魏守有 劉曉晨
(太原煤氣化公司煤矸石熱電廠,山西太原 030024)
摘 要:分析了透平油變質(zhì)的原因及對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響,提出了防止透平油變質(zhì)的措施。
關(guān)鍵詞:汽輪機(jī);透平油油質(zhì);機(jī)組運(yùn)行
透平油作為汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)力傳遞和潤滑系統(tǒng)清洗、冷卻的主要工作介質(zhì),由于其長期連續(xù)工作在高溫條件下,運(yùn)行中不可避免地受到不同程度的污染,其中尤以水分和雜質(zhì)含量超標(biāo)對(duì)汽輪機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的影響較大。隨著機(jī)組容量的增大和自動(dòng)化水平的提高,對(duì)油質(zhì)的要求也越來越高,如何減少油質(zhì)的污染,防止透平油變質(zhì),是汽輪機(jī)運(yùn)行中的重要環(huán)節(jié)之一。本文結(jié)合我廠幾年來的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),就透平油變質(zhì)的原因以及對(duì)運(yùn)行的影響做一些分析,并提出防止透平油變質(zhì)的措施。
1 汽輪機(jī)組概況
我廠使用的設(shè)備為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的C12-4.9/0.98型抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。主要參數(shù):主蒸汽壓力4.9MPa,主蒸汽溫度435℃,一級(jí)可調(diào)整抽汽0.98MPa。調(diào)速系統(tǒng)為全液壓旋轉(zhuǎn)阻尼式,一次脈沖油壓、二次脈沖油壓、一號(hào)脈沖油壓及二號(hào)脈沖油壓是對(duì)系統(tǒng)熱電負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、抽汽壓力進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)的4個(gè)主要參數(shù)。正常工況下,主油泵出口油壓、調(diào)速油壓、安全油壓均為1.05MPa,機(jī)組從零負(fù)荷至額定負(fù)荷至Z大負(fù)荷,各參數(shù)的變化為:一次脈沖油壓0.221MPa~0.238MPa,二次脈沖油壓0.178MPa~0.098MPa~0.078MPa,一號(hào)脈沖油壓0.06MPa~0.186MPa~0.258MPa,二號(hào)脈沖油壓0.24MPa~0.176MPa~0.141MPa,潤滑油壓0.08MPa~0.15MPa,油溫20℃~60℃。
2 油質(zhì)惡化的原因
2.1 機(jī)組運(yùn)行中油質(zhì)概況
我廠機(jī)組在運(yùn)行中調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)輕微擺動(dòng)現(xiàn)象,高、中壓油動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過卡澀,主油泵入口油壓、潤滑油壓逐步下降,但未低于設(shè)計(jì)值。在各軸承回油管路觀視窗和前軸承箱觀視窗發(fā)現(xiàn)有水珠存在,且飛濺的油霧呈白色。在大、小修中,發(fā)現(xiàn)主油箱底部、油箱濾網(wǎng)及回油管路末端有大量雜物,經(jīng)外觀物理分析,其主要成分為油水乳化物、保溫粉塵、空氣中的塵埃。這說明透平油油質(zhì)已逐漸惡化。
2.2 油質(zhì)惡化的原因
油質(zhì)惡化主要是因?yàn)橛唾|(zhì)受到污染,污染主要來源是水分和油中含有的雜質(zhì)?,F(xiàn)就這兩種污染源分析如下。
2.2.1 水污染的來源
?。?)汽輪機(jī)前后軸封漏氣竄入前后軸承箱,進(jìn)入油系統(tǒng)。
(2)油系統(tǒng)密封不嚴(yán),外界水分進(jìn)入油系統(tǒng)。如:主油箱蓋不嚴(yán),油凈化裝置油箱蓋不嚴(yán),回油管路各觀視窗、前軸承箱觀視窗、調(diào)壓器觀視窗、高中壓油動(dòng)機(jī)觀視窗不嚴(yán)等。
?。?)油溫低,溶解水析出,變成游離水。
(4)潮濕空氣的冷凝。
?。?)冷油器銅管泄漏。
2.2.2 雜質(zhì)污染的來源
?。?)油系統(tǒng)各部套如錯(cuò)油閥、油動(dòng)機(jī)、油管路、各軸承軸瓦等相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)的部件摩擦產(chǎn)生了微小顆粒。
?。?)油系統(tǒng)各部件密封件不嚴(yán),外界空氣塵埃、雜物進(jìn)入系統(tǒng)。
(3)油質(zhì)惡化和變質(zhì)而成的乳化物、氧化物等。
?。?)系統(tǒng)組裝、調(diào)試、維修過程中留在系統(tǒng)中的雜物。
3 油質(zhì)惡化對(duì)汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響
3.1 透平油中含水的危害
透平油中含水量過大,一方面導(dǎo)致油的破乳化時(shí)間較長,抗泡沫性能變差,進(jìn)一步使油乳化,產(chǎn)生乳化物及油泥;另一方面,水分起著促進(jìn)氧化的作用,使油的氧化安全性降低,而透平油氧化后,產(chǎn)生不溶性物質(zhì)和有機(jī)酸,在軸承通道內(nèi)及冷油器、過濾器、主油箱內(nèi)形成膠質(zhì)和油泥。
這些乳化物及膠泥的主要作用在于:
?。?)進(jìn)入軸承潤滑系統(tǒng)的乳化液,有可能析出水分,破壞了正常油膜,增大部件摩擦,引起局部過熱、軸承磨損、機(jī)組振動(dòng)及銹蝕等。
?。?)嚴(yán)重乳化的油,有可能沉積于調(diào)速、潤滑油路中,致使油路通油不暢,造成調(diào)速系統(tǒng)油壓不穩(wěn),工作點(diǎn)漂移。過大時(shí),影響正常運(yùn)行,也可造成冷油器熱效率降低,各部濾網(wǎng)堵塞,轉(zhuǎn)子軸頸磨損過大。
?。?)乳狀液會(huì)銹蝕有關(guān)金屬部件如汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)部套、軸承和軸瓦的光滑表面,造成調(diào)速系統(tǒng)卡澀,負(fù)荷擺動(dòng),嚴(yán)重時(shí)引起汽輪機(jī)過負(fù)荷及調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)失靈,造成汽輪機(jī)超速。
3.2 透平油中雜質(zhì)的危害
我廠汽輪機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)為全液壓式,因此作為工作介質(zhì)的透平油中含有雜質(zhì),一方面增大了機(jī)械磨損,另一方面會(huì)引起調(diào)速系統(tǒng)部套卡澀。
其危害主要是:
?。?)雜質(zhì)微粒在軸與軸承之間、油動(dòng)機(jī)活塞與油缸之間、儲(chǔ)油門與部套之間產(chǎn)生磨削作用,加劇這些部件的磨損,泄油量增大,工作失穩(wěn),在超負(fù)荷、低速運(yùn)轉(zhuǎn)或油的黏度降低、油膜變薄時(shí),這種作用會(huì)加劇。
?。?)雜質(zhì)與高壓油流一起沖刷部件表面和部件密封面,引起密封面作用降低,油壓擺動(dòng)。而調(diào)速系統(tǒng)中,各脈沖油壓的正常調(diào)整變化量:一次脈沖油壓為0.017MPa,二次脈沖油壓為0.08MPa,一號(hào)脈沖油壓為0.2MPa,二號(hào)脈沖油壓為0.1MPa,其范圍很小,所以微小的油壓變化會(huì)引起系統(tǒng)較大的負(fù)荷擺動(dòng),甚至于超負(fù)荷。
?。?)調(diào)速系統(tǒng)對(duì)汽輪機(jī)速度及負(fù)荷的控制是通過油壓的變化來控制的,而油壓的變化是由調(diào)速系統(tǒng)各部套中的蝶閥溢流間隙的變化來實(shí)現(xiàn)的。通常,這一間隙在0.5mm左右。另一方面系統(tǒng)中的主要控制元件如錯(cuò)油閥、危急遮斷器、危急遮斷油門、磁力斷路油門等液壓部件閥芯與閥體之間的過封度僅有1mm~2mm,所以油系統(tǒng)中的雜質(zhì)含量過大,很容易引起這些部件卡澀,從而造成調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)作遲緩,負(fù)荷擺動(dòng)。嚴(yán)重時(shí),造成部套卡澀,機(jī)組失控,進(jìn)而引起超速的嚴(yán)重事故。
4 改善透平油的措施
在汽輪機(jī)組發(fā)生的各類事件中,機(jī)組燒瓦及超速占事故總類中的20%左右。而這類事故發(fā)生的主要原因就是汽輪機(jī)油變質(zhì)和油中含雜質(zhì)。因此在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)護(hù),提高維修質(zhì)量,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的改造,是保證油的質(zhì)量,進(jìn)而保證機(jī)組長期安全穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件,應(yīng)該從以下3個(gè)方面入手,提高汽輪機(jī)油的運(yùn)行質(zhì)量。
4.1 合理控制主油箱負(fù)壓
主油箱負(fù)壓的存在,雖然保證了主油箱入口油壓的穩(wěn)定,有效地防止了主油泵斷油并及時(shí)排出油箱產(chǎn)生的油霧,但同時(shí)在主油箱頂部及各回油管、前后軸承箱中形成負(fù)壓,水分及雜質(zhì)極易從這些部位進(jìn)入油系統(tǒng),因此在運(yùn)行中要正確調(diào)整主油箱排油煙機(jī)擋板,控制主油箱負(fù)壓在490Pa左右。
4.2 合理調(diào)整均壓箱壓力并控制汽封供汽壓力
我廠均壓箱壓力的控制值設(shè)計(jì)為0.102MPa~0.118MPa,但運(yùn)行的實(shí)踐表明,該壓力過高,在該壓力下的汽封供汽量過大,必然會(huì)造成汽封漏汽量增大,進(jìn)而使過多的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)前后軸承箱。經(jīng)驗(yàn)表明,將均壓箱的壓力控制在0.05MPa左右,保持后汽封信號(hào)管有微量蒸汽冒出即可,Z大限度地阻止汽封蒸汽進(jìn)入油系統(tǒng)。
4.3 精心操作
維修人員在維修油系統(tǒng)各部件時(shí),特別是主油箱過濾器、油凈化裝置、油系統(tǒng)各觀視窗、各軸瓦、前后軸承箱時(shí),應(yīng)精心操作,一方面要用正確的方法和程序?qū)@些部件進(jìn)行清理和維修;另一方面所有的密封面要加耐油密封硅膠,增大密封效果,防止水分及雜質(zhì)從這些部位進(jìn)入油系統(tǒng)。
4.4 在小大修中保持汽封齒的完整及間隙合理
要正確調(diào)整汽封的間隙。透平油中的水分70%來自于汽封齒的漏汽。因此,及時(shí)更換損壞的汽封齒,按設(shè)計(jì)要求保持汽封動(dòng)靜齒之間的間隙,可以大量降低汽封齒的漏汽量,有效防止蒸汽進(jìn)入前后軸承箱。
4.5 改造汽輪機(jī)前后油檔結(jié)構(gòu)
油檔作為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)軸和軸承箱殼體動(dòng)靜部分之間的密封件,其作用是防止軸承潤滑油沿軸頸竄到軸承箱的外部,同時(shí)還能防止軸封漏汽時(shí)蒸汽和灰塵漏入軸承箱內(nèi)。但是,由于加工和安裝精度的限制使油檔間隙比較大,在軸承負(fù)壓的作用下,會(huì)有大量的水汽和雜質(zhì)進(jìn)入油系統(tǒng)。為了減少此類現(xiàn)象的發(fā)生,我們改裝了兩臺(tái)機(jī)的一瓦和二瓦,采用HD系列活動(dòng)式密封油檔,分內(nèi)、外環(huán)兩部分,外環(huán)固定在原油檔位置,內(nèi)環(huán)在外環(huán)內(nèi)軸向、徑向均有間隙,通過防磨彈簧的作用使內(nèi)環(huán)圓心始終與軸同心,內(nèi)環(huán)內(nèi)表面與軸表面之間形成強(qiáng)勁油膜,起到阻止油外漏及蒸汽漏入的作用,經(jīng)試驗(yàn)證明,效果良好。
綜上所述,透平油及其油系統(tǒng)作為汽輪機(jī)組動(dòng)態(tài)調(diào)整的主要部分,在保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用。在目前設(shè)計(jì)、制造和安裝等環(huán)節(jié)達(dá)不到十全十美的情況下,我們從運(yùn)行角度出發(fā),對(duì)油系統(tǒng)進(jìn)行上述分析,并采取了很多措施,通過這些措施,有效地保護(hù)了透平油的油質(zhì),從而保證了汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的正常工作,進(jìn)而保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
來源:《科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)》2008年第18卷第2期