小机汽轮机润滑油进水原因分析及解决办法

小机汽轮机润滑油进水原因分析及解决办法

李浩洋

天津蓝巢电力检修有限公司

摘要：在发电厂中给水泵汽轮机中，油中带水的问题经常出现，由于润滑油中含水超标会直接降低润滑的效果，进而影响设备的使用，严重影响油膜形成，造成轴承损坏，同时是机组振动超标的原因之一。本文就对汽轮机给水泵润滑油中进水原因及处理措施进行深入探讨。

关键词：汽轮机；给水泵；润滑油；进水

引言

润滑油在涡轮中的重要地位不可忽视，在涡轮转速下，润滑油的粘性会使其在轴承与轴颈间生成一层膜，从而达到润滑的效果；同时，通过润滑油在轴承内的周期性运动，使其持续散发热量，并将其输送到机油冷却器内进行冷却、散热。”在电厂的实际操作中，经常会有大量的水蒸汽渗入到润滑油中，造成润滑油的乳化，从而影响到整个机组的正常运转。汽轮润滑油乳化对机组的损害有：1）润滑油乳化后，润滑油会在轴承等部位沉淀，从而损坏润滑油膜，从而引起转子与轴承的摩擦，从而引起轴瓦烧损；2）如果汽轮机油乳化，其乳化液沉积于油循环系统中，妨碍油的畅通流动，造成供油不足，.影响冷却，轴承与轴颈部的温度无法控制在规定范围之内；3）若汽轮机油乳化，其腐蚀产物会恶化油的破乳化能力，进而加重设备的腐蚀，形成一个良性循环：4）引起汽轮润滑油中出现大量的泡沫，这些泡沫很难从油液中沉淀出来，从而形成一种恶性循环。

1轴端密封情况

1.1给水泵轴端密封工作原理

该水泵配有定轴套注入水排出式迷宫式，确保水泵运转过程中，不会有水流入，也不会泄漏。凝结水被注入到密闭空间中，沿着泵吸水流的方向流动，在卸荷器中与泄漏出来的泵供水汇合，并通过管道回到预泵的入口，如果密封水的压力比预泵入口的压力高，则不会有热水从该密闭的腔中泄漏出来。另一部份的水则通过 U形水封进入冷凝器，并沿迷宫的密封泄漏。在水泵处于待命的情况下，将封水注入水泵中，对水泵进行降温，从而避免了因温度分层引起的变形。通过该装置的冷凝泵出水，通过该装置的冷凝水调节门，将其用作主泵迷宫的冷却水源，并将其送至预泵的机械密封，作为动静环的冷却水源。经减压闸门对主水泵轴封内的压力水进行调节，使其达到比排出水压高0.1 Mpa的水压。

1.2轴端密封异常运行工况

蒸汽动力给水泵的进油通常出现在启动和停止过程中，而且与给水泵轴端处的密封水运行状况密切相关。如果回水不顺畅，或回水量超出了封闭水回水管的泄水量，则会使封水回水腔水位上升。当水位超过一定值时，回水舱呼吸阀将出现漏水现象，而在此过程中，一部分回流水将通过闸门流入到密封水回水室和润滑室的分隔室中，并通过此室的排水管道将水排出。如果水箱中有大量的水分，就会沿着静叶的外表面流过，通过挡油环流入到油舱中。由于回水压力太大，导致回水管在回水管中产生蒸汽，造成回水管出口蒸汽。在高压下，回水室内的蒸汽和蒸汽通过水挡板流入回水腔和润滑腔的分隔室。在一般条件下，给泵组润滑罐排气风扇始终在工作，而润滑腔内则维持着一种微弱的负压，这种微弱的负压会对隔腔内的蒸汽和液体产生一种抽吸效应。由于其本身的气压和轴承油腔内的负压吸引，蒸汽和蒸汽会沿着动叶的外表通过挡油环而流入到油缸腔内，如果情况比较恶劣，则可能导致汽液从气腔中喷射出来。

2润滑油中进水的原因分析

2.1密封水差压

给水泵封接水压差太大，将导致轴封水腔内的压力增加，进而流入到轴承油液中；小机运转时，由于密封水压差太小或突然断开，也会导致油中有水，由于密封水压差太小或突然断开，导致泵体内的高压水流入到密封水回水腔，膨胀后的高压水将发生气化，因此，密封水回水腔内的压力突然升高，导致汽液通过挡油间隙流入到机油系统。通过对历史数据的分析及现场检测，可以基本确定是由于密封水压差异常引起的油液渗漏。另外，在启动和停止运行期间，封水压差的确出现了异常，但无法说明连续进入机油的原因。

2.2密封水回水不畅

在给水泵启动之前作好准备工作的时候，若在封闭水到地沟的排水口没有开启的状态下进行给水，则压力水将会流入到密闭室内，这个时候，由于没有泄水回路，所以水将会沿着轴线方向流到轴承内，造成机油的渗漏。在工作状态下，给水泵以较快的速度工作，反转的螺旋输送机推动供水向内部流；在小负载时，由于水泵的速度减小，回流容量减小，流入密闭腔的水量增加；若这时回水管到冷凝器的手动闸门的开启程度不够，就会产生堵塞的情况，使水流沿着轴向流进机油。当给泵停止运行后，回流的容量全部丧失，大量的水分流入到了封闭腔内，而密封水回流到了冷凝器不能适应排放的要求，这个时候，要立即将密封水开启到沟道手动门来排除，不然会有很多水冲到轴承里，引起机油中的水。在执行从沟道到冷凝器的封水回液运行过程中，若封水回水阀与到管道闸的对接不当，很可能会引起封水回液堵塞，引起机油中的水分。在电厂投入运行的早期，因对水封水体系认识不够，对水封水系统的熟悉程度不够，操作经验不够，造成了几起因切换时，给水泵轴端漏水而造成的油中渗漏事件。

2.3轴封及油封的影响

小型汽轮机的轴封供汽是由主轴封的供汽系统提供的，它由一个供汽阀与一个减压阀联合调整，使其密封压维持在0.028 MPa。小型透平密封蒸汽管路无单独设置调整门。随着机组负载的改变，主密封圈的压力也会产生波动，而在小型涡轮中，由于密封圈内的蒸汽量也会发生改变，所以在较高的情况下，从密封圈向外泄漏的汽流量就会很大，为了防止机油泄漏，小型涡轮的轴承箱会一直处于一种微负压状态，所以会有大量的水蒸气被抽进轴承箱内，造成油中的水分。最后经回流到小型透平机机油系统中。轴瓦密封不合格，导致水蒸气从轴瓦渗漏到轴瓦，对轴瓦的润滑也有很大的影响。

3汽动给水泵润滑油中进水治理方案

3.1汽泵启动过程防止油中进水的措施

①在启动蒸汽泵油系后，应立即启动过滤器，使其工作正常，并将有可能泄漏的水份过滤掉。②在注入蒸汽之前，必须先打开封闭水回流到沟道口的闸门，以避免封闭水回流造成堵塞。③在启动蒸汽动力供泵之前，首先向本体注入清水，然后注入封装水。避免倒出的水封头太早导致封水逸出。④安装完密封水后，要密切关注密封水的压力及回流状况，以避免进水或进水时从轴头浸到机油挡中。检测蒸汽泵端面的排水情况。⑤在起动前，要按蒸汽泵端面的流量状况对其进行调节，并使其达到40-50℃的水温。（如果回水的水温高于50℃，则是由于封水的压力过小，使高温供水从轴端部泄漏，造成油液中的水分进入。相反，如果回水的水温低于40℃，则表明是由于封水的压力太大，使蒸汽泵的轴端部出现了大量的冷凝水。）⑥当预水泵起动时，将蒸汽泵封水一档排出到低压供水（卸荷水）手动闸门（尽可能地减少二者之间的运行间隔，避免供水或密封水泄漏到机油中）。⑦预压启动后，应视密封水压差、密封水回水温度和末端渗漏等的改变，对密封水的压力进行调节，如有需要，则可以取消水的自动调节，并进行人工调节。⑧在给水泵的起动过程中，应尽可能地将预泵起动后到1800 rpm的间隔，以防止在低速运转时，由于反向螺旋的作用不佳，导致机油中的水分进入。⑨蒸汽水泵在负载状态下运转良好，压缩机的负压也是正常的，把封水的回流部分切断到冷凝器中。

3.2汽泵停运或事故跳闸后防止油中进水的措施

①为避免因调节密封水的压力而引起的设备损坏，在蒸汽泵停机或脱扣后，快速将蒸汽泵的封水截入管沟内。②针对蒸汽泵尾段的流量，对其进行调节，将其控制在40-50℃范围内。③停止蒸汽泵预泵后，马上将蒸汽泵封水一号排出到低压供水（排出水）的手动闸门上。④查看蒸汽泵水调节闸门的调节动作是否正常，压差是否正常，不然切换到人工调节封水压差。⑤在蒸汽泵正常停止后，要仔细查看蒸汽泵排气阀是否闭合。停止预抽之后，将预抽进水泵进气阀、抽油泵进水管等。将蒸汽泵泵身排出，完全阻断了供水，防止了机油的进入。

4汽轮机润滑油系统进水的治理

4.1汽机轴承箱的技术改造

由于多种原因，常规轴封在工作时，尤其是启、停机等环节，不可避免地会出现漏泄现象，而且在变工况下，动、静隙值都会发生改变。因此，目前已无法从根本上杜绝汽轮机轴密封泄漏。针对#1,2轴承箱由于高压蒸汽密封泄漏而引起的严重漏水现象，提出了一种新的处理方法。在机组停机维修期间，对#1轴承箱、2轴承箱的机油挡块进行了改进，在接近汽轮机汽缸侧油挡的内、外的#1、2轴承箱上，加工有供压缩空气的管道及喷射管道，在机器运转时，将清洗设备的气体打开，在油挡部使用压缩气体来封闭轴承箱，减少机油中的水分含量（如图1所示）。

图 1轴承箱油档改造

4.2合理优化检修工艺

对轴承的密封间隙进行了科学、合理的调节，并按照生产企业的规定对轴承的间隙进行调节。轴承密封圈的调节在转子轴方向上呈外圈小、内圈大的原则。在确定轴密封间隙时，应综合考虑多种因素，以达到精确的目的。对密封面的上、下之间的距离，粘贴胶布是一种比较繁琐而又有效的方法。此外，在对汽轮机进行检修时，若出现漏气、断裂、倒伏、丧失了调节缝隙的能力时，应进行修理或替换。

4.3及时滤除润滑油中的水分

虽然采取了多种措施可以有效地降低轴密封蒸气的入侵，对机油系统造成污染，但仍无法彻底堵死密封蒸气向机油系统的通道，加之大气中的水蒸气、湿蒸气会在负压状态下持续入侵机油系统，因此，在夏天，机油中必然会含有一定的湿度，尤其是夏天，湿度更大。为此，建议在汽轮发电机组工作过程中，对机油清洗设备进行了随机投加，使机油系统中的水分能够得到及时的去除。电站原有的原油纯化设备是 QYJB聚合分离器，虽然能够除去大量的自由水，但无法去除接近或小于饱和点的水分，且存在破乳速度慢、能耗大等缺点，因此在处理油品体系中的水分时，往往难以取得令人满意的结果。之后，工厂又按要求购置了 PALL型的真空净油机，它能对主油箱中的油进行定期的循环过滤，该滤油机的油容量很大，它能通过重力分离、过滤和吸附等方式去除油中的水分和杂质，基本上能将润滑油中的自由水和可溶性水完全去除。

5结束语

防止汽轮机平润滑油系统中的水分是提高润滑油寿命，确保设备安全可靠的关键。因此，必须从设备的安装、操作、维修以及油品的品质监控等方面严格把关。例如：对机组的装置进行工艺改进：在机组运转过程中减小蒸汽泄漏量，并适时排出罐内的水分和水分；在生产过程中要加大对油品取样的监管力度。经过上述处理，可以有效地阻止水份渗入到油路中，大大降低了主机油的含水率，彻底消除了火力发电厂汽轮机油系含水率超标的问题。

参考文献

[1]350MW超临界机组给水泵汽轮机润滑油进水原因及改造方案[J].刘俊峰.中国电力.2019(03)

[2]汽动给水泵润滑油系统进水原因分析及处理[J].王亚梅,王兴国,梁洁.河北电力技术.2022(04)

[3]1000MW机组汽动给水泵组润滑油乳化原因分析解决[J].张骞,李丹.科技视界.2020(20)