汽輪機(jī)潤(rùn)滑油含水超標(biāo)治理

王國(guó)強(qiáng)

(山西陽(yáng)光發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000)

0 引言

某發(fā)電企業(yè)安裝有東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)4×320 MW 汽輪發(fā)電機(jī)組。自1996 年投產(chǎn)以來(lái)，4 臺(tái)機(jī)組在運(yùn)行中一直存在著汽輪機(jī)潤(rùn)滑油含水超標(biāo)的情況，嚴(yán)重時(shí)潤(rùn)滑油含水量高達(dá)8 000 mg/L，遠(yuǎn)超GB/T 7596—2017《電廠運(yùn)行中礦物渦輪機(jī)油質(zhì)量》中水分不高于100 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。針對(duì)潤(rùn)滑油含水超標(biāo)的問(wèn)題，該企業(yè)組織維護(hù)、運(yùn)行等部門，在充分吸收其他電廠相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用新型復(fù)合式氣密油檔技術(shù)以及優(yōu)化系統(tǒng)布置等方式，取得了較好的治理效果，有效保障了機(jī)組的安全運(yùn)行。

1 潤(rùn)滑油含水超標(biāo)原因分析

1.1 冷油器管束泄漏

根據(jù)油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先可排除冷油器(包括潤(rùn)滑油冷油器、密封油冷油器以及給水泵汽輪機(jī)冷油器)管束泄漏造成的油中進(jìn)水。冷油器管束泄漏，油竄入冷卻水中，導(dǎo)致主油箱油位下降，但不會(huì)造成油質(zhì)變化。

1.2 汽輪機(jī)軸封漏汽

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)潤(rùn)滑油相關(guān)系統(tǒng)開(kāi)展查漏和分析工作，結(jié)合同類型機(jī)組電廠的技術(shù)調(diào)研以及與廠家的交流溝通，確認(rèn)汽輪機(jī)軸端設(shè)計(jì)不合理，軸封漏汽大，導(dǎo)致了潤(rùn)滑油含水超標(biāo)。

針對(duì)此問(wèn)題，該企業(yè)耗費(fèi)大量資源對(duì)汽輪機(jī)軸端汽封、軸承箱油檔以及濾油脫水裝置等設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，提升安裝標(biāo)準(zhǔn)與優(yōu)化檢修工藝，但實(shí)施效果不佳，具體如下。

1) 2010—2012 年，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)4 臺(tái)汽輪機(jī)進(jìn)行了通流改造，軸端汽封替換為較先進(jìn)的石墨接觸式汽封并開(kāi)展了改造后機(jī)組性能鑒定試驗(yàn)。以4 號(hào)機(jī)組為例，試驗(yàn)表明：在閥門全開(kāi)(VWO)試驗(yàn)工況下，機(jī)組修正后的熱耗率為7 980.75 kJ/kWh，比機(jī)組設(shè)計(jì)熱耗率高出了41.75 kJ/kWh。

2) 2022 年，該企業(yè)對(duì)4 號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)通流部分的汽封再次進(jìn)行改造，替換為某新型隨動(dòng)汽封。改造完成后，供電煤耗下降了5～7 g/kWh，機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性明顯提升，軸端漏汽的狀況有所好轉(zhuǎn)，但漏汽量還是超出了設(shè)計(jì)值。

基于以上分析，即使通過(guò)改造使得機(jī)組的熱秏接近或達(dá)到設(shè)計(jì)值，但軸封漏汽量無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)值；汽輪機(jī)軸端設(shè)計(jì)上的不合理很難通過(guò)改造進(jìn)行技術(shù)消除。

1.3 其他因素

造成油含水高的因素還有運(yùn)行時(shí)軸封壓力大，油箱負(fù)壓偏高，參數(shù)調(diào)整、定期放水及日常濾油工作不及時(shí)等情況，這些都會(huì)導(dǎo)致和加劇油中進(jìn)水。

2 治理方案

汽輪機(jī)油中進(jìn)水治理主要有三種方式：一是對(duì)軸端汽封進(jìn)行優(yōu)化，但由于軸端設(shè)計(jì)無(wú)法更改，只能選用新型的汽封形式，減小漏氣，無(wú)法實(shí)現(xiàn)缺陷的根治；二是進(jìn)行軸封調(diào)整及定期濾油、放水等，該方式只能作為運(yùn)行輔助手段；三是實(shí)施氣密油檔改造，以切斷進(jìn)水渠道。氣密油檔改造是三種方式中最為簡(jiǎn)單和有效的措施，但該方式在機(jī)組安全性影響方面存在爭(zhēng)議，主要是氣密油檔供氣是否會(huì)造成汽輪機(jī)大軸局部過(guò)冷尚無(wú)定論，若發(fā)生大軸局部過(guò)冷將會(huì)導(dǎo)致大軸彎曲，造成非常嚴(yán)重的后果。

2.1 治理原因

2016 年，4 號(hào)機(jī)組進(jìn)行了高背壓供熱改造，設(shè)計(jì)背壓由5.2 kPa 升高到至45 kPa，而汽輪機(jī)軸端汽封漏汽、油中進(jìn)水情況相比改造前更加嚴(yán)重。在冬季高背壓工況下，潤(rùn)滑油中水分含量增長(zhǎng)了50 %；尤其是給水泵小汽輪機(jī)，在加強(qiáng)放水措施后，油中含水量仍由原來(lái)的0 mg/L 暴增至430 mg/L以上。2017—2020 年，維護(hù)部門先后對(duì)給水泵汽輪機(jī)進(jìn)行了軸端供回汽管路優(yōu)化等多項(xiàng)改造，但實(shí)施效果不佳，油中含水依舊超標(biāo)。

汽輪機(jī)潤(rùn)滑油含水超標(biāo)加速了油質(zhì)老化和乳化，導(dǎo)致調(diào)節(jié)保安部套銹蝕卡澀從而造成保護(hù)拒動(dòng)以及軸承碾瓦軸頸磨損等安全隱患，因此，解決油中進(jìn)水的缺陷迫在眉睫。

2.2 氣密油檔治理方案

氣密油檔改造是解決汽輪機(jī)油中進(jìn)水的有效方案之一。其實(shí)施方案如下。

1) 氣密油檔的氣源為干燥的儀用壓縮空氣。

2) 壓縮空氣進(jìn)入氣密油檔均壓室后，通過(guò)全周進(jìn)氣噴嘴，形成氣封環(huán)，均勻地環(huán)繞在軸徑整圈上以達(dá)到氣密效果。

3) 氣源在汽輪機(jī)盤車啟動(dòng)前投入。

2.3 方案影響分析

通過(guò)大量的技術(shù)調(diào)研、方案分析和論證以及參考其他電廠實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，氣密油檔技術(shù)在應(yīng)用上是可行的，不會(huì)造成大軸彎曲。冷氣竄入導(dǎo)致大軸彎曲的情況在停機(jī)時(shí)較為常見(jiàn)，尤其對(duì)未設(shè)置連續(xù)盤車的給水泵汽輪機(jī)更為危險(xiǎn)。由于停機(jī)前后汽輪機(jī)軸心位置發(fā)生變化，軸封間隙也隨之產(chǎn)生變化(下部軸封間隙變小，上部軸封間隙變大)，如果軸封供汽壓力沒(méi)有提前調(diào)整，就可能出現(xiàn)停機(jī)后軸封壓力不足的現(xiàn)象，此時(shí)冷空氣會(huì)瞬間從上部軸封連續(xù)竄入，造成大軸局部溫度驟降，引起大軸熱彎曲。因此，在給水泵汽輪機(jī)停機(jī)前提前調(diào)節(jié)汽輪機(jī)軸封供汽壓力，同時(shí)停機(jī)后立即投入盤車即可解決此問(wèn)題。該方式同樣也適用于氣密油檔的運(yùn)行。

3 實(shí)際應(yīng)用與優(yōu)化

1) 在供氣方面，基于上述分析，提出了無(wú)需電輔熱的氣密油檔的改造思路。

2) 為保證改造后機(jī)組運(yùn)行的安全性，結(jié)合機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用了“梳齒式+氣密式+接觸式”三重油檔密封技術(shù)的復(fù)合式氣密油檔，如圖1 所示。

圖1 復(fù)合式氣密油檔

4 實(shí)施效果

2021 年以來(lái)，4 號(hào)機(jī)組的給水泵汽輪機(jī)、汽輪機(jī)以及1 號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)先后進(jìn)行了氣密油檔改造，實(shí)施效果良好，具體參數(shù)見(jiàn)表1～3。

表1 4 號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)氣密油檔改造前后參數(shù)對(duì)比

表2 4 號(hào)機(jī)給水泵汽輪機(jī)改造效果對(duì)比

表3 1 號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)改造效果對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油含水超標(biāo)的治理工作，在技術(shù)理論和實(shí)踐應(yīng)用上進(jìn)行了謹(jǐn)慎而有益的探索和嘗試，相關(guān)消缺和改造經(jīng)驗(yàn)可為其他電廠解決油中含水超標(biāo)的問(wèn)題提供思路與參考。