核電廠汽機(jī)油系統(tǒng)進(jìn)水原因分析與預(yù)防措施

□魏智剛

核電廠在保證了核安全第一之后，剩下就要考慮安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，汽輪機(jī)作為常規(guī)島的最主要設(shè)備，它是穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保障。而對(duì)于汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)，油系統(tǒng)是最重要的輔助系統(tǒng)，油系統(tǒng)的主要作用是提供軸承潤(rùn)滑油和保安油，而一旦油系統(tǒng)進(jìn)水會(huì)影響潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑性能，導(dǎo)致軸承不能形成油膜，從而軸承和軸頸的承載負(fù)荷能力下降，可能導(dǎo)致軸承干磨，進(jìn)而燒瓦。而且乳化的油對(duì)金屬有腐蝕作用，嚴(yán)重會(huì)引起保安器腐蝕失靈，威脅汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

一、汽機(jī)油進(jìn)水經(jīng)驗(yàn)反饋

秦山三廠2017年小修油系統(tǒng)進(jìn)水的事件進(jìn)行原因分析發(fā)現(xiàn)進(jìn)水的根本原因是軸封母管壓力較大，正常該壓力為24kpa左右，但是在投運(yùn)軸封時(shí)母管壓力偏高，軸加風(fēng)機(jī)的負(fù)壓較小，一般約7kpa左右，導(dǎo)致流向大氣的軸封蒸汽無(wú)法完全被軸加風(fēng)機(jī)的負(fù)壓抽吸，因此通過(guò)油檔進(jìn)入汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)。秦山三廠102大修油系統(tǒng)進(jìn)水的經(jīng)驗(yàn)反饋的原因分析在于軸加風(fēng)機(jī)停運(yùn)時(shí)間過(guò)早，導(dǎo)致軸封蒸汽還存在軸封蒸汽母管中，而潤(rùn)滑油系統(tǒng)由于軸承回油箱的負(fù)壓，抽吸從軸封蒸汽母管中的蒸汽，導(dǎo)致油系統(tǒng)進(jìn)水。

二、汽機(jī)油進(jìn)水原因分析

從汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水事件發(fā)生的頻度，分析潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水的因素是很有必要的，本文根據(jù)這些經(jīng)驗(yàn)反饋重點(diǎn)討論汽機(jī)油系統(tǒng)進(jìn)水的幾個(gè)重點(diǎn)原因，并針對(duì)這些原因提出預(yù)防性的措施，為汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

(一)空氣濕度。在空氣濕度較大的情況下，且汽輪機(jī)潤(rùn)滑油過(guò)濾系統(tǒng)未啟動(dòng)的情況下，如果啟動(dòng)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)，由于汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的負(fù)壓，導(dǎo)致大氣從油檔持續(xù)進(jìn)入油系統(tǒng)可能導(dǎo)致油系統(tǒng)中水含量超標(biāo)。

(二)軸封間隙過(guò)大。為了防止軸封蒸汽進(jìn)入軸承底座和確保汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，汽輪機(jī)的軸封間隙都非常小，汽輪機(jī)高壓軸封為0.65mm～0.9mm。為了避免汽輪機(jī)在啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)，由于軸封變形產(chǎn)生動(dòng)靜摩擦造成汽輪機(jī)大軸彎曲，工作人員通常會(huì)在汽輪機(jī)解體檢修后汽輪機(jī)再次組裝時(shí)，將軸封間隙留得比較大，導(dǎo)致實(shí)際的汽輪機(jī)軸封間隙往往大于設(shè)計(jì)值。

(三)軸承腔內(nèi)負(fù)壓過(guò)高。汽輪機(jī)機(jī)組的油箱上安裝有排油煙風(fēng)機(jī)，在汽輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，主油箱風(fēng)機(jī)負(fù)壓較大的話，汽輪機(jī)軸承腔內(nèi)的負(fù)壓較高，如果此時(shí)軸封的漏汽從汽缸進(jìn)入大氣，軸封和油檔距離較近，這部分蒸汽會(huì)由于軸承回油腔室內(nèi)的負(fù)壓的抽吸作用，使?jié)櫥椭兄饾u吸入軸封漏汽，造成汽輪機(jī)潤(rùn)滑油中帶水。而這也是導(dǎo)致大部分汽機(jī)潤(rùn)滑油進(jìn)水的主要原因之一。

(四)軸封漏氣回汽不通暢。如果軸加風(fēng)機(jī)在軸封投運(yùn)時(shí)，風(fēng)機(jī)負(fù)壓不夠的話，會(huì)造成軸封蒸汽Y腔室回汽不暢，導(dǎo)致軸封蒸汽向外流通進(jìn)入大氣，而最終進(jìn)入汽輪機(jī)潤(rùn)滑油軸承回油箱，進(jìn)而進(jìn)入汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)。

(五)軸封供汽調(diào)節(jié)不當(dāng)。汽輪機(jī)運(yùn)行中，軸封蒸汽壓力的高低，影響著軸封蒸汽量的大小。軸封蒸汽供氣壓力偏高，造成軸封蒸汽過(guò)量。若此時(shí)軸封回汽不暢，如軸加風(fēng)機(jī)入口壓力偏高，則過(guò)量的軸封蒸汽不能完全通過(guò)軸封加熱器冷凝，而造成軸封蒸汽外泄，繼而進(jìn)入汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)。

(六)軸封齒腔的水封效應(yīng)。由于軸封齒腔室的水封效應(yīng)致使蒸汽通道被堵塞而外泄，軸封蒸汽投運(yùn)時(shí)所用蒸汽，是品質(zhì)較差的飽和蒸汽，濕度較大。在投運(yùn)時(shí)，由于蒸汽對(duì)軸封體金屬的加熱過(guò)程，部分軸封蒸汽凝結(jié)成水，并在軸封齒腔聚集，造成封堵。軸封至軸加方向，由于軸加風(fēng)機(jī)入口的負(fù)壓引流，使該方向的軸封齒腔不會(huì)被積水封死。但是軸封外側(cè)，因凝汽器抽真空真空泵的投入存在滯后，從而造成軸封外側(cè)齒腔迅速積水并封死蒸汽通道。這樣所有的蒸汽將涌向軸加方向。超過(guò)軸加風(fēng)機(jī)的負(fù)荷進(jìn)而導(dǎo)致軸封蒸汽向外泄漏，蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)。

針對(duì)這些原因要采取相應(yīng)的預(yù)防措施，才能減少并盡量降低汽輪機(jī)油系統(tǒng)進(jìn)水的可能性，保證汽輪機(jī)啟停機(jī)的順利進(jìn)行。

三、防止汽機(jī)潤(rùn)滑油進(jìn)水的措施

(一)機(jī)組啟動(dòng)期間的措施。

1.汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)關(guān)注事項(xiàng)。在汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)投運(yùn)后關(guān)注汽輪機(jī)潤(rùn)滑油風(fēng)機(jī)形成的負(fù)壓，保證壓力不能過(guò)高。尤其是在潮濕天氣，及時(shí)保證汽輪機(jī)過(guò)濾系統(tǒng)和外置濾油機(jī)的啟動(dòng)，其中汽輪機(jī)潤(rùn)滑油自帶的過(guò)濾系統(tǒng)的疏水閥要定期開(kāi)啟疏水，潮濕天氣疏水頻率要加大。外置濾油機(jī)的除濕效果較好，當(dāng)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油過(guò)濾系統(tǒng)疏水處水量較多時(shí)，要及時(shí)啟動(dòng)外置濾油機(jī)，并安排化學(xué)取樣分析汽輪機(jī)潤(rùn)滑油含水量。

2.汽輪機(jī)軸封投運(yùn)過(guò)程注意事項(xiàng)。汽輪機(jī)軸封投運(yùn)時(shí)，先要保證汽輪機(jī)軸封疏水正確在線。由于汽輪機(jī)軸封在初始啟動(dòng)時(shí)管道較冷，管道暖管可能會(huì)有大量的疏水，因此保持軸加風(fēng)機(jī)疏水閥開(kāi)啟，持續(xù)疏水。且汽輪機(jī)軸封到凝汽器的U型水封在線正確，保證軸封冷卻器內(nèi)的冷卻水能夠及時(shí)排出。CET投運(yùn)時(shí)，CET供汽時(shí)要保證供氣調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟必須非常緩慢，尤其是旁路調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟時(shí)，由于蒸汽的特性，即使小的開(kāi)度也會(huì)引起壓力大的波動(dòng)，因此閥門(mén)開(kāi)啟一定要非常的緩慢，使軸封蒸汽的壓力緩慢達(dá)到正常運(yùn)行的軸封蒸汽壓力值。而且由于蒸汽的沖擊作用，在軸封蒸汽投入的瞬間，汽輪機(jī)軸封軸加風(fēng)機(jī)突然負(fù)荷加大，可能導(dǎo)致軸加風(fēng)機(jī)負(fù)壓降低，因此此時(shí)應(yīng)當(dāng)關(guān)注汽輪機(jī)軸封軸加風(fēng)機(jī)處負(fù)壓及電流，必要時(shí)可以在投軸封前，啟動(dòng)兩臺(tái)軸加風(fēng)機(jī)，待供氣壓力穩(wěn)定后，停運(yùn)另外一臺(tái)。在汽輪機(jī)軸封投入時(shí)，汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)可以考慮停運(yùn)或者潤(rùn)滑油系統(tǒng)油箱的負(fù)壓，保證待汽輪機(jī)軸封壓力穩(wěn)定后再投入汽輪機(jī)潤(rùn)滑油風(fēng)機(jī)，汽輪機(jī)潤(rùn)滑油風(fēng)機(jī)短時(shí)停運(yùn)期間關(guān)注汽輪機(jī)潤(rùn)滑油軸承溫度，短時(shí)停運(yùn)不會(huì)影響汽輪機(jī)潤(rùn)滑油軸承的溫度。

3.嚴(yán)密監(jiān)視。在汽輪機(jī)軸封投運(yùn)前化學(xué)分析汽輪機(jī)潤(rùn)滑油含水量，汽輪機(jī)軸封投運(yùn)后再次取樣分析，以作為對(duì)比，及時(shí)發(fā)現(xiàn)含水量偏差，如有問(wèn)題及時(shí)上報(bào)。而通過(guò)主控監(jiān)視也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)油系統(tǒng)進(jìn)水，一旦軸封蒸汽進(jìn)入軸承油箱，那么軸承的溫度會(huì)異常上升，而且是個(gè)別軸承的溫度；另外，就是軸承油箱的液位也會(huì)上升；此外，從汽機(jī)平臺(tái)能看到軸封向外冒汽。因此通過(guò)這些現(xiàn)象能及時(shí)發(fā)現(xiàn)油系統(tǒng)進(jìn)水。

4.凝汽器真空提前形成。為了防止汽輪機(jī)軸封軸封形成水封齒效應(yīng)，凝汽器真空泵要提前啟動(dòng)一臺(tái)，在投入軸封前使凝汽器真空形成一定微負(fù)壓5kpa左右，保證汽輪機(jī)軸封通向汽缸部分的蒸汽回汽暢通，這既減少了流向Y腔室的蒸汽，降低了軸加風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，又可以防止形成軸封齒的水封效應(yīng)。

(二)汽輪機(jī)停運(yùn)期間的措施。汽輪機(jī)在停運(yùn)期間，也要關(guān)注汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)油的可能性，要采取下列措施。

1.汽機(jī)軸封停運(yùn)注意事項(xiàng)。汽機(jī)軸封系統(tǒng)在停運(yùn)時(shí)，在軸封蒸汽停止供應(yīng)后，不能立即停運(yùn)軸加風(fēng)機(jī)，軸加風(fēng)機(jī)要至少繼續(xù)運(yùn)行30分鐘，防止軸加風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，蒸汽集聚無(wú)法及時(shí)排出，而導(dǎo)致蒸汽向外泄漏進(jìn)入汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)。

2.凝汽器冷卻。在主蒸汽隔離閥關(guān)閉后，凝汽器冷卻水要繼續(xù)供應(yīng)一段時(shí)間，此時(shí)主控要嚴(yán)密監(jiān)視進(jìn)入凝汽器的排汽管線的溫度，防止這些管線中集聚的殘余蒸汽進(jìn)入凝汽器，無(wú)法得到及時(shí)的冷卻而導(dǎo)致通過(guò)汽輪機(jī)汽缸最終進(jìn)入潤(rùn)滑油系統(tǒng)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水的經(jīng)驗(yàn)反饋分析了進(jìn)水的可能原因，并針對(duì)這些原因，分析了可能的預(yù)防措施，通過(guò)這些措施可預(yù)防汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水，從而保證汽機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。