董箐发电厂中压空压机润滑油频繁乳化原因分析及处理潘元林

董箐发电厂中压空压机润滑油频繁乳化原因分析及处理潘元林

潘元林姜飞吴临川

（贵州北盘江电力股份有限公司董箐发电厂；贵州省黔西南州贞丰县者相镇董箐发电厂562202）

摘要：对董箐发电厂中压气系统空气压缩机润滑油频繁乳化问题进行分析，并提出相应的处理措施，对设备结构进行改造，保证了设备的安全健康运行。

关键词：中压空压机；润滑油；吸附式干燥罐

一、概述

董箐发电厂中压气系统安装两台由德国Becker公司生产的SV2000/80型空气压缩机，两机轮换启动互为备用，为电厂4台机组提供调速器、筒形阀操作用油压力空气源。SV2000/80型空气压缩机，是一种三级四缸往复式压缩机，冷却方式为风冷，排气量为1.965m3/min，排气压力为8.0MPa，转速为1470r/min，于2009年8月投入运行。

工作原理：空气通过进气消音过滤器被吸入到一级气缸并压缩至0.38-0.45Mpa，然后通过装有散热片的级间冷却器、冷却槽冷却后进入二级气缸。二级气缸将气体压缩至1.7-2.2Mpa，然后通过装有散热片的级间冷却器将压缩空气冷却后进入三级气缸。三级气缸将气体压缩至6.4Mpa，然后通过装有散热片的级间冷却器将压缩空气冷却后进入储气罐进气管。每级压缩空气冷却后由汽水分离器排除冷凝水（见图1）。

图1SV2000/80型压缩机系统工作原理

二、故障情况

自2010年1月起，1#中压空压机润滑油频繁出现乳化严重的现象，经统计，自2010年-2017年，1#平均每年更换10次以上，但是在同一间时间内，相距仅1.5米的2#中压空压机润滑油长期未出现油乳化现象，经统计，自2010年-2017年，2#每年只更换1次。1#中压空压机润滑油乳化导致空压机工作温度逐渐上升，迫使对其进行换油和检修。而后频繁对1#中压空压机进行润滑油更换和检修，会导致仅剩一台中压空压机运行，对机组的安全稳定运行产生影响。

经讨论决定，1#中压空压机一个月更换一次润滑油，2#中压空压机按照规程规定每年或5000小时更换一次润滑油。

1#、2#中压空压机同时期更换润滑油后，利用热成像仪对两台空压机进行温度测量并汇总，结果如下：

1、两台中压空压机运行效率大致相同；

2、1#空压机随时间增加，润滑油乳化程度增加，运行温度也逐渐升高；

3、1#空压机在润滑油未乳化前，工作温度未超标，随着运行时间增加，空压机运行温度逐渐达到最高温度值。

三、原因分析和处理

2010年9月，经厂家专业人员检查分析第一次检查分析，频繁乳化的原因可能为汽水分离器工作不正常，导致压缩空气汽水分离效果差，空压机长时间运行后，压缩空气中的水分无法排除，导致水进入润滑油内，最终导致润滑油频繁乳化。针对分析原因，对1号空压机汽水分离器进行检查清洗，对排污管路进行检查清洗，确认所有管路、阀门畅通、无堵塞。后期（处理后）跟踪观察发现，1#中压空压机润滑油仍出现频繁乳化现象，得出1#中压空压机润滑油乳化问题与汽水分离器无密切联系。

2012年6月，厂家专业人员第二次检查分析，原因可能为房间内空气湿度偏高或润滑油中存在杂质，导致1#空压机在工作中使润滑油接触到潮湿的空气，潮湿的空气在高温作用下加速水分子进入润滑油内，或者在杂质的作用下加速了润滑油的乳化。针对分析原因，在中压气机室，1#和2#中压空压机中间安装两台CFYZ5型除湿机，除湿效率为5kg/h，同时对曲轴箱进行清洗。跟踪测量发现，中压气机室安装除湿机后，房间内温度有2℃左右上升，空气湿度有10％左右下降，但是1#中压空压机润滑油出现润滑油乳化现象与未安装除湿机前，乳化时间未见明显变化，1#中压空压机润滑油频繁乳化的问题仍存在。得出1#空压机润滑油乳化问题与室内温湿度无密切联系，曲轴箱内杂质对空压机乳化程度影响无根本联系。

2015年1月，厂家专业人员第三次分析，原因可能为1#中压空压机活塞环磨损过大，导致压缩空气通过活塞与缸筒（体）之间的间隙窜入到曲轴箱内，使曲轴箱内润滑油接触到含水蒸气的高温高压空气，高温高压水蒸气与润滑油产生化学反应形成乳化水，加速了润滑油的乳化。针对分析原因，技术人员先后对1#、2#中压空压机解体检修。对两台中压空压机活塞环与气缸间隙进行测量，为减小活塞与气缸之间的间隙，对两台机活塞环进行更换，对曲轴轴承和连杆轴承进行更换，对空气滤清器进行更换。经过持续观察，对中压气机更换活塞环后，两台中压气机效率未发生变化，工作温度与未更换前基本一致，1#中压空压机润滑油乳化现象未见明显好转。得出1#空压机润滑油乳化问题与活塞环与气缸之间的间隙无密切联系。

1#中压空压机润滑油润滑问题的存在，使厂内中压气系统始终处于隐患运行中。经过三次分析后，共同认定乳化原因与空气中水分有关，但是无法判断水分如何进入润滑油内。通过查阅大量同类型空压机进行第四次讨论分析，最终分析为1#中压空压机在运行中曲轴箱内润滑油与含水蒸气（汽）的空气接触导致润滑油乳化。

因此，提出对1#中压空压机进行结构改造的方案如下：

方案一：隔离法，对曲轴箱呼吸孔进行封堵。

方案二：加热法，另外购置管路和加热管，对进出空气加热除湿。

方案三：吸附法，在原结构上加装吸附式干燥罐。

经讨论分析，综合操作、成本、工作效率等因素，采用第三种方案对中压气机进行改造。具体处理方法如下：

（1）在1#中压空压机曲轴箱呼吸器上加装吸附式干燥罐（见图2），以降低进入曲轴箱内空气的湿度；

（2）在1#中压空压机空气过滤器到一级气缸中间加装吸附式干燥罐（见图3），降低进入一级气缸内空气的湿度；

（3）对1#中压空压机进行清洗，更换中压空压机专用润滑油（美孚827）。

图2曲轴箱呼吸器安装干燥罐图3空气滤清器与一级气缸

之间安装干燥罐

四、改造效果

2017年8月开始对1#中压空压机进行改造，经过45天的试运，取得了预想的效果：

1、1#中压空压机运行工况不变，运行效率不变。

2、1#中压空压机润滑油未出现乳化现象。

3、1#中压空压机运行温度不在随运行时间的延长而升高，运行温度始终保持设计要求范围内。

4、1#中压空压机运行时，未出现振动偏大、噪音，运行动态与改造前一致。

改造后创造的直接经济价值：

1、润滑油的更换频率下调为正常规程规定的每年或5000小时更换一次节约换油成本80000元/年，节约换油的人力成本4800元/年。

2、降低曲轴箱清洗频次，节约清洗费用1000元/年。

3、降低废油处理费用2400元/年。

4、延长设备寿命，避免每年因润滑油乳化导致曲轴轴承磨损，节约更换费用2200元/年。

综上：直接经济价值总计：90400元/年。

改造后创造的安全效益：

1、失备风险。中压气系统作为全厂筒阀系统和调速器系统的压力能源，一旦中压气系统发生故障，必将对调速器和筒阀设备产生失压的风险，导致机组产生失备风险。

2、设备损坏。由于1#中压空压机润滑油乳化频率的增加，导致1#中压空压机经常处于最高温度的临界状态，增加了1#中压空压机损坏的风险。

3、设备非停。因为1#空压机经常处于检修，导致中压气系统经常单机运行，增大了设备非停的风险。

五、总结

通过对中压空压机的运行状况全面跟踪记录，结合厂家提供资料进行分析验证，经过多次失败后的总结，最终找出了1#中压空压机润滑油频繁乳化最主要原因是曲轴箱呼吸器未设置空气除湿装置，导致空气中的水分进入到润滑油中。通过对空压机结构进行改造，加装吸附式干燥罐的方法，解决了中压空压机润滑油频繁乳化问题。本次技术改造由电厂员工首次独立自主研发设计完成，体现了我们工作人员的业务技术水平。同时本次改造的成功，对同行业、同类型设备的优化、改进及故障处理具有重要的指导意义。

参考文献

［1］成伟平.亭子口1号中压空压机故障分析及处理［J］四川水利.2015.（6）：16-17.