汽轮机油乳化的危害与防治

王光宇

[摘 要]汽轮机油乳化严重威胁机组安全经济运行。在分析汽轮机油乳化原因的基础上,结合运行实践,提出了防治措施。

[关键词]汽轮机油;乳化;危害;防治

一、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黏附性和黏度,才能作为润滑油,且润滑油对于摩擦表面的附着力还必须大于润滑油本身分子间的摩擦力。这样,两个摩擦表面在相互滑动时,每一表面上都带动着一个附着油膜,形成两个表面之间的液体摩擦,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,就使润滑油的黏附性不好,油对摩擦面的附着力不够,油膜受到破坏,转子轴颈就可能和轴承的轴瓦发生干摩擦,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摩擦所产生的热量,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。

3.抗乳化度是汽轮机的重要指标,一般抗乳化度≤8min。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。

二、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亲团能溶于油中,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。

三、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、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。

1.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,一是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。二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摩擦的前提下,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。三是对于已运行机组,确证汽封结构设计不合理而造成汽封漏汽量大时,可在端部汽封的外露轴段上加装阻汽环,以阻隔汽封漏汽窜入轴承箱内。四是加强设备运行中的监视和调整,如供给汽轮机端部汽封装置的蒸汽压力要适当,并符合规程要求,冷油器油侧的油压,必须大于水侧的水压,防止因其管束破损使水进入油系统中。

2.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YJG型油净化器,由沉淀箱、过滤箱、贮油箱、排油烟机、自动抽水器和精密滤油器等组成。这种油净器由于具有较大油容积,对油中水分、杂质的清除兼有重分离、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气,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。

3.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。

4.保证汽轮机油质量。对于购进的汽轮机油,其质量应符合GB2537或GB11120-89标准,并应具务良好的黏附性、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。

5.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。

四、结束语

防治汽轮机油乳化,对延长油的使用寿命和保证机组安全运行起着重要作用。为此,需从油系统设计、制造、安装、运行维护、油品质量监督管理等环节相互配合、严加控制。例如从设计上采取措施,防止空气水分进入油系统;在运行维护上严防漏汽、漏水、降低油温,及时排除油箱中的积水和湿气;在检修中做好加油和油系统清扫工作;在油务管理上,严把进油质量关,并加强运行中的油质采样监督。

(编辑/刘佳)