在大修期間使用，不建議正常運行期間油箱內存油；如需要在正常運行期間存油，需要考慮消防設計。

同時，也調研了國內核電室外油箱設置情況：

（1）江蘇核電一期主汽輪機未設計備用油箱，二期設計有兩個油箱，但只在大修時用于倒油，平時沒有存油。（2）廣核凈油箱、污油箱放置在廠房內，日常存放一定量潤滑油，同時配置有濾油機。2.3 室外油箱存儲備用潤滑油潛在問題及措施分析

室外油箱儲存備用潤滑油存在如下潛在問題：

（1）潤滑油長時間儲存在室外油箱，可能出現劣化，油質難以長期保持合格狀態，需要定期取樣分析和凈化。（2）當前室外油箱區域消防設計沒有考慮長期儲油工況，因此消防設計需要重新評估設計。

針對上述潛在問題，可行措施分析如下：

（1）為避免油質裂化，需開發預維項目，對室外油箱儲存的潤滑油，定期取樣化驗外觀、粘度、酸值、水分、顆粒度等參數，保障油質可用性。（2）關于消防設計，根據《GB50229-2006火力發電廠與變電站設計防火規范》和《GB50016-2014建筑設計防火規范》規定，罐壁高度小于7m或容量不大于200m?的儲罐可采用移動式泡沫滅火系統，當前室外油箱并沒有設計移動式滅火系統，且消防隊的移動式滅火車離現場較遠、且運送比較費時，不能滿足緊急情況下的及時滅火。3 室外油箱儲存備用潤滑油必要性分析3.1 漏油可能性及風險分析

潤滑油系統對外漏油的可能位置，主要包括小口徑閥門以及管道法蘭連接處。正常運行期間，這些位置漏油可能性小，而由于閥門在線錯誤、或者設備檢修后法蘭未緊固等原因導致潤滑油系統啟動時漏油可能性較大。

（1）如在潤滑油系統啟動時漏油，可及時發現處理、不會造成汽輪機運行風險。（2）如正常運行期間漏油，主油箱設置有液位低報警，主控可及時發現并安排檢查、處理；且小口徑閥門忘關或誤開、法蘭滲漏等原因導致的漏油，不會產生類似于系統大破口的極端影響。（3）運行巡檢方案中要求每個值都要現場檢查主油箱液位計液位，如發生漏油可及時發現異常。（4）在系統發生上述漏油情況下，可運送桶裝潤滑油至凈油箱、再輸送到主油箱，也可以運送桶裝潤滑油至潤滑油間、使用臨時濾油機輸送到主油箱。（5）如果發生極端的系統大破口異常事件，補油維持機組運行也不合理，只能停機。

基于上述漏油可能性及風險分析，從常規的系統漏油情況看，在室外油箱儲存潤滑油以備用不是必須的，但應開發緊急補油規程應對漏油工況。3.2 油質裂化可能性及風險分析

潤滑油系統每周取樣分析以確認油質情況，長期運行引起的油質變化趨勢能夠得到有效監督，根據需要也有充足時間運輸和補油。

短期引起潤滑油質劣化，主要可能因素為軸封蒸汽泄漏或潤滑油系統及密封油冷油器傳熱管破裂。機組調試期間，出現過因軸封蒸汽泄漏導致的潤滑油進水事件，基于該事件的原因分析，已有如下完善：潤滑油系統及密封油冷油器均安排有3C一次的檢查與清洗、傳熱管泄露檢查；修改運行規程，在投運軸封、切換冷油器操作后，通知化學取樣分析潤滑油中水分；運行巡檢時記錄主油箱壓力、油位等參數。同時，基于已有的潤滑油水分異常事件處理經驗來看，只要及時降低水分，水分短時異常并不會立即導致潤滑油發生不可逆的劣化。

基于上述分析，針對潤滑油油質的監督和管控，潤滑油系統及密封油系統已制定了合理的預防性維修策略和運行規程，可以在油質出現不可接受的劣化情況前發現并改善。因此，從油質劣化預防角度看，在室外油箱儲存潤滑油以備用不是必須的。4 結論

汽輪機潤滑油系統凈油箱長期儲存適量潤滑油用于備用的設想，從系統功能上分析是可以實現、但不是必須的，而且如長期儲存潤滑油、需要增加泡沫消防設計。因此，維持當前汽輪機潤滑油系統凈油箱、污油箱設計功能不變，油箱用于機組大修時臨時儲存潤滑油、不用于儲存備用油。同時開發緊急補油運行規程，在主油箱油位低時及時補油。