汽轮机润滑油含水量超标原因分析及处理

汽轮机润滑油含水量超标原因分析及处理

韩新琪,宁鹏,冯辰旭,霍向阳,张翰伟,孙帅华,李海啸

（河北华电石家庄裕华热电有限公司 河北石家庄050000）

摘 要:汽轮机润滑油系统的安全运行对于机组尤为重要，本文通过对电厂普遍存在的汽轮机润滑油油质不合格问题进行分析，深究问题所在，采取一系列措施，保证汽轮机润滑油系统油质合格。

关键词:润滑油；水份；分析

1 引言

汽轮机润滑油是机组正常运行的基本安全保障。润滑油油质的颗粒度、粘度、酸值、水份、破乳化度等，这些监测指标都是日常工作中监测汽轮机润滑油是否正常的重要标准，其中一个非常重要的指标就是水份，水份也是汽轮机润滑油在机组运行过程中最容易超标的一个成分。而一旦出现水份超标，机组的润滑效果就会大大降低，各个部件之间的摩擦会剧增，这不仅会使设备快速老化，同时还对会油膜的形成造成影响，损坏轴承，引起机组振动超标等。在汽轮机机组启动的时候，如果润滑油不合格，那么就无法启动，从而导致机组不能正常带负荷，从很大程度上影响机组的效率和发电量。由此可见，对汽轮机润滑油中进水的原因进行分析并提出相应的处理措施是一个非常必要的研究课题。

2 机组概况

河北华电石家庄裕华热电一期工程2×300MW汽轮机系上海汽轮机厂有限责任公司引进西屋技术优化设计的C300/200-16.7/0.43/537/537型汽轮机组，单轴、高中压合缸、低压缸双分流、亚临界、一次中间再热、双缸双排汽、抽汽凝汽式汽轮机。该电厂的汽轮机润滑油箱润滑油系统的组成部分结构如下：阀门、加热器、汽轮机主轴驱动的主油泵、盘车装置、顶轴装置、油箱、冷油器、油位指示器、逆止门、排烟系统、事故油泵、润滑油泵、滤网还有各种规格不锈钢管道及监测仪表等。其功能和作用主要有以下两点：一方面为汽轮机发电机轴承提供润滑油，另一方面对保安系统的压力油进行调节。高中压转子的#1、#2轴承采用可倾瓦式，具有良好的稳定性，可避免油膜振荡，轴承通过在轴承座下半的多管块由润滑油系统来的油润滑，油由挠性管引到轴承体内，然后通过水平和垂直中心线的4个开孔进入轴承瓦块。油沿着各瓦块之间的轴颈表面分布并从两端排除，挡油环和油板防止从轴承两端大量漏油，挡油板做成两半并固定在轴承体上，油通过在挡油环的油孔和挡油板的通道回流到轴承座。低压转子的#3轴承上部为圆柱轴承而下部为两半可倾瓦。#4轴承采用哈夫圆轴承，具有较强的支撑力。

自2021年9月份#1机组小修以来，#1机油箱油位缓慢升高，且在空侧密封油排污口处能放出大量水，由专业技术人员化验之后发现，#1机组主机润滑油和#1空侧密封油油质水份不合格，严重威胁机组安全运行。

3 原因分析

该电厂的汽轮机润滑油箱轴封系统是采用具有自动调节装置的闭式轴封系统，其组成部分主要包括轴封加热器、轴端汽封、有关管道组成的闭式轴封系统、供汽母管压力调整机构还有减温器等。轴封系统的作用主要表现为三个方面：一是防止空气漏入汽缸破坏机组真空；二是防止蒸汽窜入轴承座导致润滑油系统进水；三是防止蒸汽沿高、中压缸轴端向外泄汽。在汽轮机工作的运行和调试期间，如果没有调整好轴封系统，主机润滑油发生进水的发生概率会大大提高。

该机组采用的是闭式自密封汽封系统，系统中包含三个汽源管道，一个是冷再蒸汽，一个是厂内辅助蒸汽，一个是高中压缸轴封溢流蒸汽。系统正常运行中，高、中压缸轴端汽封的漏汽通过喷水将温度降低下来，供给低压缸轴端汽封系统。在这个过程中，若出现了多余的漏汽，此时溢流蒸汽阀门站就会发挥溢流作用，将漏汽转移到凝汽器。除此之外，轴封系统中还增加了自动调压装置的设计，如果发现轴封供汽压力过高，溢流阀会自动开大，这样部分轴封用汽就会通过溢流阀进入凝汽器，从而减小供汽压力，直至压力值正常为止，如果在运行中出现轴封供汽压力低的情况，溢流阀会自动关小，通过这种方式来使供汽压力升高。

汽轮机润滑油进水会引发润滑油乳化，严重影响润滑油油质，不利于汽轮机的正常运行。通过多次的启动和停运阶段分析，发现导致汽轮机润滑油进水的原因有以下几点：

1、外部因素导致油箱进水，油箱顶部盖板未盖好，润滑油与空气接触，空气中水份被润滑油吸收，或补油中含水量大。

2、空、氢侧密封油冷油器泄漏，由于闭式水压力偏高，闭式水通过冷油器进入到空侧密封油内，进而影响主机润滑油油质。

3、润滑油冷油器内部管束内漏，造成润滑油油中带水。

4、主机润滑油滤油机故障，滤油机无法将润滑油中的水份滤除。

5、由于汽缸结合面变形，汽缸无法严密密封，泄漏的蒸汽容易进入轴承室内。

6、油箱排烟风机出现故障，油烟无法及时排出，继而导致主油箱油质不合格；排烟风机抽吸力过大，造成空气中水份从油档进入。

7、加大轴封供汽是维持机组真空度最主要的手段，但随着供汽的增加，轴封也更容易漏汽，本来应该进入冷凝器的漏汽，在这种情况下就会通过轴承箱进入润滑油中。

8、轴承油档有较大的间隙，导致轴承室进入大量泄漏的蒸汽。

面对以上可能的几种原因，我们深入分析一一排查：

1、对现场进行检查，排除汽缸密封不严、油箱顶部盖板未盖好等外部原因导致的润滑油进水；对新油进行化验，排除补油中含水量大的情况。

2、该机组空侧密封油油质与主机润滑油油质水份都高，首先从空侧密封油冷油器着手，同过对空侧密封油A、B侧冷油器依次倒换并更换冷油器垫片，得到如下数据。

单独运行A侧时

单独运行B侧时

通过对密封油冷油器单独解列运行时，可以分析得出冷油器并无泄漏，主机#7瓦大量回油流经空侧油箱时，由于水的比重大于油，空侧密封油油箱底部残存主机润滑油中的水份，密封油水质不合格是由于主机润滑油引起的，这样也可以合理解释出为什么在空侧密封油箱底部放出大量水。

3、通常情况下油压高于水压，所以说即使冷油器管泄漏，冷却水也不会进入冷油器管中，而是润滑油进入冷却水中，如果存在泄漏多以油位下降为主，但也可能因操作不当导致冷油器在通油之前进水，不过这种润滑油进水的危害并不大，因为进水是暂时的，润滑油油位不会持续增长，并且通过现场对主机润滑油冷油器水侧放空气门放水后，发现并无油花漂浮，基本可以排除这一因素。

4、通过把主机在线滤油机隔离出主机润滑油系统，同时新增外置滤油设备加强滤油，几天后采样化验油质，得到如下数据。

由上表可见主机润滑油水份并没有下降，可以排除主机在线滤油机的影响。

5、通过对现场各个汽缸结合面的检查，尤其高中压缸距离润滑油管道较近部位，并无发现汽缸有明显变形，高中压缸无明显漏汽，所以可以排除这一原因。

6、打开就地排烟风机排污门，可以明显看到有油烟排出，由此可判断排烟风机运行正常，运行值班员又通过对排烟风机入口的观察发现入口门与检修前阀门开度一致，基本可以排除排烟风机的影响因素。

7、依次将轴封压力调整至50、40、30、20KPa，观察化验油质，得到如下数据。

通过以上数据分析可得，主机轴封压力对主机润滑油水份有一定的影响，轴封压力越低，润滑油中水份减少，但轴封压力降至20KPa后，油质水份仍旧不合格，所以轴封是影响因素，但不是最终原因。

8、根据检修验收记录，查看#1机组检修时并未调整轴封间隙，由此可以排除轴封间隙过大的原因。通过查阅#1机检修资料，发现#1机#1瓦油档有过检修记录，又通过对现场油档检查发现#1瓦挡油板处压缩空气管路破损，检修人员通过机组停备过程中，将#1瓦气密油档处理完毕后，化验#1机主机润滑油油质数据如下：

通过对以上数据的分析可以得出结论，#1机主机润滑油油质逐渐变好，通过长时间多次的采样化验后，油质水份一直保持合格状态。

4、 结论

经综合分析发现汽轮机轴瓦油档问题是导致润滑油箱进水的最终原因，轴封压力过高会加剧润滑油油质的恶化。为了对该原因有一个系统、充分的认识，本文进行了试验分析，得出气密油档是影响#1机主机润滑油油中带水的根本原因。汽轮机油档在轴瓦或轴承座上应固定牢靠，气密油档管路完整无损坏，在调整油档间隙时，上下半油档间对口应严密，油档间隙应符合规定。同时本文进行了轴封试验，得出了轴封压力过高更容易引起汽轮机润滑油箱进水的结论。

5、 结束语

对于汽轮机机组来说，要想保障安全、经济运行，就必须要保证轴瓦密封油档及轴封系统状况正常。汽轮机润滑油箱进水会导致油质劣化，严重威胁机组安全运行。一般来说，汽轮机轴承油档损坏、轴封发生磨损、轴封的进汽过多、轴封回汽受阻等都有可能是造成润滑油进水的原因。在汽轮机组运行的过程中，为了保障系统的安全、正常运行，有效避免润滑油系统进水现象，必须要做好以下四个方面的工作：一是轴瓦油档调整必须要合理，调整间隙时既不能过大造成油中带水，又不能过小造成油档与转子之间碰磨威胁机组安全；二是主油箱排烟风机出力必须要充足；三是各个部分的运行和调试参数必须要处于合理的区间；四是必须要合理的调整轴封供汽压力。本文通过对润滑油油质不合格几种原因的分析，采取对应的措施，解决了油质不合格的问题，为300MW同类型机组提供了处理经验。

参考文献：

⑴上海汽轮机厂.上汽汽轮机运行说明书.

作者简介：韩新琪（1971-），男，石家庄人，工程师，主要从事火电厂运行工作。