魏守有 刘晓晨
(太原煤气化公司煤矸石热电厂,山西太原 030024)
摘 要:分析了透平油变质的原因及对机组运行的影响,提出了防止透平油变质的措施。
关键词:汽轮机;透平油油质;机组运行
透平油作为汽轮机调速系统动力传递和润滑系统清洗、冷却的主要工作介质,由于其长期连续工作在高温条件下,运行中不可避免地受到不同程度的污染,其中尤以水分和杂质含量超标对汽轮机安全、稳定运行的影响较大。随着机组容量的增大和自动化水平的提高,对油质的要求也越来越高,如何减少油质的污染,防止透平油变质,是汽轮机运行中的重要环节之一。本文结合我厂几年来的运行经验,就透平油变质的原因以及对运行的影响做一些分析,并提出防止透平油变质的措施。
1 汽轮机组概况
我厂使用的设备为上海汽轮机厂生产的C12-4.9/0.98型抽汽凝汽式汽轮发电机组。主要参数:主蒸汽压力4.9MPa,主蒸汽温度435℃,一级可调整抽汽0.98MPa。调速系统为全液压旋转阻尼式,一次脉冲油压、二次脉冲油压、一号脉冲油压及二号脉冲油压是对系统热电负荷、转速、抽汽压力进行自动或手动调节的4个主要参数。正常工况下,主油泵出口油压、调速油压、安全油压均为1.05MPa,机组从零负荷至额定负荷至Z大负荷,各参数的变化为:一次脉冲油压0.221MPa~0.238MPa,二次脉冲油压0.178MPa~0.098MPa~0.078MPa,一号脉冲油压0.06MPa~0.186MPa~0.258MPa,二号脉冲油压0.24MPa~0.176MPa~0.141MPa,润滑油压0.08MPa~0.15MPa,油温20℃~60℃。
2 油质恶化的原因
2.1 机组运行中油质概况
我厂机组在运行中调速系统出现轻微摆动现象,高、中压油动机出现过卡涩,主油泵入口油压、润滑油压逐步下降,但未低于设计值。在各轴承回油管路观视窗和前轴承箱观视窗发现有水珠存在,且飞溅的油雾呈白色。在大、小修中,发现主油箱底部、油箱滤网及回油管路末端有大量杂物,经外观物理分析,其主要成分为油水乳化物、保温粉尘、空气中的尘埃。这说明透平油油质已逐渐恶化。
2.2 油质恶化的原因
油质恶化主要是因为油质受到污染,污染主要来源是水分和油中含有的杂质。现就这两种污染源分析如下。
2.2.1 水污染的来源
(1)汽轮机前后轴封漏气窜入前后轴承箱,进入油系统。
(2)油系统密封不严,外界水分进入油系统。如:主油箱盖不严,油净化装置油箱盖不严,回油管路各观视窗、前轴承箱观视窗、调压器观视窗、高中压油动机观视窗不严等。
(3)油温低,溶解水析出,变成游离水。
(4)潮湿空气的冷凝。
(5)冷油器铜管泄漏。
2.2.2 杂质污染的来源
(1)油系统各部套如错油阀、油动机、油管路、各轴承轴瓦等相对转动或移动的部件摩擦产生了微小颗粒。
(2)油系统各部件密封件不严,外界空气尘埃、杂物进入系统。
(3)油质恶化和变质而成的乳化物、氧化物等。
(4)系统组装、调试、维修过程中留在系统中的杂物。
3 油质恶化对汽轮机安全稳定运行的影响
3.1 透平油中含水的危害
透平油中含水量过大,一方面导致油的破乳化时间较长,抗泡沫性能变差,进一步使油乳化,产生乳化物及油泥;另一方面,水分起着促进氧化的作用,使油的氧化安全性降低,而透平油氧化后,产生不溶性物质和有机酸,在轴承通道内及冷油器、过滤器、主油箱内形成胶质和油泥。
这些乳化物及胶泥的主要作用在于:
(1)进入轴承润滑系统的乳化液,有可能析出水分,破坏了正常油膜,增大部件摩擦,引起局部过热、轴承磨损、机组振动及锈蚀等。
(2)严重乳化的油,有可能沉积于调速、润滑油路中,致使油路通油不畅,造成调速系统油压不稳,工作点漂移。过大时,影响正常运行,也可造成冷油器热效率降低,各部滤网堵塞,转子轴颈磨损过大。
(3)乳状液会锈蚀有关金属部件如汽轮机调速系统部套、轴承和轴瓦的光滑表面,造成调速系统卡涩,负荷摆动,严重时引起汽轮机过负荷及调节保安系统失灵,造成汽轮机超速。
3.2 透平油中杂质的危害
我厂汽轮机的调速系统为全液压式,因此作为工作介质的透平油中含有杂质,一方面增大了机械磨损,另一方面会引起调速系统部套卡涩。
其危害主要是:
(1)杂质微粒在轴与轴承之间、油动机活塞与油缸之间、储油门与部套之间产生磨削作用,加剧这些部件的磨损,泄油量增大,工作失稳,在超负荷、低速运转或油的黏度降低、油膜变薄时,这种作用会加剧。
(2)杂质与高压油流一起冲刷部件表面和部件密封面,引起密封面作用降低,油压摆动。而调速系统中,各脉冲油压的正常调整变化量:一次脉冲油压为0.017MPa,二次脉冲油压为0.08MPa,一号脉冲油压为0.2MPa,二号脉冲油压为0.1MPa,其范围很小,所以微小的油压变化会引起系统较大的负荷摆动,甚至于超负荷。
(3)调速系统对汽轮机速度及负荷的控制是通过油压的变化来控制的,而油压的变化是由调速系统各部套中的蝶阀溢流间隙的变化来实现的。通常,这一间隙在0.5mm左右。另一方面系统中的主要控制元件如错油阀、危急遮断器、危急遮断油门、磁力断路油门等液压部件阀芯与阀体之间的过封度仅有1mm~2mm,所以油系统中的杂质含量过大,很容易引起这些部件卡涩,从而造成调速系统动作迟缓,负荷摆动。严重时,造成部套卡涩,机组失控,进而引起超速的严重事故。
4 改善透平油的措施
在汽轮机组发生的各类事件中,机组烧瓦及超速占事故总类中的20%左右。而这类事故发生的主要原因就是汽轮机油变质和油中含杂质。因此在原有系统的基础上,加强运行监护,提高维修质量,对系统进行必要的改造,是保证油的质量,进而保证机组长期安全稳定运行的必要条件,应该从以下3个方面入手,提高汽轮机油的运行质量。
4.1 合理控制主油箱负压
主油箱负压的存在,虽然保证了主油箱入口油压的稳定,有效地防止了主油泵断油并及时排出油箱产生的油雾,但同时在主油箱顶部及各回油管、前后轴承箱中形成负压,水分及杂质极易从这些部位进入油系统,因此在运行中要正确调整主油箱排油烟机挡板,控制主油箱负压在490Pa左右。
4.2 合理调整均压箱压力并控制汽封供汽压力
我厂均压箱压力的控制值设计为0.102MPa~0.118MPa,但运行的实践表明,该压力过高,在该压力下的汽封供汽量过大,必然会造成汽封漏汽量增大,进而使过多的蒸汽进入汽轮机前后轴承箱。经验表明,将均压箱的压力控制在0.05MPa左右,保持后汽封信号管有微量蒸汽冒出即可,Z大限度地阻止汽封蒸汽进入油系统。
4.3 精心操作
维修人员在维修油系统各部件时,特别是主油箱过滤器、油净化装置、油系统各观视窗、各轴瓦、前后轴承箱时,应精心操作,一方面要用正确的方法和程序对这些部件进行清理和维修;另一方面所有的密封面要加耐油密封硅胶,增大密封效果,防止水分及杂质从这些部位进入油系统。
4.4 在小大修中保持汽封齿的完整及间隙合理
要正确调整汽封的间隙。透平油中的水分70%来自于汽封齿的漏汽。因此,及时更换损坏的汽封齿,按设计要求保持汽封动静齿之间的间隙,可以大量降低汽封齿的漏汽量,有效防止蒸汽进入前后轴承箱。
4.5 改造汽轮机前后油档结构
油档作为汽轮机转轴和轴承箱壳体动静部分之间的密封件,其作用是防止轴承润滑油沿轴颈窜到轴承箱的外部,同时还能防止轴封漏汽时蒸汽和灰尘漏入轴承箱内。但是,由于加工和安装精度的限制使油档间隙比较大,在轴承负压的作用下,会有大量的水汽和杂质进入油系统。为了减少此类现象的发生,我们改装了两台机的一瓦和二瓦,采用HD系列活动式密封油档,分内、外环两部分,外环固定在原油档位置,内环在外环内轴向、径向均有间隙,通过防磨弹簧的作用使内环圆心始终与轴同心,内环内表面与轴表面之间形成强劲油膜,起到阻止油外漏及蒸汽漏入的作用,经试验证明,效果良好。
综上所述,透平油及其油系统作为汽轮机组动态调整的主要部分,在保证机组的安全稳定运行中起着至关重要的作用。在目前设计、制造和安装等环节达不到十全十美的情况下,我们从运行角度出发,对油系统进行上述分析,并采取了很多措施,通过这些措施,有效地保护了透平油的油质,从而保证了汽轮机调速系统和润滑系统的正常工作,进而保证了机组的安全稳定运行。
来源:《科技情报开发与经济》2008年第18卷第2期