论汽轮机润滑油系统进水的危害及防治措施

李超胜

摘要：汽轮机润滑油带水现象十分严重，它危及机组的安全、经济及可靠运行，还会造成润滑油系统部件生锈、透平油乳化，影响轴承润滑效果，甚至引起烧瓦，而且运行中的滤油费用也较高。因此，必须认识到汽轮机润滑油水污染的危害，并分析其产生原因加以防治，确保汽轮机在日常工作中安全稳定运行。本文对汽轮机润滑油系统进水污染危害，及防治措施进行简要论述。

关键词：汽轮机；润滑油系统；进水污染；防治措施

润滑油控制系统是汽轮机安全稳定运行的关键，润滑油对于汽轮机的重要性不言而喻，当汽轮机高速旋转时，利用润滑油的粘度特性，在轴承和轴颈之间形成油膜，起到润滑的作用；同时利用润滑油在轴承中的循环流动不断地带走高温蒸汽辐射、传导的热量和轴与轴承之间摩擦产生的热量，并将产生的热量带至冷油器中，起到冷却散热的作用。在机组实际运行过程中，往往由于水蒸汽进入油系统中，引起油品乳化，进而威胁机组安全运行。

一、润滑油系统

汽轮机组在运作中需要配置润滑油系统，其用途是体现在为各个机组轴承提供优质足量的润滑油，用以促进轴承的润滑效果和冷作处理，在此过程中能够给调节保护系统供给压力油，维护该系统正常操作，除此之外，当机组启动或者停机时为顶轴装置和盘车装置提供所需油量。轮机安全工作需要借助于润滑油系统的正常运作，假如在润滑油系统中突然出现故障，就算时间非常短暂，也会造成轴承烧瓦现象，这会导致事故的出现。同时需要注意的是，调节系统会因油流中断丧失压力而不能有效运作，这会使汽轮机无法被控制，这种情况将会产生更加严重的后果。所以，需要持续为轴承组件和调节系统提供相宜压力和适合温度的高质量润滑油。

二、汽轮机油润滑油系统的作用

2.1润滑作用

汽轮机组的轴颈以及轴承的表面相当的光洁，如果大轴在进行活动中，没有润滑油就会使其处在固体摩擦的状态，当汽轮机启动后，轴承和轴颈互相之间会产生磨损以及发热，很快就会被毁坏。而如果将轴承以及轴颈之间加入润滑油，在进行摩擦中会形成一层油膜，以液体来代替固体进行摩擦，从而使摩擦阻力大大的减少，避免由于轴的摩擦而使其损坏。

2.2散热作用

汽轮机在运行中，润滑油不断的在系统内循坏流动，因此，就导致油温不断升高，这其中最主要的原因就是轴承在摩擦中产生热量，同时，因为油和轴颈之间相互接触，由汽轮机转子传导来的热量将油液加热，因此，在润滑油系统循环中，其所产生的热量不断的被带走，并且冷油器将其热量排出。

2.3减振作用

由于润滑油在其摩擦的表面上能够形成一层油膜，摩擦件在形成的油膜上进行运行，也就是说，在两个摩擦面之间垫一层油膜，因此，对设备的振动能够起到一定的缓冲。

三、汽轮机润滑油系统进水污染的危害

3.1电磁线圈绝缘性能下降

汽轮机的轴承箱中设置有电磁线圈变送器，电磁线圈和润滑油中的水分相接触，会使电磁线圈的绝缘性能下降，导致电磁线圈变送器的保护失灵，严重影响汽轮机的安全、稳定运行。

3.2影响发电机绝缘性能

汽轮机润滑油中的水分会逐渐渗入机组的密封系统，水分汽化之后，会影响汽轮机发电机的绝缘性能，导致汽轮机密封瓦之间的摩擦量越来越大，增加汽轮机的用油量，影响汽轮机机组的安全稳定性。

3.3恶化油质

汽轮机润滑油中含有大量的水分，会降低润滑油的粘度，恶化润滑性能，在汽轮机机组轴承上难以形成油膜，从而影响汽轮机组轴承的运行性能和承载能力，增大机械摩擦，损坏轴瓦，使得汽轮机润滑油温度升高，加速油质的恶化。当汽轮机润滑油中含有细小水滴时，油和水难以进行分离，易发生泡沫，混合回油之后，难以将汽轮机组油箱中的空气分离出来，从而影响润滑油的性能。当含有空气分子的润滑油进入汽轮机调节系统后，会发生膨胀和压缩，造成调节系统振动，影响汽轮机的正常运行。

3.4损害汽轮机

汽轮机润滑油中带水，会导致不容易形成轴瓦油膜，造成汽轮机转子和轴瓦之间相互摩擦，造成汽轮机轴瓦脱胎；汽轮机润滑油中带水，会影响油膜质量，难以及时传递轴系热量，从而造成汽轮机化瓦或者轴瓦脱胎，润滑油中带水，在很大程度上会影响润滑油的润滑效果，进一步恶化油膜质量，加剧汽轮机轴承剧烈振动。另外，汽轮机润滑油中带水，容易造成润滑油发生乳化，乳化液会积累在汽轮机循环系统中，影响汽轮机油箱的油循环，从而影响汽轮机轴承之间的润滑作用和油箱散热，甚至供油不足，引起汽轮机轴承烧瓦，增大汽轮机机组轴瓦的振动，当润滑油乳化严重时很可能会烧坏汽轮机轴瓦，破坏轴承润滑油膜，造成严重安全事故。潤滑油乳化液会加速汽轮机轴承的氧化，润滑油酸值逐渐升高，出现大量的氧化沉积物，严重影响汽轮机的安全、稳定运行，损坏汽轮机的内部结构。

4、油中带水的原因分析

从电厂汽轮机的启动、停机及正常运行的各阶段来看,汽轮机润滑油中水份的来源主要有以下几个方面。

4.1轴封方面

4.1.1轴封间隙过大

汽轮机轴封间的距离一般都很小,但为了避免在停、启机过程由于高速转动的摩擦使轴弯曲,一般在安装时都增大了轴封间的距离,其实际的值远大于设计值,轴封间隙过大,造成漏气量增加,轴承室内吸入大量的湿蒸气,造成了油中带水。

4.1.2排烟风机运行不正常

排烟风机安装在汽轮机主油箱的顶部,其作用主要是:(1)排除油箱内的油烟,不凝结气体、水蒸汽等,可防止透平油的劣化,延长使用寿命。(2)使主油箱建立一定的真空度(一般为30mm～50mm水柱),保证口油畅通。如果排油烟风机不能正常运行,将会使水蒸气在油箱中凝结,轴封加热器将不能形成负压,导致轴封回汽不畅;而且当轴封压力调整不当的时候,会使漏汽或轴封抽汽管道不通畅,轴端漏汽量也会增加,从而使蒸汽进入轴承室而造成油中带水。

4.1.3轴承室内负压过大

轴承内的回油过程会产生抽吸作用,使轴承室内形成负压。而主油箱上的排烟风机在运行时会使回油管内产生负压,增大了轴承室的负压,轴承室运行负压过大,对外抽吸作用就会相应增大,汽轮机轴端漏汽就会经油档空隙进入轴承室汇流到主油箱,漏汽进入轴承室凝结之后,就是导致油中带水。

4.1.4缸体结合面泄漏蒸汽

蒸汽混入油系统是造成油中带水主因,而造成蒸汽能够混入油系统的原因有二:(1)油封漏气。(2)轴承附近的缸体结合面泄漏蒸汽;缸体结合面主要指:高压缸结合面与轴封套结合面。当汽缸在受到快速加热和冷却时,其端部靠轴封部位因约束紧固螺栓跨距太大,对汽缸约束力的明显弱于其它部位,所以最易发生变形。在靠近猫爪内侧凹窝处易产生蒸汽外泄,高温蒸汽冲刷到轴承箱上使油中带水。

4.2滤油机方面

目前滤油机脱水效果比较差,并不能把水从油中全部去除。缺乏有效的脱水滤油设备也是造成汽轮机油中带水原因之一。

4.3冷油器方面

汽轮机发电机组正常运行,由于轴承摩擦而消耗了一部分功,它将转化为热量使轴承的润滑油温度升高,如果油温太高轴承有可能发生软化、变形或烧损事故。为使轴承正常运行,润滑油温必须保持一定范围内,一般要求进入轴承油温在35℃～45℃,轴承的排油温升一般为10℃～15℃,因而必须将轴承排出来的油冷却以后才能再循环进入轴承润滑。冷油器就是冷却主机润滑油的。温度较高的润滑油和低温的冷却水在冷油器中进行热交换,通过调节冷却水流量来达到控制润滑油温度的目的。汽轮机组冷油器由于管材以及运行操作等多方面原因造成内部泄漏,或者冷油器水侧压力比油侧的压力高,冷却水进入油中,致使油中带水。

4.4补充新油方面

汽轮机在运行过程中很少补充新油,只有在汽轮机油系统定期维修时,才将新油通过油化器补充到油气系统中,而且所补的新油必须是经过处理的,已经将油中的游离水和杂质处理掉了,但是在目前的技术条件下,20mg/L以下的非饱和水是很难去除的;同时,经化验处理合格的油,将会被打入高位油箱,在需要时进行自动补充。由于机房内温度高,湿蒸汽流入高位油箱后形成游离水,而这些水又会在补油时进入油系统,导致了油中带水。在补充新油的时候也可能由于操作不当,人为地将水分带入油系统。

5、汽轮机润滑油系统进水污染的防治措施

5.1减少轴封漏汽量

汽轮机的轴封间隙较大是导致润滑油中带水的主要原因，因此在汽轮机的日常运行维护中，要加强对汽轮机轴封间隙的检修，仔细检查汽轮机高压缸、中压缸和低压缸的轴封间隙，一旦发现轴封间隙超过标准设计值，要及时调整轴封间隙，最大程度地减少汽轮机漏汽量，减少润滑油中的水分。

5.2减少缸体结合面漏气

根据汽缸面的变形情况，可以采用高点去平的原理去处理变形面，尽量保证结合面平整。也可以使用合适的高质量的汽缸密封脂，在低压缸排气缸与中部连接处涂抹钛合金修补剂。此外，还可以加大汽缸螺丝的冷紧力矩，使低压缸所有的螺丝紧到位。

5.3增设轴承腔排烟管、选定油箱和轴承腔中的最佳负压

在轴承腔与排烟风机进口间增设一个排烟管。这个排烟管与原油箱排烟管并列运行，既可使轴承腔中未冷凝成水的蒸汽在冷凝前排出，又可以使润滑油系统中的油雾及时排出。在油箱和轴承腔两个排烟分管上分别各装一个调节阀，用于平衡由于阻力等因素引起的对油箱和轴承腔中负压的影响。通过试验改变两调节阀的开度来调节油箱和轴承腔中的负压值，从中选定在各工况下确保轴承腔内油雾和油不外漏的最小负压值，使轴承腔与外界的压力差减到最小，从而使吸入到轴承腔中的蒸汽量最小。

5.4改进和调节轴封系统

选择适合机组的轴封材质及形式。另外，提高检修人员的技术水平，严格执行质量工艺标准，考虑到影响汽封间隙的因素很多（包括：上、下缸温差，转子偏心，轴瓦磨损下沉等多方面原因）。另外，在具体的检修中，确保轴封间隙调整测量工艺方法要得当，不允许只贴一次橡皮膏就判断出了间隙值，而是在有擦痕最多层数和无擦痕最少层数之间比较准确地确定轴封间隙的范围，尽量使信号汽封间隙向下靠拢，圆周间隙分布调整成椭圆形。提高运行操作人员的水平及责任心，在变负荷工况下，及时加强轴封供气压力监调。提高检修工艺，使轴封供汽压力自动均能正常投入，且保持稳定的运行，跟踪良好。

结语：

汽轮机润滑油系统进水污染，不仅会出现乳化现象，恶化润滑油的油质，影响汽轮机润滑油的润滑效果，而且会增加汽轮机轴承的摩擦，损坏汽轮机内部结构，严重影响汽轮机的安全、稳定运行。根据汽轮机润滑油中带水的主要原因，提出有针对性的改进和处理措施，优化汽轮机润滑油的油质，改造汽轮机结构设计和运行，避免汽轮机润滑油中带水现象，提高汽轮机运行的安全稳定性，推动汽轮机的快速发展。

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