660 MW 機組汽動給水泵組潤滑油中含水量超標原因分析及治理

劉書元，毛義云

（國家能源集團寶慶發電有限公司，湖南 邵陽 422200）

0 引言

湖南某發電有限公司兩臺哈爾濱汽輪機廠生產的CLN660-24.2/566/566 型超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪機。每臺機組配置2臺50%B-MCR汽動給水泵（以下簡稱汽泵），給水泵汽輪機（以下簡稱小機）為東方汽輪機廠生產的G16-1.0型單軸單缸沖動式汽輪機，給水泵為上海電力修造總廠有限公司生產的HPT300-340-6S/27A型臥式多級雙殼芯包式的多級離心泵，汽動給水泵組共用一套潤滑油系統，由給水泵汽輪機提供潤滑油源[1]。

小機油站供油泵由電機直接驅動，從油箱抽油供給汽輪機、給水泵各軸承及盤車裝置。汽輪發電機組高負荷長時間運行時，汽動給水泵組潤滑油系統存在油中帶水情況，最嚴重時含水量達到2 000 mg/l以上，遠遠超過標準值100 mg/l[2]，油質變差不僅影響潤滑效果，情況嚴重時可能導致燒瓦，存在較大的安全隱患和安全風險。

1 汽動給水泵組潤滑油中含水量超標的原因分析

1.1 潤滑油冷卻器冷卻水進入潤滑油中

汽動給水泵組潤滑油系統有兩臺冷油器（一用一備），兩臺冷油器油側通過聯絡管相連。正常運行中油側壓力均高于水側（油側壓力為0.6 MPa，水側壓力為0.3 MPa），運行中冷卻水不可能漏至潤滑油中。機組停運后進行冷油器查漏均未發現漏點，所以排除了潤滑冷油器水側滲漏至油側的可能性。

1.2 汽泵機械密封水進入潤滑油中

汽泵軸端密封為整體快裝式機械密封，其內套筒采用雙斜面夾箍緊縮環與泵軸聯接，泵內給水溫度在180 ℃左右，是通過密封襯套上的螺旋紋逐級節流降壓[3]，同時在汽泵軸端密封內接有壓力為2.5 MPa 左右、溫度為35 ℃的凝結水作為密封水實現密封。密封水起到密封、潤滑、冷卻的作用，進入軸端密封后沿軸分為相反的兩路，通過迷宮密封降壓后進行回收。經過試驗分析機械密封水漏入潤滑油中的可能性極小。

1.3 小機軸封蒸汽進入小機軸承箱

針對2號機組汽動給水泵組潤滑油中含水量超標的問題，我們對2014年10月至2016年10月期間兩臺機組A、B小機潤滑油含水情況進行了統計（油中含水量超標時一直加裝移動式真空濾油機進行處理），如表1、表2所示。

表1 1號機組小機高壓軸封壓力與潤滑油含水量化驗結果

表2 2號機組小機高壓軸封壓力與潤滑油含水量化驗結果

通過運行數據和油質化驗結果分析，發現在機組低負荷期間，汽動給水泵組潤滑油中含水量均正常；當機組負荷較高，小機高壓軸封壓力高至95 kPa以上時，潤滑油中含水量明顯增大，可以判定軸封蒸汽漏入軸承箱是油中進水的主要原因。

原因分析：小機高壓軸封蒸汽取自主汽輪機軸封母管，設計壓力30~60 kPa，溫度為120~170 ℃，運行中小機軸承箱內上部無油區為負壓，小機高壓軸封母管壓力高時，漏汽量大，蒸汽通過軸封與前軸承箱間的間隙被負壓抽至軸承箱，隨潤滑油回油攜帶一起進入油箱，造成含水量超標。當機組帶額定負荷時，2號機組主機軸封漏汽量偏大，使得主機高壓軸封母管壓力較高，造成小機的高壓軸封壓力達160 kPa，超出設計壓力較多，漏出的蒸汽被抽至前軸承箱與油充分混合后進入油箱，從而造成潤滑油中含水嚴重超標。

2 汽動給水泵組潤滑油中含水量超標的治理策略

2.1 調整改造小機軸封，減小高負荷時軸封漏汽量

在檢修中把小機軸封由普通梳齒型改為側齒梳齒型，汽封間隙調整至設計范圍的最小值，改善軸封密封效果，減小了軸封蒸汽的漏出量[4]。

2.2 完善小機前軸承箱與軸封間的保溫以及加裝阻隔設備

為防止漏出的軸封蒸汽積聚在保溫內部腔室無法散發，導致蒸汽進入軸承箱內。將小機前軸承箱與軸封間隙處保溫進行整改，同時在小機軸承箱與軸封間用壓縮空氣對吹，把軸封漏汽快速吹走，防止蒸汽進入軸承箱內。經上述處理后，潤滑油中含水量超標的問題有所改善，但有時仍然高于標準值100 mg/l。

2.3 進行小機軸封供汽系統技術改造

方案1（汽輪機廠家提供）：在小機高壓軸封一段漏汽管道上增加一路溢流管道至凝汽器（見圖1 中波紋線標注），可有效防止管路阻塞、超壓問題。溢流控制采用氣動調節閥控制。

圖1 小機高壓軸封供汽管道上增加一路溢流管道

方案2（自主創新）：原小機高壓軸封供汽接自主機高壓軸封供汽母管，在高負荷時，主機高中壓軸封處于向外排汽狀態，向低壓軸封供汽方向流動提供低壓軸封汽源，形成自密封，多余的蒸汽溢流至凝汽器。但由于主機高中壓軸封漏汽偏大，高中壓軸封母管管徑較母管要小，經測量，在高壓軸封母管疏水點（小機高壓軸封接入點附近）的壓力高達155 kPa左右，遠高于主機軸封母管壓力。

若將小機高壓軸封供汽母管接入點改至主機軸封供汽母管（見圖2），可減小高負荷時主機高壓軸封漏汽形成的高壓力對小機高壓軸封漏汽的影響。運行方式調整為全開軸封母管至小機高壓軸封供汽手動門，由軸封母管直接供小機高壓軸封，微開主機高壓軸封至小機高壓軸封供汽手動門，保持高壓軸封至小機高壓軸封供汽管道熱備用。

圖2 小機高壓軸封供汽母管接入點改至主機軸封供汽母管

對比分析兩種方案，由于溢流管路投資較高，需要運行調節，還可能存在主機高壓軸封母管通過小機高壓軸封管路經新裝溢流管路排汽，降低溢流效果的問題。最終采取第二種改造方案。

3 汽動給水泵組潤滑油中含水量超標的治理效果評估

2016年11月17日對小機軸封供汽母管系統改造完成。11月22日機組啟動并網運行。通過現場參數比對，機組額定負荷工況下，小機高壓軸封母管壓力由改造前的165 kPa 降至68 kPa。連續跟蹤取樣化驗，汽動給水泵組潤滑油中微水含量一直保持在30 mg/l 以下，至此徹底治理了汽動給水泵組潤滑油中含水量超標的頑癥。

4 結語

汽動給水泵組潤滑油中含水量超標在電廠中經常出現，含水量超標的潤滑油無法處理正常，長時間運行可能導致潤滑油乳化變質，影響潤滑效果，加速設備損壞，嚴重時可能導致軸頸處無法正常形成油膜，造成燒瓦事件。文中通過逐步分析，深入研究，勇于創新，自主技術改造，徹底解決了汽動給水泵組潤滑油中含水量超標的問題，潤滑油中含水量一直保持在100 mg/l以下的合格范圍內。