大型機組油循環沖洗的施工工藝

覃彧(神華工程技術有限公司，北京 100011)

0 引言

新建煤化工、石油化工裝置中有許多大型機組，不論進口或是國產機組，一般情況機組主機配套油站由機組制造廠家提供，油站與主機之間的潤滑油管路在施工現場安裝完成。為了使機組油系統清潔度符合要求，新建機組油管路系統安裝完成后，必須先進行油管管路系統循環沖洗的工作。大型機組油系統對其潤滑油、調節油的油質潔靜度要求很高，油系統對機組軸承的冷卻潤滑、調節系統的驅動、聯鎖裝置的動作靈敏性、可靠性起著重要的作用，是機組長周期穩定運行的保證[1]。油循環沖洗工作不但是保證油質潔靜度的關鍵工作，而且油系統沖洗通常需要較長的周期，此項工作也是制約機組安裝進度的關鍵工序。

1 沖洗的理論依據

通過工程流體力學的研究，在雷諾試驗中表明，管道中流體流動速度不同時，流體質點會出現兩種不同的運動狀態。當流體流動速度小于臨界速度時，流體質點做定向的層流運動；當流體流動速度大于臨界速度時，流體質點不僅沿著管道截面縱向運動，而且還在管道截面的橫向方向做無規則的脈動運動，我們把這種運動稱為紊流運動。油循環沖洗的理論依據正是要利用流體的紊流運動不斷循環沖刷附著在管道內壁的污染物(如：金屬屑、鑄造砂、焊渣、金屬氧化物、油漆膜、織物纖維等)，并且隨著流體流動帶走污染物[2]。對應于臨界流速的雷諾數為臨界雷諾數Recr，而工程上一般取圓管的臨界臨界雷諾數Recr為2 000。當Re≤2 000時，流動為層流；Re＞2 000時，流動為紊流。當管徑一定時，要使流體做紊流運動，主要通過采取提高流體的流量和降低流體的黏度的辦法提高雷諾數，從而達到提升沖洗效果的目的。

2 油循環沖洗工藝流程

機組油系統循環沖洗用油的牌號一般與機組正式運行用油牌號保持一致。目前傳統的機組油循環沖洗工藝流程基本上采取二階段進行，第一階段先進行外部管線循環沖洗，即潤滑油不進機器軸承；外部管線沖洗合格后進行第二階段油循環，正式管線復位的油系統沖洗，即潤滑油進入機器軸承[3]。在項目實施過程中，筆者將油循環沖洗工藝流程細化，通過對油循環的全過程管理和控制，特別是前期油管路潔凈化安裝檢查及大流量預沖洗工藝的引入，對提高清洗效率和保證質量取得了較好的效果。具體油循環施工工藝流程如下：油系統設備、管道的檢驗→油管路潔凈化安裝→油管路化學清洗→大流量預沖洗→油系統循環沖洗→油循環后處理。

3 施工方法及要求

3.1 油系統設備、管道的檢驗

根據技術協議、制造廠技術文件及相關標準，按照裝箱清單認真清點、檢查油站及其附屬設備的數量和質量，主要包括潤滑油箱、泵、雙聯管殼式油冷卻器、雙聯油過濾器、管道、管件、閥門、螺栓墊片、電氣、儀表設備等部位。發現質量問題及時整改。

(1)管道、管件內壁不應有嚴重的銹斑、脫層等現象。

(2)油冷卻器運到現場后應重新試壓，油側用沖洗油試壓，水側用水進行試壓。

(3)檢查油站螺栓有無缺失、松動。

(4)檢查潤滑油站的過濾器濾芯質量是否符合要求，避免后期油運過程中裂開，對油循環管路造成污染。

(5)管路墊片質量應符合要求，避免油運過程中潤滑油的泄漏。墊片應為聚四氟乙烯墊片。

(6)檢查油站機泵聯軸器對中情況，不符合要求及時調整。

3.2 油路管道的潔凈化安裝

機組油管路的配管安裝通常是廠家預制了部分管道，現場進行安裝；還有部分管線需要現場進行預制安裝。這部分工作應高度重視，嚴格控制焊接質量和內部清潔度，把污染控制在源頭[4]。

(1)油系統設備和管道安裝前，廠房要封閉完成，并且無其他污染作業，以確保該施工區域的清潔度。

(2)管道應采用機械的方法切割、開孔和加工坡口，毛刺打磨干凈。

(3)管道的焊接DN50以下采用全氬弧焊焊接，DN50以上采用氬弧焊打底。焊接內部能用內磨機打磨的地方盡量打磨平滑過渡，特別注意三通部位的焊縫質量。焊縫的無損檢測應按照相應施工標準規范進行。

(5)管道的安裝嚴格按照施工圖紙要求進行，特別是回油管道的坡度一定要保證。施工完畢后認真檢查管道支架、閥門、儀表接口等，避免進油后再整改造成污染。

(6)油系統設備及管件的人工清理。人工清理油系統管件、設備時，將潤滑油系統的主油箱、油泵、雙聯管殼式油冷卻器、雙聯油過濾器、管件、窺視鏡、閥門、高位油箱等逐一進行拆解清理，并用面團沾干凈，不要用棉紗或容易脫落纖維的織物。如果發現法蘭內焊道未飽滿、有凹槽、未圓滑過渡、焊道未經過氬弧焊打底等缺陷，應進行修補。

3.3 管路的化學清洗

潤滑油管路系統在前兩個步驟完成后，即可進行油管路的化學清洗工作。此工序對縮短沖洗工期也是十分必要的。

管路分化學清洗采用系統循環酸洗與槽式浸泡相結合的方式進行。管徑較大的短管、直管、容易拆卸、管路施工量小的場合，未經預制的直通管道比較適合槽式酸洗法。系統循環酸洗法是將安裝好的潤滑油管路用臨時管道連接，構成沖洗系統，其中不參與酸洗的儀表、閥門、窺視鏡等應隔離或拆除，然后用專用的化工泵驅動配置好的酸洗液在管道系統中進行循環酸洗[5]。通過上訴兩種方式的結合將管路、管件均清洗到位。

目前施工中使用較多的是檸檬酸配制酸洗鈍化液。檸檬酸和氧化鐵能發生反應，生成檸檬酸鐵。檸檬酸在水溶液中部分進行離解呈弱酸性，為了達到鈍化的目的，在檸檬酸溶液中加人濃度為0.05%～0.10%的氨水，生成一層致密的磁性氧化鐵保護膜。檸檬酸對奧氏體不銹鋼管道基本上不發生腐蝕現象。

化學清洗的程序：吹掃→沖洗→脫脂→沖洗→酸洗→沖洗→鈍化→吹掃→復位

管線被清洗結束后應形成完整的鈍化膜，表面再次銹蝕的現象不應出現，同時也不能出現惰性金屬析出、金屬粗晶析出的過洗現象。

實際操作中應注意問題：

(1)油站本體配置的潤滑油、調節油管線因出廠前已進行酸洗、鈍化處理，現場安裝前僅將管線用潔凈空氣吹掃干凈即可。如果經檢查管道在出廠之前的酸洗的效果不好時，需要重新酸洗。

(2)化學清洗應聘用專業的化學清洗隊伍進行清洗。

(3)酸洗應按嚴格按清洗工藝進行，如：酸洗液濃度、酸洗實際、酸洗步驟等應符合要求。

(4)為了避免局部酸洗不到位的情況，一些直徑大個管道和管件應被酸洗液完全浸泡，管道浸泡時一定要注意旋轉翻身，因為管道管件存有未排盡的空氣會影響酸洗效果。

(5)在施工現場具備條件的情況下，酸洗鈍化后的管道可用蒸汽吹掃后再用壓縮空氣吹干。

3.4 大流量預沖洗

要提高沖洗效率，必須采用大流量沖洗的方式。而機組正式油站的油泵流量有限，滿足不了大流量沖洗的要求。因此我們采用引進大流量沖洗裝置對油站油箱、母管等潤滑油管系進行預沖洗沖洗。一般大流量沖洗裝置由大流量油泵、濾油器、電加熱器、閥門、控制柜等部份組裝在一個撬塊上[6]。沖洗流量可以根據沖洗工藝要求進行調整，沖洗流量最大可以達到300 m3/h，而以原料氣壓縮機組為例，油站正常工作時流量僅為70 m3/h。因此大流量沖洗時管內液體流速可以達到5 m/s以上，遠遠高于正常運行時的流速。同時大流量裝置還具備加熱和過濾功能以滿足沖洗需要。當大型煤化工項目裝置中機組較多時，引入大流量沖洗裝置具有較高的經濟效益。

使用時，根據油系統的流程圖，繪制出大流量沖洗線路圖，通過臨時管道連接構成一個封閉的循環系統。此階段的目的是將油系統大部分的管路及油箱等進行大流量預沖洗，縮短正式油循環沖洗時間。在具體操作時應注意：

(1)拆除一切不必要的、可能造成節流的部件，充分發揮大流量作用。

(2)盡可能使所有管段都被沖洗到，并保證油流在管段內為流動狀態，不留靜流段。

(3)大流量沖洗時，應將油冷卻器隔離開，以防止損壞油冷卻器管束。

3.5 油系統循環沖洗

機組的正式油循環沖洗分兩個階段進行，即外管線循環合格后再進行油系統內循環沖洗。

3.5.1 準備工作

(1)將潤滑油管線按油循環流程連接好。在回油管路與油箱連接處加100～200目不銹鋼濾網(逐步加大濾網目數)。當管徑大于100 mm時，所安裝的不銹鋼濾后應進行加固。

(2)將過濾器中的濾芯取出，節流孔板取出，調節閥先走旁路，待管線潔凈后再投用調節閥。除必要的壓力、溫度監測點外，油系統其他儀表點應阻斷。

(3)將潤滑油進油管線與壓縮機、汽輪機連接法蘭斷開短接，利用蛇皮管與回油管連接；汽輪機控制調節油在進入控制調節系統前斷開，直接接回油管回油箱。汽輪機調節系統及蓄能器不進行油循環，但組裝前必須清洗干凈，待油循環合格后直接進潤滑油。

(4)潤滑油內循環時恢復進入到壓縮機、汽輪機軸承的潤滑油管線，在法蘭連接處加200目不銹鋼濾網。

(5)油站油泵、事故油泵、排煙風機經單機試運轉合格，轉向符合要求，聯接好聯軸器，油泵單機試運轉可在油沖洗時進行。

(6)將油箱用濾油機加入正常運行油量50%～60%沖洗油。

3.5.2 沖洗操作流程

(1)啟動潤滑油泵，調節潤滑油站系統閥門，進行油站自身油冷器、過濾器、油管路沖洗。

(2)關閉高位箱上油閥，進行設備各進出油管路的沖洗。

(3)打開高位箱上油閥，使高位油箱充滿油，自動回油管路出現回油，從而達到沖洗目的。

(4)待潤滑油合格后，將各臨時管線拆除，管線恢復至工作狀態，油壓調整至工作壓力，進行油循環。

3.5.3 油循環的操作方法及要求

(1)將油箱加熱器投用，當油溫達到25 ℃時，啟動油泵，先使油站作自身的油循環，目的是使油箱內的油加熱均勻并提高加熱速度；當油系統油溫45 ℃左右時操作系統閥門進行系統循環，把油加熱到70～75 ℃，清洗5～6 h，再快速降溫至25～30 ℃，清洗5～6 h，反復這一過程進行清洗。在清洗過程中，順著油流方向，用木錘沿管道敲擊各焊縫、彎頭和三通，使管壁上的附著物震落。在清洗過程中經常停油泵、清理油路死角和更換過濾網。

(2)油循環時可以調整節流閥開度，根據實際情況盡可能加大沖洗流量，兩臺油泵交替運轉，事故油泵也可同時投入運行，通過控制調節閥門盡可能提高至系統的沖洗油壓。雙聯管殼式油冷器、雙聯過濾器定期進行切換。

(3)油系統外循環油沖洗合格后，將過濾器濾芯、管道正式復位，在各入口處設置200目不銹鋼濾網，重新啟動油泵，進行內循環油沖洗。內循環油沖洗前應先將壓縮機干氣密封隔離氣投用。

(4)在回油總管進入油箱前加節流孔板，保證沖洗回流每段管道內部都全部接觸沖洗油，間斷開啟、關閉閥門，使管路內形成紊流和漩渦。

(5)定期排放或清理油路的死角和最低處存積的污物，并且從油冷卻器放油口接臨時管至油箱，進油箱前加200目過濾網，減少油冷卻器內的污物。

(6)利用濾油機對油箱內的油進行循環過濾，及時出去油內存積的雜質。

(7)調節保安系統油管道沖洗在軸承箱清洗合格后進行(在此之前應在調節油管路上加裝盲板)按構成不同分別作如下操作：

采用液壓或機構—液壓調速器的汽輪機，停機電磁閥置位于正常運行狀態，危急遮斷油門的手柄撥到掛鉤位置并予以固定，調速器進油管恢復正常連接。操作啟動調節器在啟動和運行兩個位置進行切換，對通到速關閥的速關油和啟動油管路進行沖洗；定時操作速關閥的試驗閥，以使試驗油管路得以沖洗。

采用速關組件的汽輪機，危急遮斷油門撥到掛鉤位置并予以固定速關組件壓力油進油管恢復正常連接后，速關組件的手動及遙控停機閥置于正常運行位置，定時將速閥的試驗閥置于試驗位置，以使試驗油管路得以沖洗。

(8)特別注意進行油循環時壓縮機軸端密封安裝的是試車密封。為了防止潤滑油通過試車密封竄入到壓縮機缸體內，需要向壓縮機缸體 C1、C2(二級密封進氣)口充隔離氣體，其余口盲死，并保持壓力。一般現場儀表風臨時管線接到干氣密封盤，通入儀表空氣當作隔離氣使用。特別是對于介質忌油的壓縮機在油循環時保持隔離氣壓力十分重要，因此要對干氣密封系統管理，嚴格執行公用工程停送簽票制度，并及時發布。對施工單位技術交底和人員培訓工作，嚴格執行值班制度。對壓縮廠房封閉管理，安裝門鎖和監控系統，無關人員嚴禁入內。

現場和機柜間嚴密監控隔離氣壓力和流量，隔離氣壓力降低時油站潤滑油泵及時停車。

3.5.4 油系統油沖洗合格標準

目前，根據不同類型機組按照施工規范及設備說明書的要求，有許多不同方法檢查油系統清潔度是否達到驗收標準，下述是在施工現場較常用的檢查油系統油沖洗合格的標準。

(1)離心式壓縮機組施工及驗收規范規定油沖洗合格標準：

①檢查前連續沖洗4 h，在臨時濾網(200目)上不允許存在砂礫、焊渣、鐵銹等硬質雜物，肉眼可見軟性雜物不超過3點/cm2，允許有微量纖維質雜物存在。

②在各入口處設置臨時濾網(200目)，連續進行20 h油循環，雙聯油過濾器前后壓差增值應≤0.015 MPa。

(2)對置式往復壓縮機組施工及驗收規范規定油沖洗合格標準：

①外循環油沖洗合格標準：在臨時回油管路末端處裝入臨時濾網(120目)，經連續運轉4 h，可見軟質顆粒不超過2點/cm2，不應有硬質顆粒，可允許有少量纖維體。

②內循環油沖洗合格標準：在各入口處設置臨時過濾網(120目)，連續進行12 h油循環，雙聯油過濾器前后壓差增值應

≤0.02 MPa。

(3)機組制造廠家規定的檢查合格標準。主要有取樣化驗法、稱重檢查法、顆粒計數檢測法等方法。比較常用的方法是在油箱底部的排放口取樣化驗，如：顆粒度、含水率、酸度等主要化驗指標符合技術要求。

3.5.5 油循環后處理

(1)對油箱中的潤滑油進行取樣分析，各項指標合格后，本著節約的原則，沖洗油可以作為試車時的用油。不合格時應更換新油，重新進行油循環這一工作，直到取樣分析的檢測數據符合要求。

(2)調節進入各潤滑部位的油壓，使之符合要求，觀察回油情況。在暫不開機的情況下，每天油循環一次，時間不得低于60 min。開車前將所有的臨時濾網拆除。

(3)進行油站的調試工作，調節壓力、流量等工藝參數及儀表、電氣連鎖試驗等工作。

4 結語

目前，通過在項目上實際工程中對上述油循環沖洗工藝的實施，大型機組油循環沖洗的時間大幅縮短，單套機組油管路安裝到清洗合格的施工工期基本控制在一個月內，油質化驗滿足要求，機組后期運行平穩正常。按照此工藝進行油系統的沖洗取得了很好的效果。