某汽轮机发电机组润滑油中进水事件分析及处理 张煜

某汽轮机发电机组润滑油中进水事件分析及处理张煜
发表时间：2018-12-22T14:15:41.380Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第26期作者：张煜[导读] 在汽轮机实际工作中，水分在润滑油中积累是一个长期的过程，而发展至超标水平多由于机组相关参数调整偏差。

海南核电有限公司海南省昌江县 572733
摘要：本文描述了某电厂2号汽轮机组停运期间出现的润滑油含水量超标事件，结合异常现象分析了油中进水的原因，并通过有针对性的后续检查明确了问题根源在于汽轮机旁路系统阀门内漏，造成蒸汽经轴封系统进入轴承箱从而导致油中含水超标。

关键词：汽轮机，润滑油，进水
在汽轮机实际工作中，水分在润滑油中积累是一个长期的过程，而发展至超标水平多由于机组相关参数调整偏差、油品指标监管不严和检修过程操作不当等原因，是汽轮机机组运行中的较为常见的故障现象，尤其是对于新投运机组，由于各系统尚在磨合期间，运行特性匹配处于适应和优化阶段，较易发生油中进水事件。

2017年10月，某发电公司2号机组按计划打闸停备，在停机后对油品的化验中发现润滑油中水分较多，超出了相关规范要求，现结合该异常事件对润滑油中含水超标问题进行分析和讨论。

一、机组概况
某发电公司2号机组为由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司设计、制造的650MW 级核电机组，是一台单轴、四缸六排汽带中间汽水分离再热器的反动凝汽式汽轮机，凝汽器刚性地布置在基础上，通过膨胀节与低压缸连接。

机组供油系统为汽轮发电机的支持轴承、推力轴承和盘车装置提供润滑，为氢密封系统供备用油以及为危急保安装置提供压力油，汽轮机轴封系统蒸汽来自主蒸汽系统和辅助蒸汽系统，根据机组状况可以进行切换。

每个汽缸的轴封均配置独立的蒸汽调整阀门，以适应不同的轴封用汽需求。

循环水系统设置两台循环水泵。

二、事件经过
2017年10月15日，根据工作计划安排，2号机组于16：12打闸停机，两台循环水泵分别于15日19：30和16日2：45停运。

16日运行人员通知化学人员对润滑油系统进行取样，化验结果显示润滑油中含水量超过1000ppm以上，远大于80ppm的标准值，显示汽轮机润滑油中含有大量水分。

三、润滑油进水原因
1、油品含水超标机理
水分、乳化剂和高速搅拌，是润滑油乳化含水超标的三个必要因素，其中超标的水分为乳化发生的主要影响因素，而乳化剂的出现与油中添加的抗氧化剂和防锈剂是有关系的，由于油品中的添加剂大都为具有一定表面活性的化合物或混合物，其分子结构中，具有亲油性的非极性基团和一定表面活性的亲水性能极性基团，在高速运动状态下，极性基团对水具有一定的亲和能力，而亲油性的非极性基团又能够溶于油，故而添加剂以含有两种不同基团的特性，作为中间媒介促成了水与油的结合，即发生了油的乳化及含水超标现象。

2、汽轮机润滑油进水原因
生产过程中汽轮机润滑油中是含有水分的，并且只要水分含量在允许范围内，润滑油品质是可以保证其润滑、散热和防锈等正常功能实现的。

从油中水分的来源分析，有油系统自身携带和油系统外部存进入两种情况，因此，对于发生润滑油含水超标的原因查找，可以从油系统内外水分的两种进入途径进行分析。

2.1 油系统内部水分存在
汽轮机油系统是一个封闭的循环系统，由主油箱、主油泵、冷油器、过滤器和轴承（箱）组件以及相关阀门和管路组成，正常情况下，各部分均处于封闭环境内，与外界没有直接接触，不可能有空气或水分的直接进入，但是，由于油品在循环工作中，会有温度升高、发热出现的水分析出以及由于组件磨损、锈蚀导致的含有杂质情况，这样，系统中部分设备如发生工作异常，就可能导致油中水分聚集和超标，包括有：
（1）主油箱排烟风机。

排烟风机的作用主要为抽出润滑油系统中的水分和漏入系统的空气，当其有出力下降、停运或控制阀门调整不当、卡涩时，此时会使得主油箱内负压不足，轴承箱和主油箱中的水分和空气等不能及时被导出，大大增加油中水分和空气的聚集程度，形成乳化的可能；
（2）油烟分离器。

作为一种滤网式分离装置，油烟分离器应及时的进行冲洗和清理，如发生堵塞情况，则会使得排烟风机工作能力下降，油烟排出困难，影响油中空气和水分的排出；
（3）润滑油过滤器。

机组正常运行中，油品连续工作，颗粒度、水分等指标会逐渐恶化、超标，需要进行既定的过滤器组件运维措施，如滤油机的滤芯更换，以及如油品指标恶化严重，可能对主油箱内的油品进行直接补充或过滤，而在进行主油箱顶部人孔拆装操作过程等，均会有空气和水分进入油系统。

另外，油系统在循环倍率的设计方面，也应保持在一定的范围内。

循环倍率为每小时主油泵出油量与主油箱的容积之比，一般应在10以下，如油品循环倍率过大，会使得油品在主油箱中的停留时间过短，油中所含空气、水分及氢气等成分不能充分析出和分离，导致油品恶化，影响油品寿命。

2.2 油系统外部水分进入
现场运行表明，汽轮机润滑油乳化主要原因是由于油系统外部水分进入所致，从系统设置分析，与油系统有边界影响的有润滑油冷却水系统、轴封系统以及外界大气环境。

（1）润滑油冷油器故障
相对的，润滑油冷油器造成油中含水的情况比较直接和容易判断，虽然设计上冷油器的水侧压力应小于油侧压力，以确保即使发生冷油器渗漏，也只能使油进入水中，而水不会进入油中，但实际上，现场的冷油器内漏故障中，总会有一定量的冷却水进入油中。

冷油器渗漏导致油中含水的主要原因有冷却水水压调整不当或冷油器内漏等。

（2）轴封封系统故障
轴封系统为汽轮机的重要辅助系统，管路布置较长，阀门自动控制要求高，其工作状态异常是造成润滑油中进水的常见原因，包括有：
汽缸轴封间隙偏差较大。

通常，为保证汽轮机效率，维持尽可能多的做功蒸汽量，汽轮机高压缸轴封间隙设计较小，多在0.8mm左右，但实际运行中，为防止出现机组振动、大轴弯曲等情况造成的汽封磨损，往往在安装中调整汽封间隙接近设计值上限或更大，这样就可能造成内部高压密封蒸汽在汽封部位的过量聚集，如不能通过轴封管路及时排出，则会冲刷轴承箱，形成汽轮机油进水；
轴封蒸汽压力过高。

运行中为防止从低压缸轴封处漏入空气，保证机组的真空，要求应有足够的蒸汽在汽缸端部实现密封，但是如轴封蒸汽压力过高，将导致蒸汽从轴端漏出，由于轴封部位与轴承箱的浮动油档距离较近，蒸汽会进入轴承箱中，持续进入时，会造成油品迅速乳化；
轴封压力在运行中调整不当，如调节阀门开度过大，也会蒸汽压力过高，出现类似情况；汽封加热器负压不足。

轴封系统中，密封蒸汽在通过汽轮机轴端部位后应及时被引出，以避免对轴颈的持续加热和在轴封部位聚集或发生外溢情况，该项任务由轴加风机承担，如风机出力不足，或相关的管路出现堵塞以及设计走向阻力较大，或管路上的阀门卡涩等情况，将直接影响轴封蒸汽的及时导出，如发生蒸汽聚集则极易出现进入轴承箱内的情况，凝结后使得油中含水量增加。

四、针对异常的检查
结合以上油中水分的来源分析，生产人员对此次油品乳化进行了有针对性的检查，包括：（1）机组趋势分析
2号机组于2016年底进入商运，至异常发生时，总体时间较短，调阅机组运行记录，至此次停机前，没有出现有润滑油含水量偏高或超标情况，说明运行期间轴封系统压力调整正常，汽缸各部位也没有明显渗漏情况。

（2）油系统检查
对油系统边界及相关系统进行检查，发现主油箱和轴承箱密封性能良好，油箱油位维持在+100mm稳定；冷油器无内漏，并进行了低点位置排放检查，无油迹情况；排烟风机及油烟分离装置也均工作正常。

五、后续处理
在2号机组在油中进水事件发生后，生产人员立即进行了对润滑油的24小时不间断过滤，同时根据确认了的旁路系统阀门内漏影响因素，根据现场条件对主汽阀门进行了再次的严密关闭，消除了蒸汽反输的情况，10月20日经化学人员检验，润滑油含水指标合格，机组于当日恢复并网运行。

参考文献
[1]舒善新，汽轮发电机油系统的污染与控制，汽轮机技术，1989，（4）；
[2]王帮军，汽轮机润滑油中进水原因分析及治理措施吉林电力年（期）：2012（06）。