汽轮机润滑油含水超标治理

王国强

(山西阳光发电有限责任公司，山西 阳泉 045000)

0 引言

某发电企业安装有东方汽轮机有限公司生产4×320 MW 汽轮发电机组。自1996 年投产以来，4 台机组在运行中一直存在着汽轮机润滑油含水超标的情况，严重时润滑油含水量高达8 000 mg/L，远超GB/T 7596—2017《电厂运行中矿物涡轮机油质量》中水分不高于100 mg/L 的标准，严重威胁机组的安全经济运行。针对润滑油含水超标的问题，该企业组织维护、运行等部门，在充分吸收其他电厂相关经验的基础上，采用新型复合式气密油档技术以及优化系统布置等方式，取得了较好的治理效果，有效保障了机组的安全运行。

1 润滑油含水超标原因分析

1.1 冷油器管束泄漏

根据油系统的设计，首先可排除冷油器(包括润滑油冷油器、密封油冷油器以及给水泵汽轮机冷油器)管束泄漏造成的油中进水。冷油器管束泄漏，油窜入冷却水中，导致主油箱油位下降，但不会造成油质变化。

1.2 汽轮机轴封漏汽

现场对润滑油相关系统开展查漏和分析工作，结合同类型机组电厂的技术调研以及与厂家的交流沟通，确认汽轮机轴端设计不合理，轴封漏汽大，导致了润滑油含水超标。

针对此问题，该企业耗费大量资源对汽轮机轴端汽封、轴承箱油档以及滤油脱水装置等设备进行升级改造，提升安装标准与优化检修工艺，但实施效果不佳，具体如下。

1) 2010—2012 年，现场对4 台汽轮机进行了通流改造，轴端汽封替换为较先进的石墨接触式汽封并开展了改造后机组性能鉴定试验。以4 号机组为例，试验表明：在阀门全开(VWO)试验工况下，机组修正后的热耗率为7 980.75 kJ/kWh，比机组设计热耗率高出了41.75 kJ/kWh。

2) 2022 年，该企业对4 号机组汽轮机通流部分的汽封再次进行改造，替换为某新型随动汽封。改造完成后，供电煤耗下降了5～7 g/kWh，机组的经济性明显提升，轴端漏汽的状况有所好转，但漏汽量还是超出了设计值。

基于以上分析，即使通过改造使得机组的热秏接近或达到设计值，但轴封漏汽量无法达到设计值；汽轮机轴端设计上的不合理很难通过改造进行技术消除。

1.3 其他因素

造成油含水高的因素还有运行时轴封压力大，油箱负压偏高，参数调整、定期放水及日常滤油工作不及时等情况，这些都会导致和加剧油中进水。

2 治理方案

汽轮机油中进水治理主要有三种方式：一是对轴端汽封进行优化，但由于轴端设计无法更改，只能选用新型的汽封形式，减小漏气，无法实现缺陷的根治；二是进行轴封调整及定期滤油、放水等，该方式只能作为运行辅助手段；三是实施气密油档改造，以切断进水渠道。气密油档改造是三种方式中最为简单和有效的措施，但该方式在机组安全性影响方面存在争议，主要是气密油档供气是否会造成汽轮机大轴局部过冷尚无定论，若发生大轴局部过冷将会导致大轴弯曲，造成非常严重的后果。

2.1 治理原因

2016 年，4 号机组进行了高背压供热改造，设计背压由5.2 kPa 升高到至45 kPa，而汽轮机轴端汽封漏汽、油中进水情况相比改造前更加严重。在冬季高背压工况下，润滑油中水分含量增长了50 %；尤其是给水泵小汽轮机，在加强放水措施后，油中含水量仍由原来的0 mg/L 暴增至430 mg/L以上。2017—2020 年，维护部门先后对给水泵汽轮机进行了轴端供回汽管路优化等多项改造，但实施效果不佳，油中含水依旧超标。

汽轮机润滑油含水超标加速了油质老化和乳化，导致调节保安部套锈蚀卡涩从而造成保护拒动以及轴承碾瓦轴颈磨损等安全隐患，因此，解决油中进水的缺陷迫在眉睫。

2.2 气密油档治理方案

气密油档改造是解决汽轮机油中进水的有效方案之一。其实施方案如下。

1) 气密油档的气源为干燥的仪用压缩空气。

2) 压缩空气进入气密油档均压室后，通过全周进气喷嘴，形成气封环，均匀地环绕在轴径整圈上以达到气密效果。

3) 气源在汽轮机盘车启动前投入。

2.3 方案影响分析

通过大量的技术调研、方案分析和论证以及参考其他电厂实施经验，气密油档技术在应用上是可行的，不会造成大轴弯曲。冷气窜入导致大轴弯曲的情况在停机时较为常见，尤其对未设置连续盘车的给水泵汽轮机更为危险。由于停机前后汽轮机轴心位置发生变化，轴封间隙也随之产生变化(下部轴封间隙变小，上部轴封间隙变大)，如果轴封供汽压力没有提前调整，就可能出现停机后轴封压力不足的现象，此时冷空气会瞬间从上部轴封连续窜入，造成大轴局部温度骤降，引起大轴热弯曲。因此，在给水泵汽轮机停机前提前调节汽轮机轴封供汽压力，同时停机后立即投入盘车即可解决此问题。该方式同样也适用于气密油档的运行。

3 实际应用与优化

1) 在供气方面，基于上述分析，提出了无需电辅热的气密油档的改造思路。

2) 为保证改造后机组运行的安全性，结合机组的结构特点，采用了“梳齿式+气密式+接触式”三重油档密封技术的复合式气密油档，如图1 所示。

图1 复合式气密油档

4 实施效果

2021 年以来，4 号机组的给水泵汽轮机、汽轮机以及1 号机组汽轮机先后进行了气密油档改造，实施效果良好，具体参数见表1～3。

表1 4 号机组汽轮机气密油档改造前后参数对比

表2 4 号机给水泵汽轮机改造效果对比

表3 1 号机组汽轮机改造效果对比

5 结束语

通过汽轮机润滑油含水超标的治理工作，在技术理论和实践应用上进行了谨慎而有益的探索和尝试，相关消缺和改造经验可为其他电厂解决油中含水超标的问题提供思路与参考。