运行汽轮机油颗粒污染原因分析及预防措施

马慧芳，贾文菊，李若宁，计天硕，张利燕，杜黎明

(河北省电力研究院，石家庄 050021)

目前，汽轮机油在200 MW及以上发电机组中主要用于润滑系统，起着润滑和冷却散热作用。润滑系统对汽轮发电机组的所有轴承和轴封提供连续不断的油流，使金属部件在液体介质中沿一定规则运动，保证机组的正常运行。机组运行时，汽轮机油应在汽轮发电机组所有轴承的轴瓦和轴颈等金属表面形成致密均匀的油膜，保证轴颈在高速运转时不与轴瓦表面发生直接摩擦。当油被颗粒物质污染后，油膜的均匀性受到干扰，特别是有大颗粒物质存在时，油膜遭到破坏，轴颈和轴瓦间的液体摩擦变为金属与颗粒杂质、金属与金属间的直接摩擦，导致轴颈和轴瓦被划伤、拉毛，同时产生热量使局部油温升高，引起轴瓦过热，进而使流过该点的油分子发生裂解，在高温点处产生炭，炭不断聚积，严重时可能造成轴瓦烧毁事故[1]。

1 汽轮机油及汽轮机组油系统的异常情况

1.1 运行汽轮机油的异常情况

对运行汽轮机油颗粒污染情况的监测，目前普遍采用的方法是对运行汽轮机油进行颗粒污染度的测定。一般采用自动颗粒计数法，依据DL/T 432-2007《电力用油中颗粒污染度测量方法》进行测定，污染等级评定采用美国航空航天工业联合会(AIA)NAS 1638颗粒污染分级标准[2]，合格标准要求为8级。

在2008年第四季度的定期检测试验中，对河北省南部电网54台200 MW及以上汽轮机组的运行汽轮机油进行颗粒污染度检测，其中7台不合格，占总检测台数的13%。7台颗粒污染度不合格机组的检测结果见表1。

表1 颗粒污染度不合格机组的检测结果

注：以100 mL液体计算。

根据检测结果，投入大型精密滤油机进行过滤处理，被杂质颗粒污染较轻的运行汽轮机油在两周内处理至合格范围，即达到颗粒污染度8级的合格指标；被杂质颗粒污染严重即颗粒污染度大于12级的运行汽轮机油在很长时间内方处理至合格状态。

1.2 汽轮机组油系统的异常情况

按照检修计划安排，在2009年第一季度所有检修机组中，发现部分机组存在油质不清洁的问题，并造成系统部件出现不同程度的损坏。甲电厂12号机组的转子轴颈表面被大颗粒杂质划伤，留有一道长80 mm、深0.6 mm的明显划痕，部分轴瓦也存在大小不同的划痕，从该机组油箱底部清理出约1.5 kg杂质污物，油箱内的过滤网有8处出现堵塞；丙电厂11号机组的转子轴颈表面变黑，有一层污物附着其表面，从油箱底部清理出约2.0 kg杂质污物，污物颜色发黑，油箱内的过滤网有12处出现堵塞；丁电厂的1号机组，转子轴颈及轴瓦表面存在大量的划毛，表面明显变粗糙。

在机组检修过程中，对轴颈、轴瓦的划伤进行了修复；对轴颈表面的黑色污物进行了清理，使其露出金属光泽；更换了被堵塞的滤网；将油箱及油管道彻底清理干净。对运行汽轮机油中存在的颗粒杂质对油系统部件造成的危害进行了修复，消除了汽轮机组运行中存在的重大隐患。

2 运行汽轮机油被污染的原因分析

a. 新油洁净度低。由于部分油品生产企业的生产工艺存在缺陷，原油中的泥沙、矿物盐和处理过程中使用的吸附剂等杂质没有彻底除去，滞留在成品油中。新油运输和储存方法不当,使油品受到外界物质的污染。

b. 油系统在基建安装中被污染，导致进入系统的油品洁净度降低[3]。由于施工工期限制或施工进行分包等原因，在油系统的安装过程中，对油管路、轴承箱、冷油器、油泵和阀门等部件没有彻底清洁检查或处理，直接进行安装，同时在安装期间不注意环境和所用工具的清洁性，从而导致焊渣、氧化皮、铁屑和纤维等杂质残留在系统中各种形状的缝隙、内表面和油管路内，当新油注入系统后便受到污染。

c. 基建过程中油系统冲洗循环不彻底。汽轮发电机组油系统安装完毕后必须经过油冲洗循环过程，以清除油系统中设备、部件、管道和附件上的杂质。选用的冲洗工艺、冲洗流量、温度控制和循环工艺等操作存在瑕疵时，可造成油系统冲洗不彻底，留有死角，使系统中的颗粒杂质未被完全除去。

d. 机组投入运行后，系统存在缺陷，油系统中较长时间有水存在，系统发生腐蚀，产生腐蚀产物，油品洁净度降低。

e. 对运行汽轮机油的维护手段落后，在机组运行中没有及时将油中的杂质滤除。

3 预防运行汽轮机油污染的措施

运行汽轮机油从新油验收、注入油箱直至正常运行，所经历的每个环节均有可能使油品受到污染，因此做好预防工作是十分必要的。

3.1 新油验收

购置新油时，严格按照GB 11120-1989《L-TSA汽轮机油》验收[4]，同时进行颗粒污染度检测，其颗粒污染等级应不大于NAS 1638中的8级，确保新油质量符合要求。

3.2 基建安装调试

a. 在油系统安装前，应首先检查套装油管路、冷油器和油泵等部件是否清洁，若发现管口内部有较大缝隙、焊口内壁不洁净、部件表面留有金属碎屑和纤维等杂质时，应与供货商沟通，督促其提供清洁合格的设备部件。

b. 在油系统安装过程中，应保证施工环境中无灰尘、纤维等物质，安装人员应戴洁净的手套，安装工具在使用前用合格溶剂进行冲洗。

c. 系统安装完毕后，采用大流量(约720 m3/h)冲洗技术，同时采用正冲洗、反冲洗、分系统冲洗、变温冲洗、敲打油系统、清理油箱中磁棒上粘附的金属杂质、定期清理轴承座及油箱等处的污物等措施，使油系统在基建阶段洁净度达到要求。

3.3 机组检修

机组检修期间，使用的储油容器、操作工具、更换的材料配件及施工环境均要保证清洁，以避免外界物质污染油系统。同时将油箱、轴承、轴瓦和油泵等可触及的部位清理干净，并做好密封保护工作。

3.4 运行维护

机组运行中，应尽量减少(杜绝)水分进入油系统中，避免因水分长期存在导致腐蚀产物的出现，因此要防止冷油器的泄露或汽封不严导致的水蒸汽进入油中。同时配备脱水、再生、净化为一体的多效滤油机，根据油质状况，及时进行滤油处理。

4 结束语

运行汽轮机油颗粒污染的程度直接影响着汽轮机组的安全运行，因此应在新油验收、基建安装调试、机组检修和运行等阶段做好预防汽轮机油颗粒污染的措施，同时定期对运行汽轮机油进行监督试验，及时发现被污染的状况，查明原因并及时采取有效的处理措施，对没有问题的机组也要做好预防工作，以保证汽轮机组安全、稳定运行。

参考文献：

[1] 孙坚明，孟玉婵，刘永洛.电力用油分析及油务管理[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2] DL/T 432-2007，电力用油中颗粒污染度测量方法[S].

[3] 李烨峰.运行汽轮机油乳化和污染问题研究[J].热力发电,2000(6)：50-53.

[4] GB 11120-1989，L-TSA汽轮机油[S].