電荷顆粒聚結(jié)技術(shù)在汽輪機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)油泥清除上的應(yīng)用

周立仁 ，谷新房 ，楊 利 ，劉金玲

（1.上海頤正源電站設(shè)備有限公司，上海 201600；2.華能沾化熱電有限公司，山東 沾化 256800）

0 引言

沾化熱電4號(hào)為東汽產(chǎn)150 MW機(jī)組，其汽輪機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)用油采用國(guó)產(chǎn)TSA32汽輪機(jī)油，4號(hào)機(jī)組在2010年8月大修期間，發(fā)現(xiàn)前軸承箱內(nèi)壁上沉積了大量棕褐色的油泥（圖1、圖2），電廠采用了人工刮鏟清除方法，但是由于油泥具有高度的電極性，吸附力極強(qiáng)，能牢固吸附在油箱、油路管道內(nèi)壁、軸承、軸瓦及聯(lián)軸器上并且附著表面積大，人工處理費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且管路、軸承箱內(nèi)壁死角等處又不能徹底清理，造成油泥殘存。

為了徹底清除汽輪機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)中軸承、軸瓦、潤(rùn)滑油箱、聯(lián)軸器及油管路中的油泥，消除機(jī)組安全運(yùn)行的隱患，提高汽輪機(jī)油性能，延長(zhǎng)汽輪機(jī)油使用壽命，電廠采用的CPA電荷顆粒聚結(jié)技術(shù)對(duì)汽輪機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行在線(xiàn)清洗。

1 汽輪機(jī)油油泥形成的原因分析

油泥是一種高分子烴類(lèi)聚合物，典型的元素分析為 C（81%～85%）、H（7%～9%）、O（7%～9%）、N（2%～3%），顏色從淺棕色、棕色至棕褐色。油泥在使用一段時(shí)間的機(jī)械設(shè)備油液中普遍存在，尤其在汽輪機(jī)油和壓力較高的液壓系統(tǒng)油液中更為常見(jiàn)。形成機(jī)理大致可分為兩類(lèi)：油品氧化、油液“微燃燒”［1-2］。

1.1 油品氧化

烴類(lèi)油品氧化遵循自由基鏈反應(yīng)機(jī)制，一般分為誘導(dǎo)期、發(fā)展期、遲滯期。

誘導(dǎo)期（即鏈的引發(fā)期），通常新油在溫度不高時(shí)發(fā)生。

發(fā)展期（即鏈的發(fā)展階段），油品氧化的誘導(dǎo)期過(guò)后，便是油氧化的發(fā)展期，油內(nèi)漸漸開(kāi)始生成穩(wěn)定的氧化產(chǎn)物，如分子量較低的有機(jī)酸、水和某些過(guò)氧化物，其后氧化過(guò)程不斷的在進(jìn)行，并越來(lái)越加劇，所有的氧化產(chǎn)物起初都可溶于油，并具有強(qiáng)烈的腐蝕作用。如果繼續(xù)氧化，便會(huì)生成固體聚合和縮合物，它們?cè)谟椭羞_(dá)到飽和狀態(tài)后，便從油中析出，即通常所說(shuō)的油泥。

遲滯期（即鏈的終止階段），在這個(gè)時(shí)期氧化速度減慢，氧化產(chǎn)物也比以前減少。

1.2 油液“微燃燒”

一般情況下，液壓油會(huì)溶解一定量的空氣（＜8%），當(dāng)超過(guò)溶解極限后，進(jìn)入油液的空氣以懸浮形式存在油液中。一旦液壓油從低壓區(qū)被泵入高壓區(qū)，這些懸浮在油中的小氣泡被急劇壓縮破裂，導(dǎo)致氣泡破裂周?chē)鸵簻囟妊杆偕?，有時(shí)甚至高達(dá)1 100℃，造成油液微區(qū)絕熱“微燃燒”，生成極小尺寸的不溶物。這些不溶物有極性、極不穩(wěn)定，易粘附到溫度低的金屬表面從而形成油泥。相對(duì)而言，油品氧化是一個(gè)緩慢的過(guò)程，而油品絕熱“微燃燒”生成油泥的速度要快得多。

圖1 汽輪機(jī)軸承上的油泥

圖2 前軸承箱聚集的油泥

2 汽輪機(jī)油泥的危害

汽輪機(jī)的軸承是全油膜潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承，軸頸和軸承的軸瓦表面被一層薄的油膜分開(kāi)，通過(guò)油膜支撐軸頸給予的負(fù)荷，潤(rùn)滑油供給系統(tǒng)則向軸瓦和轉(zhuǎn)動(dòng)的軸頸之間的間隙不斷地供應(yīng)潤(rùn)滑油。油泥存在會(huì)使?jié)櫥绞綇娜湍?rùn)滑過(guò)渡成邊界潤(rùn)滑，使得軸頸和軸瓦發(fā)生金屬接觸，造成燒瓦這樣的事故。油泥在溫度達(dá)到100℃以上時(shí)開(kāi)始碳化，會(huì)形成焦炭式沉積，可引起轉(zhuǎn)子嚴(yán)重?fù)p壞。若碳堆積在烏金軸瓦最薄油膜處的附近，這種積碳還會(huì)改變軸承的穩(wěn)定性并改變大軸中心線(xiàn)，影響機(jī)組的安全運(yùn)行［3］。

3 CPA電荷顆粒聚結(jié)技術(shù)介紹

CPA電荷顆粒聚結(jié)技術(shù)原理如圖3所示。

圖3 CPA電荷顆粒聚結(jié)技術(shù)原理

攜帶小顆粒物的流體被分成兩支路，支路上裝有高壓電極，分別給小顆粒物加載上正電荷和負(fù)電荷。

被帶上相反電荷顆粒物的兩路流體重新混合聚集，正負(fù)電荷相互吸引集聚成在一起形成大尺寸的顆粒物。

尺寸增大的顆粒物很容易地被傳統(tǒng)的機(jī)械式或離心式過(guò)濾器捕捉，從而使過(guò)濾器更好、更有效地發(fā)揮作用。

4 油泥清除的效果

2011年10月8日投運(yùn)采用CPA電荷顆粒聚結(jié)技術(shù)制造的潤(rùn)滑油在線(xiàn)清洗設(shè)備，設(shè)備運(yùn)行42天，截止2011年11月21日數(shù)據(jù)結(jié)果如表1、圖4、圖5所示。

表1 通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司（SGS公司）檢測(cè)分析數(shù)據(jù)

圖4 油泥傾向指數(shù)變化趨勢(shì)圖

圖5 汽輪機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)清洗前、后潤(rùn)滑油油泥傾向指數(shù)照片

根據(jù)通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司提供的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：油泥傾向指數(shù)＜15時(shí)，油品油泥傾向正常；15～30時(shí)，需要監(jiān)測(cè)油泥傾向；30～40時(shí)，油品油泥傾向不正常，需要引起注意；＞40時(shí)，油品油泥傾向嚴(yán)重。

CPA電荷顆粒聚結(jié)技術(shù)在清除沾化熱電4號(hào)汽輪機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)中的油泥效果明顯，油泥傾向指數(shù)從系統(tǒng)清洗前的49下降到12，下降74%，達(dá)到SGS公司檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中油品油泥傾向指數(shù)正常標(biāo)準(zhǔn)，符合國(guó)際通行要求。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)沾化熱電4號(hào)汽輪機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的應(yīng)用情況及權(quán)威機(jī)構(gòu)的監(jiān)測(cè)結(jié)果可以說(shuō)明，CPA電荷顆粒聚結(jié)技術(shù)能夠提高機(jī)組的安全性，主要體現(xiàn)在4個(gè)方面：在線(xiàn)清除油箱及油管路上的油泥、軸承軸瓦上的積碳；清除油中的亞微米的軟質(zhì)污染物，從根本上消除了油泥產(chǎn)生的條件；清除軟質(zhì)污染物的同時(shí)，去除了油中的乳化劑，從而減少了汽輪機(jī)油的破乳化時(shí)間，提高了汽輪機(jī)油的破乳化度；延長(zhǎng)汽輪機(jī)油的使用壽命，節(jié)省換油成本。

隨著電力企業(yè)設(shè)備管理水平的逐漸提高，油泥所引發(fā)的問(wèn)題必將會(huì)越來(lái)越受到重視，CPA電荷顆粒聚結(jié)技術(shù)作為解決汽輪機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)油泥問(wèn)題的先進(jìn)技術(shù)必將廣泛采用。