汽輪機油中帶水的原因、危害及處理措施

張 雁

（山西焦化股份有限公司供汽車間，山西臨汾 041600）

0 引言

汽輪機油質變差會導致潤滑油性能與油膜力產生變化，使軸承無法獲得有效潤滑，引起軸瓦受損。調節系統的零部件也會由于油中含水而出現銹蝕，發生卡頓問題，使調節系統與保安設備無法順利運作或是容易發生誤動，情況嚴重時甚至會引發機組超速現象。因此，保證汽輪機油質量對于汽輪機安全穩定運作有重要意義。

1 故障設備

山西焦化股份有限公司供汽車間有1 臺C6-3.43/0.981 型和1 臺C6-3.43/0.490 型抽凝式汽輪機，額定進汽壓力和溫度分別為3.43 MPa 和435 ℃，存在一級抽汽，壓力分別是0.981 MPa、0.49 MPa，于2000 年正式投入使用。調節用油和潤滑油系統使用同一系統，使用以GB 11120—1989《L-TSA 汽輪機油》標準生產的L-TSA32 抗氧防銹汽輪機油。

在兩臺汽輪機投入使用3～4 年后，前軸端汽封出現明顯的漏汽，于前后軸承回油視窗位置能直接觀察到附著在玻璃表面的水珠，檢查顯示汽輪機油中水分含量為420～560 mg/L（標準含水量為不得超過l00 mg/L），在油箱底層每天放出5 L 水。

2 油中帶水的危害

空氣與汽輪機中的水分經過蒸發進入至潤滑油系統，之后緩慢凝結成水珠，水與機油混合后，經攪動便會乳化。機油乳化對機組的危害巨大，主要體現在下述3 點。

（1）潤滑油乳化后，油的酸性增加，形成更多的氧化物沉淀于油中，油的抗乳化性能進一步下降，形成惡性循環。大量產生的油銹會使冷油器的換熱作用變差，油溫逐漸超出限定值，使油質惡化速度加快。如果氧化物質沉淀在油循環系統或軸承內，會影響油的循環，使散熱效果變差，容易引發供油不足的問題，出現軸承燒瓦現象[1]。

（2）潤滑油內帶水，會難以形成軸承油膜，在油膜撕裂后，轉子和軸承之間發生摩擦，使軸瓦鎢合金迅速磨耗損壞，引發事故停機。若是軸承油膜質量較差，便無法及時帶走軸系的熱量，導致燒瓦或脫胎事故，威脅機組的安全運行。還會導致動態潤滑效果下降，使軸系振動更加劇烈。

（3）由于機組調節系統與潤滑用油共用同一系統，當油內含水時，會使調節部件生銹，調節系統運作卡頓，甚至會發生超速問題，導致調節系統準確性下降，發生負荷晃動狀況，嚴重情況下可能出現調節保安系統拒動而引發超速或飛車等安全事故。

3 油中進水原因分析

（1）機組通常會在汽輪機主油箱中裝設排油煙風機，在運作時控制好軸承座內的微負壓，確保軸承室中回油順暢、能及時排出油煙，避免油質下降。而當油箱通風設備無法正常運作時，會使箱中水蒸氣無法立即抽出，當溫度處于較低水平時，水蒸汽同金屬部件接觸之后便會凝結化為水，融入潤滑油中便會發生乳化。當軸承箱運作負壓較大時，對外產生的抽吸作用力也隨之變大，汽輪機軸端漏汽會通過油擋進入至軸承箱，再慢慢流入主油箱，從而使油中帶水[2]。

（2）汽缸軸封的主要作用是防止蒸汽順著轉子溢出。為防止在啟動與停機時汽封以及汽封變形摩擦過大而使大軸彎曲，安裝時通常會將每級汽封留出較大的間隔縫隙。縫隙太大會導致漏汽量變多，使得軸承室進入更多的蒸汽，導致油中帶水。

（3）軸封系統設置不當。由于高壓端軸封泄汽連接在除氧抽汽管道之上，這就造成泄汽不夠順暢，蒸汽極易順著軸封空隙進入至前軸承箱中。另外，低壓端軸封泄汽存在阻礙，直接從冒汽管排進大氣中，汽封冷卻裝置無法把轉子其后汽封內的多余蒸汽和汽封外側的冷空氣吸出，導致蒸汽極易從軸封空隙處滲出。

（4）油箱上汽輪油泵冷凝液的容易進入到油內，造成油系統被污染。在主油泵出口處的油壓下降時，汽輪油泵會因故障卡住而不能聯鎖自行啟動，或是冷油器銅管發生泄漏，油壓低于水壓而導致油中帶水。軸封冷卻器也需要實行全面改造優化與檢查，著重提升其冷卻性能，查驗其噴嘴是否因破損而導致抽汽性能下降，避免軸封排汽不暢引發軸端泄漏蒸汽的問題[3]。

（5）檢修維護方面。軸封空隙的調節沿軸向分布規律應當為外向小、里向大，這是由于軸封外向端部與軸承極為接近，轉子、汽缸垂弧冷熱態變動給軸封空隙帶來的影響程度較輕，轉子過臨界轉速時這一位置只會發生輕微晃動，不容易產生摩擦；即使有摩擦，因為臨近支點，剛度相較而言更大，不容易由于晃動增強而引發轉軸彎曲現象。軸封里向狀況則與之相反，此部位汽封空隙運作過程中的不確定程度較大，屬于容易彎軸的區域，因此需要適當調大。汽封因為處于軸封最外向，適當調小間隙對于防止軸封泄漏蒸汽有著重要作用。梳齒型迷宮汽封結構耐磨性較差，一旦汽封塊高齒和軸出現摩擦，會立刻產生大量的熱量，導致轉軸局部區域熱度過高，甚至引發大軸彎曲事故，威脅到機組的安全運行。在安裝作業或是檢修維護工作中，工作人員往往會為了防止動靜摩擦引起轉軸彎曲，而盡可能地把實際汽封空隙調節到設計值的最大限值，而且外向軸封空隙和內向調節值基本相同，導致泄漏量變大，通過犧牲經濟收益來提升汽輪機組的整體安全性[4]。

4 避免油中帶水措施

（1）軸承座十分靠近軸封，因此當其負壓愈大時，軸封泄出的蒸汽便愈容易通過軸承座進入到油系統。需對軸承座負壓進行合理調節，在確保每個軸承室內回油與排煙順暢的基礎上，適量調節排煙風機出口擋板。按照汽輪機設計值，軸承座中負壓在49～98 Pa，最高不得超過147 Pa。但是在實際運作過程中，主油箱排煙風機進口處的負壓最高可達550 Pa，造成軸承室負壓大幅超出設計限定值。為此，對排煙風機入口蝶閥開度做出適當調整，讓主油箱排煙風機進口處負壓提升，使其運行時負壓能夠保持在150 Pa。

（2）軸封間隙的調整應該嚴格執行質量工藝標準。考慮到影響汽封間隙的因素很多，包括上下缸溫差、轉子偏心和軸瓦磨損下沉等多方面，針對軸封系統結構問題，在汽輪機大修期間對軸封間隙進行合理調整。檢查各級軸封間隙，發現高、中壓缸軸封間隙比正常值偏大，嚴重超過設計值。對調整高、中壓軸封間隙后，減少了軸封漏汽量，從根本上解決了油中帶水問題。

（3）按期清理軸承箱排氣孔，及時去除油煙與濕氣。

（4）強化油質檢測力度，在油箱底端按期進行防水查驗。設計合理的油品分析周期，如每隔兩個月便對系統油質開展一次分析，如果油品分析結果不合格，便需對油品進行過濾或替換新油[5]。

（5）對汽封系統進行改造。原高壓端軸封泄汽管接至除氧器的抽汽管道上，改為直接泄至除氧器內。該廠的除氧器為低壓旋膜式除氧器，正常工作時的壓力為0.02 MPa，加上兩處的高度差，改造后高壓端軸封泄汽口處的壓力一般不超過0.07 MPa，泄汽較改造前通暢許多。另外，可在此管道試裝1 個閥門和l 塊壓力表，方便控制泄汽壓力來保證汽封正常。同時，對汽封冷卻器進行檢查、清理，排除故障。將汽封冷卻器本體增加壓力表，確保汽封冷卻器正常工作，有效地將軸封泄汽排出，保證泄汽口處的壓力降低（最好能保證是微負壓），減少漏向前軸承箱的蒸汽量。如果不能安裝汽封冷卻器，可以考慮把低壓端軸封泄汽管接至射汽抽氣器的輔助抽氣口，或者直接接至凝汽器。

（6）汽輪油泵不能自啟動的故障，可以在此油系統中增設1 臺交流電動油泵替代汽輪油泵，在主油泵出口油壓下降到0.64 MPa 時，交流電動油泵聯鎖自啟給機組供油，這樣既能夠防止形成汽輪油泵冷凝液，還可以規避汽輪油泵由于腐蝕卡死引發的油系統中斷問題[6]。

5 結束語

汽輪機油中帶水可采取一系列改進措施加以解決，不僅邁過了生產運營中的一道技術難關，還能取得更好的經濟收益，為后續發展奠定堅實的基礎。在今后生產工作中，還需進一步結合這些經驗與理論知識，為企業的安全生產提供有力保障。