某工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)水清洗后滑油乳化分析

魏昌淼， 錢塏亮

(中國船舶集團(tuán)有限公司第七〇三研究所無錫分部， 江蘇 無錫 214151)

燃?xì)廨啓C(jī)作為一種高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力裝置，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高并伴有高頻的變工況，這樣轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)在軸瓦間產(chǎn)生大量的熱量，因此燃?xì)廨啓C(jī)需要配置優(yōu)良的滑油系統(tǒng)。燃?xì)廨啓C(jī)能否可靠工作很大程度上取決于滑油系統(tǒng)的好壞。近年來，多位學(xué)者對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)滑油系統(tǒng)故障診斷方面進(jìn)行了相關(guān)的研究[1]。梁茂宗等[2]進(jìn)行了D-S證據(jù)理論公式改進(jìn)，用滑油系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行故障案例進(jìn)行了驗(yàn)證，認(rèn)為D-S 證據(jù)理論能夠較好地解決燃?xì)廨啓C(jī)滑油系統(tǒng)故障。針對(duì)潤(rùn)滑油乳化問題，多位學(xué)者進(jìn)行了研究，如張廣玉等[3]對(duì)某汽輪機(jī)潤(rùn)滑油乳化原因進(jìn)行分析，得出汽封泄漏及空氣濕度大是造成潤(rùn)滑油乳化的主要原因。通過更換汽封、更換潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑油箱增加隔離氮?dú)庠O(shè)施，解決了潤(rùn)滑油乳化的問題，同時(shí)改善潤(rùn)滑油運(yùn)行環(huán)境。

1 某工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)滑油系統(tǒng)原理

燃?xì)廨啓C(jī)的滑油系統(tǒng)包括循環(huán)油箱、換熱器、滑油組件、電動(dòng)滑油回油泵、電動(dòng)滑油供油泵、靜態(tài)油氣分離器、油氣分離箱、壓力及溫度傳感器、磁力金屬屑信號(hào)器、壓降調(diào)節(jié)器、油濾等，如圖1所示。該系統(tǒng)可以滿足燃?xì)廨啓C(jī)所有工作狀態(tài)下對(duì)齒輪嚙合、軸承部件的潤(rùn)滑需求。

圖1 滑油系統(tǒng)工作原理圖

燃?xì)廨啓C(jī)工作時(shí)，電動(dòng)供油泵及滑油組件供油泵從滑油箱抽油送至燃?xì)廨啓C(jī)各軸承處；采用電動(dòng)回油泵及滑油組件回油泵將滑油抽出送回至滑油油箱。

在回油系統(tǒng)中，燃?xì)廨啓C(jī)低壓渦輪后軸承滑油腔工作過的滑油首先進(jìn)入油氣分離箱中。進(jìn)入油氣分離箱中的滑油為油氣混合物，油氣分離箱內(nèi)液體油直接通過回油泵回流至油箱里，另一部分油氣經(jīng)過壓降調(diào)節(jié)器進(jìn)入靜態(tài)油氣分離器。壓降調(diào)節(jié)器通過調(diào)整油氣通流間隙大小來調(diào)整油氣分離箱內(nèi)的壓力，從而保證高壓壓氣機(jī)后軸承及低壓渦輪后軸承接觸式密封處的密封壓力降(密封空氣與滑油腔壓力差)處在要求的范圍內(nèi)。油氣在靜態(tài)油氣分離器被分離，滑油在分離器下部通過滑油回油泵循環(huán)至滑油箱，空氣則直接排入大氣。

2 燃?xì)廨啓C(jī)水清洗后滑油出現(xiàn)乳化現(xiàn)象

2.1 燃?xì)廨啓C(jī)通流部分清洗

由于空氣中含有灰塵及鹽分，燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，壓氣機(jī)會(huì)結(jié)垢，導(dǎo)致壓氣機(jī)效率、空氣流量及功率均下降，而且會(huì)使機(jī)組運(yùn)行線接近喘振邊界，喘振裕度的減小將會(huì)影響燃?xì)廨啓C(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)壓氣機(jī)結(jié)垢問題，專家學(xué)者進(jìn)行了深入的研究[4-6]。一般采用清洗壓氣機(jī)的方式來清除壓氣機(jī)結(jié)垢問題。

該型燃?xì)廨啓C(jī)采用離線清洗，清洗溶液是一定比例的清洗劑與水混合制作而成，利用壓縮空氣將清洗溶液通過壓氣機(jī)進(jìn)口環(huán)管噴口噴入壓氣機(jī)通流部分，用以清洗壓氣機(jī)葉片上的積垢、積鹽，如圖2所示。燃?xì)廨啓C(jī)在低壓壓氣機(jī)和高壓壓氣機(jī)進(jìn)口均設(shè)有清洗噴嘴，低壓壓氣機(jī)與高壓壓氣機(jī)應(yīng)分別進(jìn)行清洗。燃?xì)廨啓C(jī)的離線清洗，主要步驟如下。

圖2 燃?xì)廨啓C(jī)清洗系統(tǒng)圖

(1) 離線清洗之前，拆除通向起動(dòng)組件、進(jìn)口導(dǎo)向器作動(dòng)筒、冷卻空氣截止閥連接的高壓壓氣機(jī)引氣管。

(2) 按要求比列配置溶液并加熱到30～50 ℃。

(3) 當(dāng)?shù)蛪恨D(zhuǎn)速高于250 r/min時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)先進(jìn)行2次冷吹，每次冷吹將20 L清洗溶液噴入低壓壓氣機(jī)；然后當(dāng)高壓轉(zhuǎn)速高于250 r/min時(shí)，再進(jìn)行2次冷吹，每次冷吹將20 L清洗溶液噴入高壓壓氣機(jī)。

(4) 燃?xì)廨啓C(jī)完成清洗溶液清洗后，進(jìn)行清水清洗。將清洗溶液更換為清水，重復(fù)步驟(3)中的操作。

2.2 燃?xì)廨啓C(jī)清洗后滑油乳化現(xiàn)象檢查及分析

該型燃?xì)廨啓C(jī)完成2.1節(jié)離線水清洗工作后，滑油箱內(nèi)滑油出現(xiàn)了乳化現(xiàn)象，如圖3所示。

圖3 燃?xì)廨啓C(jī)滑油箱滑油乳化圖

針對(duì)滑油乳化，多位學(xué)者進(jìn)行了分析[7-8]?；腿榛侵富突烊氩煌囊后w而發(fā)生乳化的現(xiàn)象。滑油乳化[9]的三個(gè)必要條件： (1) 必須具有互不相溶或不完全相溶的2種液體； (2) 2種混合液中應(yīng)有乳化劑(能降低界面張力的表面活性劑)存在； (3) 要有形成乳化液的能量，如強(qiáng)烈的攪拌、 循環(huán)、流動(dòng)等。

針對(duì)滑油出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，運(yùn)行人員判斷燃?xì)廨啓C(jī)滑油系統(tǒng)已進(jìn)水，并進(jìn)行了以下檢查。

(1) 拆檢滑油冷卻器，目視檢查發(fā)現(xiàn)滑油冷卻器無破損，對(duì)滑油冷卻器進(jìn)行打壓試驗(yàn)，打壓無泄漏，壓力正常，排除了滑油冷卻器冷卻水進(jìn)入滑油系統(tǒng)內(nèi)部。

(2) 對(duì)整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)水清洗裝置系統(tǒng)進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)管路接錯(cuò)等異常。

本次滑油乳化出現(xiàn)在水清洗后，很大概率為清洗用水進(jìn)入了滑油系統(tǒng)。本次水清洗，運(yùn)行人員嚴(yán)格按照運(yùn)行規(guī)范進(jìn)行操作，之前按照規(guī)范已完成數(shù)十臺(tái)機(jī)組的清洗，未出現(xiàn)異常。

最后，經(jīng)過細(xì)致的檢查，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)低壓壓氣機(jī)中間級(jí)下部有一根管路連接在油氣分離箱與壓降調(diào)節(jié)器的管路上，如圖2箭頭所示。拆除該管路后，從機(jī)匣螺栓孔流出水溶液。針對(duì)該管路與燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)者聯(lián)系，該管路為該型燃?xì)廨啓C(jī)后加的改進(jìn)管路，用于調(diào)節(jié)油氣分離箱的壓力。

通過檢查及分析，本次滑油乳化的產(chǎn)生是由于燃?xì)廨啓C(jī)水清洗前未拆除從低壓壓氣機(jī)中間級(jí)引氣至滑油系統(tǒng)的管路導(dǎo)致。低壓壓氣機(jī)清洗時(shí)，噴入了40 L清洗溶液及40 L清水，80 L的水溶液從低壓壓氣機(jī)進(jìn)口噴入，在重力的作用下，部分水溶液從引氣管進(jìn)入油氣分離箱，隨后在電動(dòng)回油泵及滑油組件回油泵的作用下，水溶液流入滑油箱，在燃?xì)廨啓C(jī)工作時(shí)，滑油箱內(nèi)滑油與水溶液兩種液體發(fā)生劇烈攪動(dòng)、混合，致使滑油出現(xiàn)乳化。

3 燃?xì)廨啓C(jī)水清洗注意事項(xiàng)

上述故障發(fā)生后，升級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)水清洗運(yùn)行規(guī)范，將低壓壓氣機(jī)管路拆除列入水清洗前必須準(zhǔn)備的工作。根據(jù)多次水清洗實(shí)際操作案例，對(duì)水清洗工作進(jìn)行完善，提出注意事項(xiàng)。水清洗分為水洗前操作、水洗中操作、水洗后操作。

水清洗前，應(yīng)將運(yùn)行規(guī)范中要求拆除的管路進(jìn)行拆除，對(duì)拆除的管口進(jìn)行封堵。為防止水洗過程從機(jī)匣漏出的水溶液進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)電氣設(shè)備中，清洗前應(yīng)將起動(dòng)電機(jī)、熱電阻、金屬屑信號(hào)器進(jìn)行防絕緣措施。

采用離線清洗，為了清洗溶液能順利清洗整個(gè)通流區(qū)域，防止清洗溶液堆積流入軸承腔內(nèi)，可采用工藝?yán)浯?工藝?yán)浯禃r(shí)間為15 min、冷吹時(shí)間為2.5 min)進(jìn)行水清洗，這樣可以確保水溶液噴入壓氣機(jī)時(shí)，壓氣機(jī)具有一定的轉(zhuǎn)速。同時(shí)，為保證清洗的有效性，低壓壓氣機(jī)及高壓壓氣機(jī)應(yīng)分別進(jìn)行水清洗。運(yùn)行人員應(yīng)嚴(yán)格按照運(yùn)行規(guī)范進(jìn)行溶液清洗，嚴(yán)禁每一次清洗溶液超量。

水清洗后，應(yīng)將拆除的管路恢復(fù)原安裝狀態(tài)，將燃?xì)廨啓C(jī)箱裝體內(nèi)污垢等清理干凈。對(duì)各控制回路及強(qiáng)電進(jìn)行絕緣檢查，檢查合格后完成燃?xì)廨啓C(jī)起動(dòng)，使燃?xì)廨啓C(jī)在慢車工況運(yùn)行25～30 min，烘干通流部分水分。

4 結(jié)論

燃?xì)廨啓C(jī)水清洗后，滑油箱出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，從滑油系統(tǒng)原理出發(fā)，檢查發(fā)現(xiàn)低壓壓氣機(jī)引氣管未拆除，造成清洗溶液流入油氣分離箱，造成水溶液與滑油混合，從而導(dǎo)致滑油乳化。針對(duì)該事項(xiàng)，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)水清洗運(yùn)行規(guī)范進(jìn)行優(yōu)化，提出注意事項(xiàng)，后續(xù)機(jī)組運(yùn)行及燃?xì)廨啓C(jī)水清洗均未出現(xiàn)異常。