660MW機(jī)組給水泵汽輪機(jī)潤(rùn)滑油進(jìn)水的原因分析及處理

李龑

【摘 要】許昌龍崗二期2×6600MW兩臺(tái)小機(jī)在正常運(yùn)行和啟停機(jī)過(guò)程中，潤(rùn)滑油中帶水較多的情況，給水泵汽輪機(jī)潤(rùn)滑油中帶水，直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行。本文從設(shè)備結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式上分析了潤(rùn)滑油中帶水原因，提出了導(dǎo)致潤(rùn)滑油中帶水的主要因素，并有針對(duì)性地提出了治理方案。

【關(guān)鍵詞】小機(jī)；潤(rùn)滑油；帶水；密封；分析；負(fù)壓

0.設(shè)備概況

許昌龍崗電廠2*660MW超臨界機(jī)組配套的鍋爐給水泵組，小汽輪機(jī)為凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)NK63/71/0，功率10065kW，轉(zhuǎn)速為5689r/min，進(jìn)汽溫度377.6℃。小汽輪機(jī)共有兩組軸端汽封（稱為前、后軸端汽封）均采用高、低齒迷宮密封；給水泵型號(hào)是HPT300-340-6S/27A多級(jí)臥式離心泵，兩側(cè)軸端密封采用的是螺旋迷宮密封加外部密封水密封。汽輪機(jī)拖動(dòng)給水泵運(yùn)行。

1.汽泵潤(rùn)滑油中進(jìn)水狀況

在機(jī)組調(diào)試投產(chǎn)以后，在給水泵組停機(jī)、開(kāi)機(jī)和正常運(yùn)行中發(fā)生多次的潤(rùn)滑油進(jìn)水的事件，，潤(rùn)滑油水分指標(biāo)已嚴(yán)重超標(biāo)。當(dāng)時(shí)監(jiān)盤(pán)發(fā)現(xiàn)汽泵潤(rùn)滑油箱油位不斷上漲，就地在小汽輪機(jī)回油管道窺視窗的有機(jī)玻璃上都能明顯看到水珠，立即從油箱底部放水閥放出大量油水混合物，化驗(yàn)室化驗(yàn)油中水分為2200mg/L，如此嚴(yán)重的潤(rùn)滑油進(jìn)水事件，已威脅到了正在運(yùn)行的設(shè)備安全。此時(shí)立即通知檢修配合放出4A小機(jī)潤(rùn)滑油油箱內(nèi)的游離水后，立即投入4A潤(rùn)滑油凈油裝置，運(yùn)行方式是“脫水+過(guò)濾”。 通過(guò)對(duì)油箱底部的放水閥將含水量特別高的乳化油放掉，待潤(rùn)滑油水分化驗(yàn)基本合格后再補(bǔ)齊足量的油到潤(rùn)滑油系統(tǒng)中。

2.潤(rùn)滑油進(jìn)水原因分析

2.1運(yùn)行調(diào)控汽泵密封水不當(dāng)造成潤(rùn)滑油中進(jìn)水

為了阻止給水泵泵體內(nèi)高壓給水外泄，自由端和傳動(dòng)端都設(shè)計(jì)有螺旋迷宮密封。這種密封結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是軸套外圓與襯套內(nèi)圓分別加工方向相反的多頭螺紋，間隙一般控制在0.40-0.48。通過(guò)迷宮密封間隙控制泄漏的方式進(jìn)行汽動(dòng)給水泵的密封工作。汽泵密封水采用凝結(jié)水泵出口母管來(lái)水，其回水分為兩路：一路經(jīng)過(guò)密封水回水母管去地溝或凝汽器；另一路回到汽泵前置泵進(jìn)口電動(dòng)門前的前置泵進(jìn)口管道，如圖所示：

如果密封水回水不暢，就有可能造成小機(jī)油箱中進(jìn)水，潤(rùn)滑油中大量帶水，破壞了潤(rùn)滑油的油質(zhì)，嚴(yán)重影響到汽動(dòng)給水泵和小機(jī)的正常安全運(yùn)行。

密封水壓力調(diào)整方式：在正常運(yùn)行情況下：密封水壓力=泄荷水壓力+0.1Mpa，凝結(jié)水以高于泄荷水0.1Mpa的控制壓力注入，壓力控制閥保持密封水與泄荷水之間的壓差在0.1Mpa。汽泵密封水進(jìn)水通過(guò)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，閥后壓力不宜過(guò)高，比汽泵前置泵的進(jìn)口壓力大0.05Mpa～0.1Mpa即可，密封水進(jìn)排水溫差大不能高于45℃（35℃高一報(bào)警，45℃高二報(bào)警），泄荷水管道的隔離門誤關(guān)或閥芯脫落，都會(huì)造成泄荷水無(wú)法正?；氐角爸帽眠M(jìn)口。如果泄荷水不能正常回到汽前泵入口，那么汽泵密封水的泄荷水不可避免會(huì)增加到回U形水封的水量中去，密封水回水量大，導(dǎo)致回水不暢。

密封水回水量的大小需要現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視，當(dāng)監(jiān)視不力時(shí)就會(huì)發(fā)生密封水回水腔室底部檢漏孔來(lái)不及排水，進(jìn)而從呼吸器向外大量冒水。此時(shí)因給水泵組的潤(rùn)滑油系統(tǒng)內(nèi)有負(fù)壓，水就通過(guò)軸承油檔的空隙被吸入油系統(tǒng)中。運(yùn)行監(jiān)視給水泵的密封效果好壞還有一個(gè)指標(biāo)：密封水回水溫度。當(dāng)該溫度明顯比密封水進(jìn)水溫度高時(shí)（大于35℃即報(bào)警），表明泵內(nèi)高溫水外泄或螺旋密封的徑向間隙變大了。

2.2給水泵軸端密封結(jié)構(gòu)缺陷造成潤(rùn)滑油進(jìn)水

水泵泵體內(nèi)水側(cè)與軸承腔室的油側(cè)中間只有寬度約25的油擋來(lái)分隔，油擋為組合件，內(nèi)部間隙極小。水側(cè)由于滿水存在一定微正壓；油側(cè)由于油箱排油煙風(fēng)機(jī)的抽吸作用，存在一定的微負(fù)壓；同時(shí)油側(cè)的呼吸器（濾芯是燒結(jié)濾芯）因灰塵堆積而堵塞，因此，一旦滿水極易將水分吸入潤(rùn)滑油系統(tǒng)中。給水泵泵軸設(shè)計(jì)因考慮到剛性要求，水側(cè)與油側(cè)的軸向長(zhǎng)度（也即油擋寬度）不可能設(shè)計(jì)得過(guò)長(zhǎng)。其次潤(rùn)滑油系統(tǒng)為使各軸瓦處的油煙不外冒和回油更順暢，必須保證潤(rùn)滑油系統(tǒng)是負(fù)壓的。正因?yàn)榻o水泵軸端的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，給水側(cè)的水分較易跑到油系統(tǒng)中去。

2.3汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理造成潤(rùn)滑油進(jìn)水

給水泵汽輪有低壓汽源和高壓汽源兩路，采用自動(dòng)內(nèi)切換。低壓汽源也有兩路：高溫輔汽和四抽。正常運(yùn)行時(shí)由低壓汽源供汽，高壓汽源作為備用。本機(jī)共有前、后兩組軸端汽封，分別引自主機(jī)的高壓、低壓軸封供汽母管。給水泵組排汽經(jīng)由排汽蝶閥接入主機(jī)凝汽器。本機(jī)兩組軸端汽封均是迷宮式汽封。本機(jī)投運(yùn)操作一般過(guò)程如下：給水泵密封水投運(yùn)→潤(rùn)滑油系統(tǒng)投運(yùn)→泵體注水放氣→盤(pán)車→投軸封汽和拉真空→沖轉(zhuǎn)。停運(yùn)過(guò)程： 停機(jī)盤(pán)車→真空破壞→撤軸封汽→停盤(pán)車→泵體放水→停運(yùn)潤(rùn)滑油系統(tǒng)。由于運(yùn)行人員對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)不足，特別是操作軸封汽和拉真空時(shí)，往往因人而宜，操作時(shí)間、軸封汽壓力調(diào)節(jié)差別較大。投運(yùn)軸封汽后沒(méi)有及時(shí)拉真空，汽缸和軸封體內(nèi)充滿大量蒸汽，使小機(jī)兩端軸封汽外溢。停運(yùn)過(guò)程中，破壞真空沒(méi)有及時(shí)隔離軸封汽，加之汽缸內(nèi)殘余蒸汽的蒸發(fā)，汽缸內(nèi)微正壓，會(huì)使軸封汽外溢。因?yàn)檩S封外檔與油箱外油檔一般距離只有40-50，所以外溢蒸汽非常容易被潤(rùn)滑油系統(tǒng)的負(fù)壓吸入油室中，從而致使油質(zhì)乳化。

3.采取有效措施避免汽泵潤(rùn)滑油中進(jìn)水

3.1加強(qiáng)汽泵密封水運(yùn)行監(jiān)視和調(diào)整，避免汽泵潤(rùn)滑油進(jìn)水

通過(guò)以上對(duì)給水泵組結(jié)構(gòu)及運(yùn)行操作的詳細(xì)分析，在機(jī)組啟動(dòng)、停機(jī)和正常運(yùn)行過(guò)程中都有可能發(fā)生潤(rùn)滑油進(jìn)水的事故。

啟動(dòng)階段，在泵體注水前先投運(yùn)密封水系統(tǒng)，且將密封水差壓控制在50KPa左右；注意現(xiàn)場(chǎng)給水泵軸端的檢漏孔滴水情況，盡量避免泵側(cè)呼吸器冒水；主機(jī)建立真空以后稍開(kāi)小機(jī)排汽蝶閥的旁路閥，控制小機(jī)排汽缸真空在-50KPa左右，避免由于閥門內(nèi)漏導(dǎo)致汽缸內(nèi)起壓并且可將含水量大的空氣抽走；適當(dāng)關(guān)小小機(jī)油箱排油風(fēng)機(jī)出口閥，使得油箱內(nèi)保持微真空-2KPa左右，同時(shí)保證各軸承回油順暢；檢查小機(jī)前、后軸封處保溫層，若有遮擋則聯(lián)系相關(guān)人員清除；投入軸封蒸汽時(shí)，就地緩慢開(kāi)啟軸封進(jìn)汽電動(dòng)閥，注意觀察兩端軸封和汽缸頂部調(diào)閥門桿漏汽為不可見(jiàn)。

正常運(yùn)行階段，時(shí)刻關(guān)注密封水差壓的波動(dòng)大小，一般控制在100KPa-125KPa之間；關(guān)注密封水回水溫度，一般比密封水溫度略高8℃左右，若過(guò)高的話則適當(dāng)調(diào)大密封水差壓；注意觀察對(duì)比檢漏孔滴水大小；及時(shí)排出小機(jī)排油煙風(fēng)機(jī)出口油煙分離器內(nèi)積水。

停運(yùn)階段，及時(shí)調(diào)節(jié)密封水差壓，使呼吸器不冒水；檢查小機(jī)排汽減溫水閥已可靠隔離；關(guān)閉小機(jī)排汽蝶閥后注意排汽壓力不起壓，若有必要?jiǎng)t微開(kāi)小機(jī)排汽蝶閥旁路閥；關(guān)閉前、后軸封電動(dòng)閥后必須手動(dòng)搖嚴(yán)，并及時(shí)開(kāi)啟閥后的疏水閥；不影響主機(jī)和鄰小機(jī)的情況下，微開(kāi)小機(jī)軸封回汽至軸加風(fēng)機(jī)隔離閥；必要時(shí)停運(yùn)小機(jī)排油煙風(fēng)機(jī)；真空即將到零時(shí)及時(shí)隔離軸封汽；及時(shí)觀察油箱油位的變化；及時(shí)對(duì)油箱放水。

3.2進(jìn)行軸承呼吸器內(nèi)濾芯改造或定期清理，從而避免汽泵潤(rùn)滑油進(jìn)水

小機(jī)正常運(yùn)行階段造成潤(rùn)滑油進(jìn)水的一個(gè)關(guān)鍵原因是油系統(tǒng)為微負(fù)壓。降低負(fù)壓可以抑制潤(rùn)滑油進(jìn)水的發(fā)生機(jī)率。第一種方法，因汽機(jī)房打掃衛(wèi)生灰塵和緊鄰區(qū)域磨煤機(jī)漏粉，造成軸承呼吸器內(nèi)燒結(jié)濾芯灰塵堵塞，且流通面積較小，導(dǎo)致該處局部負(fù)壓升高，因此將該濾芯改造，加大流通面積，選用80目的不銹鋼濾布包裹，減少了該處的負(fù)壓，使得潤(rùn)滑油系統(tǒng)抽吸水分的能力降低；第二種方法，及時(shí)定期清理可以軸承呼吸器內(nèi)燒結(jié)濾芯灰塵或更換濾芯，減少回油系統(tǒng)在該處的的負(fù)壓，從而在檢漏孔處接一臺(tái)風(fēng)機(jī)人為在油擋一側(cè)造成一個(gè)負(fù)壓。

禹州龍崗電廠使用了第二種方法，大大降低了潤(rùn)滑油進(jìn)水的概率，特別是在4A汽泵組上的應(yīng)用證明了這種方法的有效性。當(dāng)時(shí)軸承呼吸器內(nèi)燒結(jié)濾芯灰塵堵塞，監(jiān)盤(pán)發(fā)現(xiàn)4A汽泵組小機(jī)油箱油位805mm較之前790mm增長(zhǎng)15mm（油箱溫度及環(huán)境溫度不變情況下），令巡檢就地檢查4A小機(jī)回油窗掛有水珠狀物質(zhì)，令巡檢從油箱底部放油發(fā)現(xiàn)油中帶水較多。令巡檢配合運(yùn)檢對(duì)4A小機(jī)油箱底部放水，將4B小機(jī)濾油改為4A小機(jī)潤(rùn)滑油濾油，化驗(yàn)室告4A小機(jī)潤(rùn)滑油濾網(wǎng)水分為2400mg/l，運(yùn)檢辦票清理4A汽泵兩側(cè)軸承室呼吸器和加強(qiáng)油箱底部放水以及油系統(tǒng)濾油，然后化驗(yàn)室告4A小機(jī)潤(rùn)滑油水分達(dá)到良好值20mg/l。

3.3進(jìn)行汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)和進(jìn)汽管道改造，啟停機(jī)時(shí)正確操作軸封系統(tǒng)，避免汽泵潤(rùn)滑油進(jìn)水

停機(jī)檢修時(shí)，為了提高軸封系統(tǒng)管路隔離的嚴(yán)密性，進(jìn)行以下改造：小機(jī)前、后軸封進(jìn)汽電動(dòng)閥后加裝密封質(zhì)量較好的手動(dòng)隔離閥和放水閥；軸封回汽隔離閥前加裝放水閥等。

停機(jī)檢修時(shí)，拆除冗余且內(nèi)漏的高壓主汽閥及相關(guān)管路。通過(guò)設(shè)備改造盡可能消除小機(jī)單獨(dú)隔離時(shí)有可能進(jìn)入汽缸和油系統(tǒng)的蒸汽來(lái)源。

在機(jī)組啟動(dòng)階段，盡量縮短軸封供汽與真空建立之間的時(shí)間，避免真空未建立軸封供汽時(shí)間太長(zhǎng)；停機(jī)時(shí)也應(yīng)在真空破壞后及時(shí)停供軸封汽。在運(yùn)行操作時(shí)應(yīng)充分考慮到這一點(diǎn)， 目前在啟動(dòng)、停機(jī)操作卡中均已列出，但這些需人為進(jìn)行控制，具體可在相關(guān)的啟、停措施中加以說(shuō)明。

3.4進(jìn)行汽泵冷油器運(yùn)行監(jiān)視和定檢，避免冷卻器泄露造成潤(rùn)滑油進(jìn)水

由于冷油器冷卻水采用循環(huán)水，受水庫(kù)補(bǔ)給水和城市中水影響循環(huán)水水質(zhì)經(jīng)常惡化。潤(rùn)滑油冷卻器冷卻水氯離子80mg/L以上，造成冷卻器內(nèi)壁腐蝕和電化學(xué)腐蝕，從而造成給水泵油系統(tǒng)一直存在著備用狀態(tài)下工作冷油器油側(cè)進(jìn)水，造成給水泵啟動(dòng)后油系統(tǒng)含水量超標(biāo)。

所以：一方面化驗(yàn)室將汽泵潤(rùn)滑油中水分測(cè)量固化為定期工作，運(yùn)行中加強(qiáng)汽泵潤(rùn)滑油箱油位監(jiān)視和定期冷卻水排水觀察水樣，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理冷卻器油中進(jìn)水異常；另一方面利用小修機(jī)會(huì)對(duì)汽泵冷卻器進(jìn)行檢查和修理，從而避免汽泵冷油器油中進(jìn)水。

4.采取有效措施后的效果評(píng)價(jià)

根據(jù)以上分析，該電廠利用機(jī)組的計(jì)劃?rùn)z修機(jī)會(huì)，依次將每臺(tái)小機(jī)的前、后軸封進(jìn)汽管路、小機(jī)高壓汽源和汽泵軸承腔室的呼吸器進(jìn)行了徹底改造和清理檢修；并且加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視和正確調(diào)整，此后經(jīng)歷了幾次開(kāi)、停機(jī)操作都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油進(jìn)水事件，油樣化驗(yàn)結(jié)果多保持在合格的范圍內(nèi)≤80mg/L，取得了良好的效果。

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