浅谈汽轮机油中进水原因、乳化危害及处理方法

浅谈汽轮机油中进水原因、乳化危害及处理方法

【摘要】汽轮机油中进水后将使油产生乳化，乳化后的润滑油的粘度将会降低，轴承中轴与瓦之间的油膜厚度减小，造成直接摩擦，甚至轴瓦烧损。油质乳化后就必须进行处理，必要时需要更换油，从而使机组的油耗增加，影响机组运行的安全经济性。

【关键词】进水原因；危害防治；改进措施

二道江发电公司4台机组自投产发电，到机组顺利并网完成试运至今。随着机组运行时间的延长，均不同程度的存在着油中进水现象，而这种状况在近年来不断加重。特别是新投产机组汽轮机油，在投运后进行的化学油质检测中，汽轮机油油中水分达到200－300mg/L，这大大超出了国标规定的控制范围，对机组的长周期安全经济运行造成了很大的安全隐患。

1汽轮机油中带水的原因

1.1轴封结构、形式、材质及检修安装质量问题

我公司各台机组自投产以来，为减少汽轮机轴端漏汽造成的油中进水现象，对轴封系统汽封片结构形式及材质均进行了多次的变更和改进。机组A修时，解体高、中、低压缸，测量端部汽封间隙。检测到端部汽封有不合格的汽封块，及汽封块间隙不标准。汽封体轴向调整垫片在上下各有3—6mm间隙，是机组制造遗留问题。这些都在一定程度上增加了油中含水量。高中压汽封片所接触高温高压蒸汽，对其材质要求极高；在高温下，汽封片材质过差，将易产生脆化，在机组长期运行当中，高、中压汽封片容易断落和倒伏，从而使轴封漏汽量大大增加。另一方面，在检修安装汽封片时，为保证汽轮机在运行中大轴与轴封片不产生动静碰磨损坏轴系。在实际安装时均人为地将安装间隙放大，这势必造成轴封漏汽量增大。

1.2滤油系统的设计布置问题

机组在新建过程中存在问题，经过现场的实际考察，发现，在线滤油机入口接入点，从油箱的底部引出，但实际上不是主油箱的最低点，离油箱最低点还有200mm距离，使得油箱底部还有一部分油没有从主油箱出来，去滤油机。

1.3其它问题

汽轮机润滑油主冷油器在正常投运后，由于内部管材以及运行操作等各方面原因，使冷油器内部发生泄漏，冷却水进入油侧造成油中带水。另外，在机组运行中滤油机运行异常等原因，均可能导致油中含水量增大。在这里不再做逐一分析。

2汽轮机油乳化的危害与防治

2.1汽轮机油乳化的危害

汽轮机油系统的主要作用是向汽轮机发电机轴承提供润滑油和调节保安系统的压力油。因此，汽轮机油质量的优劣直接影响着汽轮机的安全可靠性。例如，汽轮机油乳化给机组带来的危害是很大的。主要表现在以下几个方面：

（1）一种液体只有同时具备适当的粘附性和粘度，才能作为润滑油，且润滑油对于磨擦表面的附着力还必须大于润滑油本身分子间的磨擦力。这样，两个磨擦表面在相互滑动时，每一表面上都带动着一个附着油膜，形成两个磨擦表面之间的液体磨擦，转子在高速转动时，轴颈与轴瓦底部形成压力很高的油膜，支承转子重量在轴瓦中滑动。若油质乳化，就使润滑油的粘附性不好，油对磨擦面的附着力不够，油膜受到破坏，转子轴颈就可能和轴承的轴瓦发生干磨擦，使轴瓦烧损，机组强烈振动，甚至毁机。

（2）汽轮机在运行中，润滑油需要带走的热量主要来自转子轴颈与轴承滑动磨擦所产生的热量，高温蒸汽通过汽轮机转子上的动叶片等部件传导到轴颈上的热量，以及发电机因转子电流过大发热和磁铁发热经发电机转子传递到轴颈处的热量。如果汽轮机油乳化，其乳化液沉积于油循环系统中，妨碍油的顺畅流动，使供油不足，影响散热，轴承与轴颈处温度不能控制在规定值内，易引起轴承烧瓦事故。【1】

（3）抗乳化度是汽轮机的重要指标，一般抗乳化度≤30min。汽轮机油乳化，将加速汽轮机油的氧化，使酸值升高，产生较多的氧化沉淀物，从而延长了汽轮机的抗乳化时间，亦即恶化了油的抗乳化性能。

（4）汽轮机油乳化，将使调节、保安系统中的滑阀等部件锈蚀，造成卡涩，降低了动作的灵敏度，严重时，还会引起调节、保安装置拒动。从而导致机组超速事故的发生。

2.2汽轮机油乳化的分析

水分、激烈搅拌、乳化剂，均能引起汽轮机油乳化。其中，水分的存在和激烈搅拌是产生乳化的主要原因。

（1）汽轮机油中水分的存在，会加速油质的老化及产生乳化；同时会与油中添加剂作用，促使其分解，导致设备锈蚀。汽轮机油中含水，表明汽轮机端部汽封密封不严，蒸汽进入油系统、大气中湿气进入油箱、冷油器泄漏以及机组大修时蒸汽吹扫油管路残留水分所致。此外，油箱、轴承箱上的排油烟（气）机及排气管不能及时排出存留在箱内的湿气，也是油中存水的一个因素。

（2）油中溶有空气，特别是在高温下，会加速油的氧化变质。汽轮机运行中，因其油品气化变质而产生的环烷酸皂、胶体等物质都是乳化剂，使油更容易

乳化。

（3）汽轮机油的乳化，与油品中的添加剂性能亦有关系。汽轮机油添加剂（如抗氧化剂和防锈剂），大都是具有一定表面活性的化合物或混合物。这些物质的分子结构中，一端是具有亲油性的非极性基团，另一端是具有一定表面活性的亲水性极性基团。虽然它们都溶解于油而不溶解于水，但在一定转速下极性基团对水就具有一定的亲合能力，增强了油水分离的难度，促进油质乳化。

（4）激烈搅拌。在汽轮机高速旋转时，油和水被激烈而充分的搅拌，呈乳浊液态。此时，上述亲水的极性基团有了与水充分亲合的机会，当亲合力很大时，就会与水牢固的结合在一起。又由于亲油性的非极性基团能溶于油中，从而通过这种物质的作用使水和油结合在一起。因此，这时水就不能与油分离，即产生乳化现象。

3汽轮机油中带水改进措施

（1）防治汽轮机油乳化的措施；如前所述，汽轮机油乳化给机组运行带来严重后果。因此，应从汽轮机组设备的设计、制造、安装、运行维护、检修、以及油品和添加剂质量等方面着手，层层把关，防止汽轮机油乳化。（2）防止油系统进水预防和消除汽轮机油系统进水，是防止汽轮机油乳化的重要措施。为此，首先要确保产品设计和制造质量，即汽封装置结构设计合理、零部件加工符合工艺标准、材质满足高温运行要求。其次是在机组安装过程中，应严格按质量标准组装汽封，在保证汽封片不与大轴磨擦的前提下，尽量调小汽封间隙，并且在运行中具有自动调整间隙的性能；机组大修中，如发现汽封片缺损、断裂、倒伏，以及失去自动调整间隙性能等缺陷，应予修整或更换。

（3）排除油中水分在汽轮机运行时，应随机投入油净化装置，以便及时对机组润滑用油和调节保安装置的压力油进行油水分离和杂质过滤。目前应用得比较广泛的离心式油净化装置具有较大油容积，对油中水分、杂质的清除兼有重力分离、过滤与吸附净化作用，净化效率高，且运行安全可靠。此外，安装在油箱上的排油烟机应与汽轮机同时运行，并连续不断的抽走油中气体和水蒸汽，使其不能在油箱内凝结；同时，轴承箱上的通气孔（排气管）应畅通，避免轴承内产生负压而吸入蒸汽、湿气或凝结水珠。

（4）清除油管路清洗后的残液在机组安装或大修中，如用热水或蒸汽冲洗油管路、冷油器油侧或油系统上的滤油器等部件的油垢，应在清洗后用压缩空气吹扫可能存留的残液或水珠，确信干燥后再将管接头封好待装复。

（5）保证汽轮机油质量对于购进的汽轮机油，其质量应符合GB11120-2005标准，并应具备良好的粘附性、氧化安定性、防锈性、抗起泡沫性、空气释放性，以及抗乳性能及酸值指标。对于运行中的汽轮机油，除定期进行全面的检测外，平时亦应注意有关项目的监督和取样检测，发现问题及时处理。

（6）油中添加抗乳化剂为延长油的使用寿命和提高油的抗乳化性能，可根

据运行中汽轮机油的油质情况，向油中添加抗乳化剂，以破坏油水界面上的乳化膜，将水释放出，达到除水目的。这里需要指出的是，所加入的添加剂应符合质量标准，尽可能降低或除去添加剂中亲水性能较强的成份，达到或高于汽轮机油标准所规定的抗乳化性能指标。

（7）针对我厂状况，利用机组A修时，从油箱最低点引出，接入滤油机的入口处。将主油箱内的油全部放出。从主油箱最低点的油管处，开直径32mm的孔。由我们化学将所需的长度3米，直径32mm的无缝管，进行酸洗。从最低点引出一段直管，加装DN25mm焊接门。所有焊口采用氩弧焊接，并进行着色探伤。改进后使主油箱内没有死角，增加了滤油效果。

（8）提高运行操作水平及责任心，在变负荷工况下，加强轴封供汽压力监调。提高检修工艺，使轴封供、泄汽压力自动均能正常投入，且保持运行稳定，跟踪良好。

（9）化学油监督在油质进水量大时，每天都对主油箱进行放水，并及时提出油质报表，报送有关部门，并保持滤油机的正常连续运行，同时加强运行中主油箱定期放水以及化学油质检测工作。

（10）保持冷油器油压大于冷却水压，启停循环泵操作时应严格执行操作规范，避免冷却水压瞬间升高造成冷油器内部管件损坏，从而造成油中进水。在机组运行中，还应定期进行冷油器放水、放油检查，发现冷油器泄漏，应及时分析判断原因，确定异常设备后，尽快进行冷油器的切换、隔离工作。

经过不断的改进及对油质的处理，汽轮机油破乳化度没有明显的上升趋势，并且油中进水量也大大减少。

4结束语

通过以上的分析论证，汽轮机油乳化程度，对油的使用寿命和机组的安全运行起着重要作用。通过运行中不断摸索总结，对轴封系统结构形式以及滤油系统进行不断改进完善，将设备的进货、调试及安装过程中都要严格按照制造工艺、安装工艺等状态进行处理；并且在日常运行中，运行人员要认真执行运行规程及规定，在机组停机过程中正确的操作，减少气封之间的温差，避免蒸汽进入油中；化学人员要定期的对主油箱进行放水，水量较大时要及时联系投入滤油机，滤油系统要正确完好不留死角，对汽轮机油中进水都能得到有效缓解，从而减少油质乳化。通过我们不断的努力，汽轮机油中进水问题必能彻底解决。