【摘要】在300MW汽輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試和試生產(chǎn)期間，常會(huì)發(fā)生機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水的現(xiàn)象，造成這一現(xiàn)象的原因很多，采用因素分析法，逐步對(duì)機(jī)組的制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、設(shè)計(jì)等各環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，最終找出造成這一現(xiàn)場(chǎng)的最主要原因，確保大型汽輪發(fā)電機(jī)組安全生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)；潤(rùn)滑油；進(jìn)水；軸封系統(tǒng)

一、引言

目前，在新建國(guó)產(chǎn)300MW亞臨界汽輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試和試生產(chǎn)期間，常發(fā)現(xiàn)機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行一段時(shí)間后汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水、潤(rùn)滑油乳化現(xiàn)象。作為向汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)軸承提供潤(rùn)滑、冷卻和機(jī)組調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)動(dòng)力的介質(zhì)，其進(jìn)水乳化的程度直接影響著汽輪機(jī)的安全，因此控制汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水、防止?jié)櫥腿榛潜ＷC現(xiàn)代大型汽輪發(fā)電機(jī)組安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。

二、事故現(xiàn)象

某電廠300MW 汽輪機(jī)組在運(yùn)行過程中，經(jīng)過一次負(fù)荷急劇下降恢復(fù)正常運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)大機(jī)潤(rùn)滑油箱油位異常升高，在不到一天的時(shí)間，油箱油位升高10cm，通過檢查發(fā)現(xiàn)大機(jī)油箱中潤(rùn)滑油上部浮有一層油花；汽輪機(jī)軸承油位觀察窗上部有一層油花，油色呈乳白色；油中有水后潤(rùn)滑油壓有所下降；軸瓦溫度有所上升；油凈化器疏水量增大，外掛大功率真空濾油機(jī)后才控制油位上升趨勢(shì)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著機(jī)組負(fù)荷的變動(dòng)，潤(rùn)滑油箱油位也產(chǎn)生較大波動(dòng)。

三、系統(tǒng)介紹

（一）潤(rùn)滑油系統(tǒng)

國(guó)產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)主要由汽輪機(jī)主軸驅(qū)動(dòng)的主油泵、冷油器、頂軸裝置、盤車裝置、排煙系統(tǒng)、油箱、潤(rùn)滑油泵、事故油泵、濾網(wǎng)、加熱器、油位指示器、閥門、逆止門、各種規(guī)格不銹鋼管道及監(jiān)測(cè)儀表等構(gòu)成。向汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)軸承提供潤(rùn)滑油和調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的壓力油。

（二）軸封系統(tǒng)

軸封系統(tǒng)的主要作用是為了防止蒸汽沿高、中壓缸軸端向外泄汽，同時(shí)防止蒸汽竄入軸承座導(dǎo)致潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水；防止空氣漏入汽缸破壞機(jī)組真空。因此在運(yùn)行、調(diào)試期間，軸封系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)是主機(jī)潤(rùn)滑油進(jìn)水主要原因之一。

汽輪機(jī)組軸封系統(tǒng)（包括汽動(dòng)給水泵的小汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)）采用具有自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置（調(diào)整軸封供汽壓力）的閉式軸封系統(tǒng)，它是由軸端汽封、供汽母管壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)、軸封加熱器、減溫器以及有關(guān)管道組成的閉式軸封系統(tǒng)。300MW機(jī)組采用自密封汽封系統(tǒng)，即機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，由高、中壓缸軸端汽封的漏汽經(jīng)噴水減溫后作為低壓軸端汽封供汽的汽輪機(jī)汽封系統(tǒng)，多余漏汽經(jīng)溢流站溢流至低壓加熱器或凝汽器。

300MW機(jī)組軸封系統(tǒng)的供汽汽源站由高壓閥門站、低壓（冷再熱蒸汽）閥門站、輔助蒸汽閥門站、溢流蒸汽閥門站等四個(gè)閥門站參與調(diào)節(jié)（圖1）。同時(shí)，軸封系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了旁路自動(dòng)調(diào)壓裝置，運(yùn)行中如軸封供汽壓力過高，溢流閥將自動(dòng)開大把部分軸封用汽引入凝汽器以降低供汽壓力到合適，反之則自動(dòng)關(guān)小溢流閥。

四、原因分析

根據(jù)機(jī)組各系統(tǒng)及運(yùn)行原理分析，汽輪機(jī)潤(rùn)滑油已進(jìn)水乳化主要有以下幾種原因：（1）外部原因造成油箱中進(jìn)水：補(bǔ)油中含水量大；油箱頂部蓋板未蓋好，潮濕的空氣進(jìn)入油箱，空氣中的水分被油吸收；（2）潤(rùn)滑油冷油器內(nèi)部管束內(nèi)漏；（3）氣缸接合面變形，密封不嚴(yán)密，造成蒸汽泄漏進(jìn)入軸承室；（4）油箱排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行不正常，造成主油箱負(fù)壓過大；（5）由于運(yùn)行、安裝等原因造成軸封漏汽大，同時(shí)軸承油檔的間隙大，蒸汽泄漏進(jìn)入軸承室；（6）為了維持機(jī)組真空度，需要加大軸封供氣，這樣會(huì)使軸封漏氣增加，不能完全回到冷凝器中，通過軸承箱的油檔進(jìn)入潤(rùn)滑油中。

為掌握汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的工作狀況，分析所存在問題的根本原因，我們由簡(jiǎn)入繁，從最容易排除的因素分析入手：（1）通過現(xiàn)場(chǎng)檢查和對(duì)新油進(jìn)行化驗(yàn)，排除由外部原因造成油箱中進(jìn)水的可能；也排除了氣缸接合面變形，密封不嚴(yán)密，造成蒸汽泄漏進(jìn)入軸承室可能。（2）冷油器管束泄漏。一般情況冷油器管泄漏不會(huì)造成油中進(jìn)水而是油進(jìn)入冷卻水中，因?yàn)橐话阌蛪菏歉哂谒畨旱模捎诓僮鞑划?dāng)可能會(huì)使冷油器先進(jìn)水后通油，但這種油中水份大只是暫時(shí)的，如果存在泄漏，更多是表現(xiàn)為油位下降。（3）對(duì)油箱排煙風(fēng)機(jī)的進(jìn)口風(fēng)門進(jìn)行調(diào)整，保證汽輪機(jī)回油系統(tǒng)處于微正壓狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)油位的上升速度得到一定控制，但仍需要外掛真空濾油機(jī)才能保證油箱的正常油位，因此判斷油箱排煙風(fēng)機(jī)出力過大，造成潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水不是最主要原因。（4）檢查安裝過程的施工驗(yàn)收記錄，軸封間隙是按照廠家要求取下限進(jìn)行調(diào)整的，先暫定排除高壓端軸封間隙調(diào)整過大的可能；根據(jù)軸封系統(tǒng)蒸汽進(jìn)入潤(rùn)滑油系統(tǒng)與汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷有關(guān)原理：在汽機(jī)開始啟動(dòng)或低負(fù)荷時(shí)，所有汽缸內(nèi)的壓力低于大氣壓力，汽封蒸汽通過軸封母管送入軸封供汽腔室（X腔室），一部分通過汽封片進(jìn)入汽缸，另一部分進(jìn)入另一側(cè)的軸封漏汽腔室（Y腔室）。

漏汽腔室由于汽封蒸汽冷凝器（軸封加熱器及軸加風(fēng)機(jī)）的作用，始終保持低度負(fù)壓，其腔室內(nèi)的蒸汽與空氣的混和物通過連接管道進(jìn)入汽封蒸汽冷凝器。當(dāng)高中壓合缸的排汽壓力超過供汽腔室的壓力時(shí)，大約在機(jī)組10%負(fù)荷時(shí)，高壓缸的汽封蒸汽就能自給，在大約25%負(fù)荷時(shí)，中壓缸的汽封就能自給。這時(shí)，蒸汽由供汽腔室排出進(jìn)入軸封母管，蒸汽再?gòu)哪腹苓M(jìn)入低壓汽封裝置，過量的蒸汽通過溢流閥流向凝汽器。當(dāng)負(fù)荷增至60%時(shí)，高中壓缸軸端漏入供汽母管的蒸汽超過低壓缸軸端汽封所需的供汽量，供汽母管壓力升至0.13MPa時(shí)，所有供汽站的調(diào)節(jié)閥自動(dòng)關(guān)閉，溢流站調(diào)節(jié)閥自動(dòng)打開，汽封系統(tǒng)進(jìn)入自密封狀態(tài)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組隨著機(jī)組負(fù)荷的變動(dòng)，潤(rùn)滑油箱油位也產(chǎn)生較大波動(dòng)的再次，初步確定大機(jī)油箱油位異常與軸封系統(tǒng)的調(diào)整有很大關(guān)系。

五、事故處理

在現(xiàn)場(chǎng)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油已進(jìn)水乳化問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行逐一排除后，為掌握汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)的工作狀況，分析所存在問題的根本原因，進(jìn)行了軸封系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，主要是進(jìn)行改變軸加風(fēng)機(jī)出力、改變軸封供汽壓力和不同工況下的真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，以取得軸加風(fēng)機(jī)出力、軸加真空、軸封供汽壓力、軸封加熱器凝結(jié)水進(jìn)出口溫度及主機(jī)真空之間的相互關(guān)系，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析：

1．軸加風(fēng)機(jī)出力直接影響軸加真空度。因?yàn)槠啓C(jī)軸封汽進(jìn)入軸封加熱器殼側(cè)，被由管側(cè)進(jìn)入的主凝結(jié)水冷卻凝結(jié)后疏至凝汽器，而不凝結(jié)的氣體被冷卻后由軸加風(fēng)機(jī)排入大氣，維持了軸加殼側(cè)的真空。通過分析：軸封加熱器殼側(cè)的真空隨著軸加風(fēng)機(jī)容量的增大而提高，當(dāng)風(fēng)機(jī)出力增大到一定程度后就不再對(duì)軸加真空有明顯的影響。

2．低壓缸軸封冒汽與軸加供汽壓力、軸加真空度直接相關(guān)。當(dāng)機(jī)組的軸封供汽壓力過高時(shí)，低壓缸軸封將冒汽運(yùn)行，軸封汽就較多地竄入軸承潤(rùn)滑油中，導(dǎo)致機(jī)組油中帶水，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全運(yùn)行。由此，機(jī)組的軸封供汽壓力要受到限制，不能超出廠家要求的上限。盡管如此，一旦運(yùn)行操作稍有不當(dāng)，仍時(shí)常出現(xiàn)潤(rùn)滑油油中帶水，尤其是變工況運(yùn)行時(shí)問題更為突出。

3．汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性與軸封供汽壓力大小直接相關(guān)，汽

輪機(jī)真空度隨軸封供汽壓力的增大而提高，汽輪機(jī)真空度且與軸封加熱器真空有關(guān)。軸封加熱器真空很低時(shí)，軸封供汽壓力的變化對(duì)主機(jī)真空的影響也很大。分析認(rèn)為，當(dāng)軸封供汽不能將低壓缸兩端軸封封住，大量空氣由此漏入真空系統(tǒng)導(dǎo)致系統(tǒng)真空降低，隨著軸加風(fēng)機(jī)出力的增大，軸封加熱器真空的提高，其軸封壓力大小對(duì)主機(jī)真空的影響已很小，且都能維持高度真空。原則是在能維持系統(tǒng)真空的要求盡量降低軸封供汽壓力，減少油系統(tǒng)進(jìn)水的可能性，因此可以通過增加軸加風(fēng)機(jī)出力達(dá)到目的。根據(jù)廠家設(shè)計(jì)要求，在維持軸封加熱器壓力在-5KPa（g）左右時(shí)，降低軸封供汽壓力，很好地解決了潤(rùn)滑油進(jìn)水的問題。

六、結(jié)論

綜上所述，汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)狀況不僅對(duì)機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要，也是機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水的重要原因，為確保該系統(tǒng)正常運(yùn)行必須選擇足夠的軸加風(fēng)機(jī)出力、維持軸封加熱器的真空度、調(diào)整合理的軸封供汽壓力，最終在調(diào)試、運(yùn)行中找到一個(gè)合理的參數(shù)區(qū)間是消除了汽輪機(jī)軸封冒汽、解決潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水現(xiàn)象的重要手段。