汽輪機潤滑油水分超標綜合治理

王志杰

摘 要：汽輪機潤滑油含水量是油質的一個重要指標，油中含水量大會嚴重影響機組的安全運行，本文分析了汽輪機油中含水量大的主要原因，通過采取疏導遮擋汽缸漏汽、調整汽封壓力、改造汽輪機油擋、濾油等多種手段，徹底解決了該問題，保證了機組的安全穩定運行。本文主要對汽輪機潤滑油水分的超標問題及綜合治理措施進行分析，以供參考。

關鍵詞：潤滑油 水分 治理

中圖分類號：TK73 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（a）-0040-02

國電濮陽熱電有限公司#1、#2機組是由東方汽輪機有限公司制造的C210/150-12.75/0.325/535/535型單軸、三缸雙排汽、超高壓、中間再熱、抽汽、凝汽式供熱汽輪機。本機型有高、中、低三個缸，高中壓轉子采用剛性靠背輪連接，支持在#1、#2、#3軸承上。汽輪機#1、2、3瓦軸承箱油擋共使用四套浮動油擋，低壓轉子和發電機轉子分別支承在#4、#5和#6、#7軸承上。配套發電機為東方電機廠制造的QFSN-210-2型汽輪發電機，密封瓦結構為雙流環式。

汽輪機油系統是用來向汽輪發電機組各軸承提供足夠的、高質量的潤滑油和向低壓保安系統提供壓力油的，并提供給發電機密封瓦用油，在機組盤車時還向盤車裝置和頂軸裝置供油，主機潤滑油采用#32號抗氧化防銹汽輪機油。

1 存在問題

幾年前，兩臺機組先后發生潤滑油水分超標問題，尤其是機組帶170WM以上高負荷時，有時達到1000mg/L，大大超過標準值（標準為<100mg/L），對汽輪機的安全運行造成很大威脅。伴隨著潤滑油含水量嚴重超標現象，油中的水分通過發電機密封瓦滲透擴散到發電機內部，發電機氫氣濕度也增大很多，當油中水分達到300 mg/L以上時，雖然兩臺氫氣干燥機連續工作，但氫氣濕度往往不合格，最大時候露點達到5℃，大大超過標準值（標準為<-5℃），嚴重威脅發電機的安全穩定運行。

2 原因分析

造成潤滑油水分超標的原因很多，主要有：汽缸靠近軸承箱處漏汽；軸端汽封漏汽；軸封抽汽不暢通，而造成汽封漏汽竄入軸承潤滑油內；軸封抽汽器負壓不足或空氣管阻塞而造成汽封漏汽竄入軸承潤滑油內；冷油器泄漏或冷卻器水壓調整不當，水漏入油中；油箱負壓太大，蒸汽竄入軸承潤滑油內；運行中軸封汽壓偏高，軸封可能出現冒汽現象，使蒸汽漏入軸承箱內；機組在啟動過程中因轉子膨脹與軸系振動造成軸封尖齒與轉子碰磨，尖齒倒伏，密封作用降低，造成軸封漏汽，使蒸汽沿軸竄入軸承箱內。

經過我們反復查看和分析，發現該公司油中水分大的主要原因為汽缸在軸端附近漏汽和軸封漏汽造成的，通過與同機型投運的東汽210WM機組電廠溝通，了解到許多電廠也存在這種現象。

3 采取的相應措施及效果

在機組負荷170MW以上時，油中含水量明顯增大；并且隨負荷增加油中含水量會增大；軸封壓力越高，油中含水量也越大；機組啟停時油中水分偏大；#1、2、3軸承箱回油管觀察窗上經常存在凝結的水珠，尤其是#2軸承箱較多，其他軸承箱的回油窗上較少或沒有。這說明高壓缸前后、中壓缸前漏汽漏入軸承箱內是油中含水量大的主要原因。在無法完全消除汽缸和軸封漏汽的情況下，我們分別從運行和檢修兩方面采取了以下相應措施；一方面盡量阻止和減少蒸汽漏入潤滑油內；另一方面盡量使油中水分及時分離排出。

3.1 查找汽缸漏汽部位并有效疏導和阻擋漏汽

油中帶水主要是由蒸汽混入油系統中引起的，但不一定只是軸封漏汽，還有可能是軸承附近的缸體結合面泄漏的蒸汽或軸封供回汽法蘭泄漏的蒸汽。結合面包括：高壓缸結合面、軸封套結合面。汽缸在受到快速加熱和冷卻時，尤其是汽缸端部靠軸封處，由于該部位的約束緊固螺栓跨距大，對汽缸的約束力明顯弱于其他部位，所以最易發生變形，在靠近貓爪內側凹窩處易產生蒸汽外泄，高溫蒸汽沖刷到軸承箱上使油中帶水。通過認真查找，果然發現#2機高壓缸右側結合面靠近貓爪內側凹窩處有蒸汽泄漏現象，工作人員根據現場位置和泄漏部位，一方面用鋁皮制作了合理形狀的導汽板，把漏汽盡量疏導到上方遠離軸承箱處；另一方面，用石棉布和石棉繩封住軸承箱轉子處，防止蒸汽被吸入軸承箱內，通過疏導和封堵起到了很好效果。油中含水量下降非常明顯。機組在負荷不高時，油中水分還經常能保證在合格范圍內。

3.2 修復矯正原有的擋汽板

該機組各軸承箱與靠近汽缸側設置上下對分的擋汽板，檢查發現，擋汽板存在變形歪斜，靠得不夠緊密，為此，我們糾正了原來的擋汽板四套，并且根據轉子的軸徑和現場實際位置制做了臨時擋汽板，并且設計成左右對分，接口互相重疊，放置在原擋汽板與汽缸軸封中間，可靠牢固，這樣就把原來擋汽板上下對分的擋汽板間隙有效擋住，同時在較大面積上形成了擋汽作用，通過實踐，效果較明顯。

3.3 合理設置油箱定期放水點

我公司兩臺機組均未設置底部放水管道和閥門，無法實現油箱底部定期放水，我們利用事故放油管進行充分的油水分離，在事故放油管上安裝了放水閥（DN20），油中水分大時，每天可放水10～30kg水分。

3.4 盡量降低軸承箱內負壓

在滿足軸承座回油順暢和不漏油的情況下，盡量調低軸承箱負壓，以減少漏汽被吸入的量。

3.5 進行有效的濾油

油中水分超標，除采取有效的方法防止往油中漏入水分外，濾油也是降低油中含水的一個重要手段。

3.6 降低軸封供汽壓力

通過調整，適當降低軸封母管壓力，增加最外擋軸封回汽量，減小軸封漏汽。

3.7 揭缸徹底消除汽缸漏汽問題

揭缸處理周期長、費用大，一般須安排在機組A修或B修時進行。

3.8 對軸承箱外油擋進行改造

雖然采取了多種有效手段，油中水分得到了有效控制，但油中水分還是經常超標。經過不斷研究和調查，我們了解到氣密封油擋能很好地阻止油中進水問題。氣密封油檔是通過在油擋的氣環處通入壓縮空氣，使油擋齒間與軸頸間產生正壓，由于正壓作用使軸承箱體內的潤滑油不能漏出，也同時使外界的水蒸氣或雜質不能進入軸承箱體內，從而達到不漏油、油中不含水、油中不含顆粒度等效果。

3.8.1 氣密封油擋改造實施及效果

該公司高中壓缸軸承箱共使用4套石墨環浮動油擋，工作人員決定把該油擋改造為銅齒氣密封油擋，壓縮空氣采用汽機房穩定的儀用壓縮空氣，并安裝壓力調整門，根據汽缸和軸封漏氣大小來調整壓力，因高壓缸前后，中壓缸前部蒸汽壓力高，故選擇對汽輪機#1、2瓦軸承箱外油檔共三套油擋進行改造，2014年9月份對#2機#1、2軸承箱實施了改造，2015年9月份對#1機#1、2軸承箱實施了改造，取得了很好效果。

3.8.2 徹底解決汽輪機油中含水超標問題。

兩臺機改造后，主機潤滑油中水分始終控制在合格范圍，徹底解決了長期以來油中水分超標問題，同時，因油中水分較少，發電機氫氣濕度也大大減少，沒有出現超標現象，保證了汽輪機和發電機的安全穩定運行。

3.8.3 消除了機組可能因油擋造成的振動、漏油等較大安全隱患。

原來公司使用的浮動油擋為接觸式油擋，主要靠石墨環與軸之間較小間隙（0.15～0.30mm），來阻止漏油，在實際運行中，汽輪機軸與石墨環是有摩擦的，主要靠石墨環與軸之間微量油膜來保證正常運行，由于汽輪機高壓缸前后，中壓缸前溫度很高，石墨環耐高溫性能不良，如果漏汽把石墨環和軸之間的油膜破壞，再加上因軸承箱負壓而雜質進入石墨環與軸之間，石墨環就會很快磨損碳化燒壞，機組運行時就可能甩油、振動等問題。幾年前，公司#1、2機在運行中出現幾次大的振動，停機后檢查，浮動油擋石墨環磨損嚴重或損壞，主要是高壓缸前和中壓缸前溫度較高地方的浮動油擋。說明振動是因為油擋與軸摩擦引起的。#1、2機曾經發生過高壓缸前后浮動油擋損壞漏油現象，險些釀成火災事故。

氣密封油擋是在油擋的氣環處通入壓縮空氣，使油擋齒間與軸頸間產生正壓，由于正壓作用使軸承箱體內的潤滑油不能漏出，同時也使外界的水蒸氣或雜質不能進入軸承箱體內，因為該油擋是非接觸式銅齒油擋，大大改善機組振動，尤其是啟動時的振動指標。

3.8.4 節約了濾油機等的運行維護成本。

因為有效阻止了水進入潤滑油問題，有效防止了汽輪機保溫被吸入油內，減少了油中的顆粒污染物。濾油機將不需全天運行，甚至發電機氫氣去濕機也可經常停運。節約了濾油機的設備維護費、電費、更換濾芯費用。

4 結語

汽輪機油中水分大對汽輪機組的安全運行帶來很大危害，公司通過不斷摸索，找到了引起油中水分大的主要原因，提出了綜合治理方法，并利用合適機會，把原來的石墨環浮動油擋改造為銅齒氣密封油擋，徹底解決了長期以來機組存在油中水分大問題，同時也消除了機組因油擋問題而引起的漏油、振動等重大安全隱患。

參考文獻

[1] 伍健偉，高繼錄，張航.1000MW超超臨界機組汽輪機潤滑油水分超標分析[J].東北電力技術，2012，33（8）：17-18，23.

[2] 張雅麗，杜自力.汽輪機潤滑油水分超標的原因分析及處理[J].熱力發電，2006（9）：55-56，1，3.