郝云馮

（湖北省電力建設(shè)第二工程公司，湖北武漢 430074）

YCR-Ⅲ-7780型油凈化裝置進(jìn)油系統(tǒng)異常原因分析及處理

郝云馮

（湖北省電力建設(shè)第二工程公司，湖北武漢 430074）

通過分析某廠YCR-Ⅲ-7780型油凈化裝置不能正常投運(yùn)的原因，提出了相應(yīng)的處理方案，取得了良好的效果。

電廠；油凈化裝置；透平油

0 前言

高速旋轉(zhuǎn)的的汽輪機(jī)，其動(dòng)靜部分必須留有一定的間隙，為了減小泄漏，必須安裝防止蒸汽泄漏的裝置來提高汽輪機(jī)的工作效率，這種裝置通常稱為汽封。由于汽封間隙的存在，部分蒸汽不可避免地會(huì)從汽封處泄漏出來，通過油封進(jìn)入軸瓦，從而進(jìn)入油系統(tǒng)，當(dāng)泄漏量比較大時(shí)，如果透平油內(nèi)水分不能夠得到及時(shí)的去除，透平油就會(huì)產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，油質(zhì)受到破壞。油凈化裝置可以有效去除透平油中的水分及固體顆粒，提高油質(zhì)水平，確保機(jī)組的正常安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 系統(tǒng)簡介

某4×300 MW機(jī)組的油凈化裝置采用楊中市中能電力設(shè)備制造廠生產(chǎn)的YCR-Ⅲ-7780型油凈化裝置，其凈化能力達(dá)到7 800 L∕h，凈化后的潤滑油含水率≤0.03%，過濾精度為＞25μm雜質(zhì)無，5～15μm雜質(zhì)去除率＞98%，凈化后油樣等級達(dá)到NSA標(biāo)準(zhǔn)T級，SAE標(biāo)準(zhǔn)4級。透平油系統(tǒng)油凈化裝置原理圖如圖1所示。

圖1 油凈化裝置原理圖

油從主油箱來，進(jìn)入油凈化裝置腔室B底部，油通過多層透析層，由下向上運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中，水由于比油重，在重力的作用下通過透析板向下流入油凈化裝置底部，而油由于比水輕，在浮力的作用下則向上運(yùn)動(dòng)漫過隔板進(jìn)入另一腔室C中，被油泵抽走。凈化油箱外的自動(dòng)排水器與凈化油箱相連通，自動(dòng)調(diào)節(jié)器為一根中空的絲桿，可以調(diào)整深度，凈化油箱內(nèi)部的油水總深度是確定的，在凈化油箱底部預(yù)先裝一定高度的水，在連通管的作用下，通過調(diào)整自動(dòng)排水器的深度，使凈化油箱內(nèi)的油、水位和凈化油箱外的自動(dòng)排水器水位達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)，當(dāng)油中析出水分時(shí)，凈化油箱內(nèi)的水位高于設(shè)計(jì)值，則凈化油箱內(nèi)的油水總壓力大于凈化油箱外的自動(dòng)排水器水位，凈化油箱底部的水份在壓力的作用下，進(jìn)入通過自動(dòng)排水器的中孔溢出，排到地溝，直到凈化油箱內(nèi)的水位達(dá)到設(shè)計(jì)值為止。

2 存在的問題

該廠4臺機(jī)組油凈化裝置在運(yùn)行過程中，多次出現(xiàn)油凈化裝置的進(jìn)油管無來油，導(dǎo)致油凈化系統(tǒng)不能投運(yùn)的現(xiàn)象，為了保證油質(zhì)，不得不外接臨時(shí)濾油機(jī)濾油，造成了物力和人力資源的浪費(fèi)，同時(shí)也增大了漏油的風(fēng)險(xiǎn)。

3 原因分析

油凈化裝置系統(tǒng)圖如圖2所示，透平油從主油箱內(nèi)通過—流量控制器進(jìn)入到油凈化裝置，凈化后的透平油通過—齒輪油泵輸送回主油箱。其中流量控制器的安裝位置略高于主油箱最低設(shè)計(jì)油位，在連通管的作用可以使主油箱的透平油在重力的作用下自動(dòng)進(jìn)入油凈化裝置，在主油箱油位過低時(shí)，可以自動(dòng)關(guān)閉，從而確保主油箱運(yùn)行油位維持在安全高度以上。

圖2 油凈化裝置系統(tǒng)圖

檢修人員首先懷疑是流量控制器的安裝位置過高，主油箱中的油位低于流量控制器進(jìn)油管的高度，導(dǎo)致流量控制器的進(jìn)油管無來油。檢修人員在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下作了一些現(xiàn)場測量。如圖2所示，現(xiàn)場的測量結(jié)果：H1=500 mm，H2= 780 mm，H2-H1=280 mm。根據(jù)連通器原理，油凈化裝置進(jìn)油管應(yīng)該有油流出。為了查清楚進(jìn)油管不出油的原因，檢修人員往主油箱中適量加油，當(dāng)加油至H1=360 mm，既ΔH靜=H2-H1=420 mm時(shí)，油凈化裝置進(jìn)油管開始有油流出，由于油凈化裝置本身有一定的容量，此時(shí)主油箱油位也慢慢下降，最終穩(wěn)定在H1=420 mm左右位置，即ΔH動(dòng)= H2-H1=360 mm，此時(shí)系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)。在整個(gè)試驗(yàn)過程中，流量控制器的排空閥始終開啟，且往主油箱中加油至H1=420 mm時(shí)，油凈化裝置進(jìn)油管并沒有油流出現(xiàn)。

針對這種情況，檢修人員根據(jù)主油箱結(jié)構(gòu)和透平油運(yùn)行情況等幾個(gè)方面分析了原因。

主油箱內(nèi)介質(zhì)流向示意圖如圖3所示，整個(gè)主油箱由中間隔板分為回油區(qū)和非回油區(qū)兩個(gè)區(qū)域，套裝油管內(nèi)的透平油通過回油區(qū)的兩個(gè)回油濾網(wǎng)，由中間隔板底部靠B側(cè)的一個(gè)孔M流進(jìn)非回油區(qū)。顯而易見，在回油區(qū)，透平油整體上是由A側(cè)流向B側(cè)（假設(shè)此流速為V1）。

圖3 主油箱內(nèi)介質(zhì)流向示意圖

套裝油管內(nèi)的透平油從12 m層沿回油套管以極高的流速落到大約3 m層的主油箱回油區(qū)，并沿回油通道旋轉(zhuǎn)流入油箱時(shí)，由于透平油的粘性，必將帶動(dòng)油箱回油區(qū)的透平油隨之旋轉(zhuǎn)，在點(diǎn)C處形成一個(gè)垂直于油凈化裝置取油管方向的的流速V2。這樣在點(diǎn)C處形成一個(gè)較復(fù)雜的流場。由于取油口的管道方向與x軸同向，可以看作沿y和z方向流動(dòng)流體的法線，而流體沿法線方向的壓強(qiáng)梯度為0，故此處的流場可簡化為沿x方向的一維流動(dòng)，且流體流動(dòng)的方向與油凈化裝置的進(jìn)油方向相反。假設(shè)此處的流速為V1。

這種情況類似于測量一條管道內(nèi)流體壓力，對于壓力取樣管道管口與流體流動(dòng)方向的不同，分別對應(yīng)著不同的P值。壓力取樣管道管口在不同流體流動(dòng)方向下的P值示意圖如圖4所示。

通過現(xiàn)場測量還發(fā)現(xiàn)，在機(jī)組運(yùn)行過程中，主油箱回油區(qū)的油位與非回油區(qū)的油位之間存在一個(gè)油位差△h1（回油區(qū)油位高），現(xiàn)場測量結(jié)果△h1＝230 mm。這說明透平油在由回油區(qū)穿過濾網(wǎng)進(jìn)入非回油區(qū)時(shí)要損失一部分壓頭△H1。由于透平油在由回油區(qū)穿過濾網(wǎng)進(jìn)入取油口C時(shí)，也必然要一部分壓頭△h1，這一部分損失的壓頭大小大致應(yīng)該和△h1相近。即：△h1＝△H1＝230 mm。

圖4 壓力取樣管道管口在不同流體流動(dòng)方向下的P值示意圖

油在管道中流動(dòng)時(shí)，由于透平油粘度較大，還有一部分沿程能量損失hf：

油由管道進(jìn)入流量控制器時(shí)，由于截面的突然擴(kuò)大，還有一個(gè)局部損失hj：

式中A1為管道截面積，A2為流量控制器的截面積，V為流體在管道內(nèi)的流速。

如圖2所示，油凈化裝置的取油口C點(diǎn)位于回油區(qū)A側(cè)，靠近回油濾網(wǎng)處的主油箱箱壁上?，F(xiàn)在，取油凈化裝置取油口處的截面C作為研究對象，對點(diǎn)C作x軸方向的受力分析，假設(shè)C點(diǎn)處靠主油箱側(cè)的壓力為P+，C點(diǎn)處靠流量控制器側(cè)的壓力為P-，P1為主油箱上部壓力，P2為流量控制器上部壓力，h1為主油箱相對油位，h2為流量控制器相對油位，如圖2所示，則有：

由于閥門1是始終處于開啟狀態(tài)，即流量控制器的上部和主油箱上部是相連通的，即有：

要使流體在流量控制器和主油箱之間的連通管內(nèi)開始流動(dòng)，必須有：

把式（6）、（7）、（8）代入式（9），即有

當(dāng)△h靜滿足式（10）式要求時(shí)，透平油就可以通過流量控制器與主油箱之間的連通管道進(jìn)入油凈化裝置，根據(jù)實(shí)際測量，當(dāng)△h靜≥420 mm時(shí)，流量控制器中有透平油流動(dòng)，既要想保證油凈化裝置開始投入正常運(yùn)行，必須保證主油箱和流量控制器之間的液位高差△h靜≥420 mm。

當(dāng)油凈化裝置開始投入正常運(yùn)行時(shí)，流量控制器內(nèi)的透平油開始流動(dòng)，如圖3所示，此時(shí)C點(diǎn)有一個(gè)沿-X方向的流體流速V，則點(diǎn)C處沿X方向的V1必然在減小，而且隨著流體的不斷流動(dòng)，hj、hf也會(huì)有一個(gè)逐漸減小的過程，最后趨向于穩(wěn)定在一個(gè)比較小的數(shù)值。

同時(shí)在流量控制器中，當(dāng)出油管的油在重力作用下流走時(shí)，流量控制器內(nèi)上方的油就向下流動(dòng)以來補(bǔ)充，流量控制器內(nèi)流體壓力示意圖如圖5所示。此時(shí)E面在P2的作用下有下降的趨勢。但因?yàn)榱髁靠刂破髋c主油箱頂部之間的連通管較小，圓周與面積比4πD∕πD2＝4∕D較大，透平油與該連通管子之間產(chǎn)生一個(gè)比較大的向上粘滯力P3，此時(shí)公式（7）變?yōu)椋?/p>

圖5 流量控制器內(nèi)流體壓力示意圖

即P-減少。把式（6）、（11）、（8）代入式（9），即有

相對于油凈化裝置投入的初期階段，V1、hf、hJ都有一定程度的下降，所以△h動(dòng)比△h靜要小。所以在油凈化裝置正常投運(yùn)后，即使主油箱和流量控制器之間的液位高差＜420 mm，油凈化裝置進(jìn)油管道依舊有油流出，即油凈化裝置就能夠正常運(yùn)行。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際測量結(jié)果顯示：當(dāng)油凈化裝置在運(yùn)行狀態(tài)下，只要維持主油箱和流量控制器之間的液位高差△h動(dòng)≥360 mm，油凈化裝置就能夠正常運(yùn)行。

4 對策分析

以上通過理論結(jié)合實(shí)際分析了油凈化裝置進(jìn)油系統(tǒng)異常現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，可以有以下幾種方案來消除油凈化裝置進(jìn)油系統(tǒng)運(yùn)行不正常的缺陷。

（1）降低h2

降低h2，則△h靜可以得到提高，但是必須通過反復(fù)試驗(yàn)來確定h2的最恰當(dāng)位置，當(dāng)h2的數(shù)值過低時(shí)，可能造成主油箱的透平油大量進(jìn)入油凈化裝置，造成主油箱內(nèi)油位過低，會(huì)給機(jī)組帶來不安全因素。

（2）提高h(yuǎn)1

提高h(yuǎn)2也是提高△h靜的一個(gè)途徑，由于主油箱的容積是不變的，在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，大量透平油在系統(tǒng)中循環(huán)，此時(shí)的h1運(yùn)行比較低，當(dāng)機(jī)組停止運(yùn)行后，油系統(tǒng)不再運(yùn)行，運(yùn)行過程中流動(dòng)在軸承座、管道等處中的大量透平油進(jìn)入主油箱，此時(shí)的H1停運(yùn)會(huì)比有h1運(yùn)行一個(gè)較大的提高，如果h1運(yùn)行調(diào)整不當(dāng)，當(dāng)油系統(tǒng)停運(yùn)后，h1停止比較高，可能會(huì)造成主油箱漫油事件的發(fā)生。

（3）對油凈化裝置取油口做適當(dāng)變更，使從套裝油管內(nèi)落下的透平油流動(dòng)方向與進(jìn)入流量控制器的流體方向一致，增大P+，此時(shí)式（6）變更為：

式（10）變更為：

為了實(shí)現(xiàn)套裝油管內(nèi)落下的透平油流動(dòng)方向與進(jìn)入流量控制器的流體方向一致的目標(biāo)，可以在油凈化裝置取油口處加裝彎頭，油凈化裝置取油口處加裝彎頭方案1、2分別如圖6、7所示。

圖6 取油口加裝彎頭方案1

圖7 取油口加裝彎頭方案2

由于套裝油管內(nèi)落下的透平油的數(shù)量和方向都是在不斷的變化中，所以油凈化裝置進(jìn)油點(diǎn)C處于一個(gè)復(fù)雜的流場中，V1的方向和數(shù)值也復(fù)雜多變，具有諸多不確定影響因素，變更后的結(jié)果是否符合理論計(jì)算值，還有待實(shí)際工況下的反復(fù)驗(yàn)證。

（4）降低△h1

由于濾網(wǎng)的存在，透平油在從回油區(qū)穿過濾網(wǎng)進(jìn)入非回油區(qū)時(shí)必然要損失一部分壓頭△h1，當(dāng)機(jī)組剛投產(chǎn)或者大修后，不可避免的會(huì)有部分異物進(jìn)入油系統(tǒng)，含有雜質(zhì)的透平油，在經(jīng)過濾網(wǎng)時(shí)，雜質(zhì)被濾網(wǎng)所攔截，濾網(wǎng)的過濾能力會(huì)降低，壓頭損失△h1必然會(huì)提高，所以要經(jīng)常監(jiān)視主油箱回油區(qū)和非回油區(qū)的液位差，一旦發(fā)現(xiàn)異常變化，就要及時(shí)清理濾網(wǎng)，降低△h1。

（5）調(diào)整油凈化裝置運(yùn)行方式。

如圖3所示，在油系統(tǒng)停止運(yùn)行后，此時(shí)，h1很大，可以先開啟閥門1，待流量控制器中充滿油，然后關(guān)閉閥門2，關(guān)閉閥門1，保證主油箱至閥門2的這段管道內(nèi)充滿透平油。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，打開閥門2，保證閥門1處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)P2≈0，P-可以得到很大的降低，也就可以確保油凈化裝置的正常投運(yùn)。

5 處理效果

檢修人員根據(jù)以上的對策分析，先在停機(jī)的狀態(tài)下用交流油泵試驗(yàn)第5種處理措施。在流量控制器中充滿油，關(guān)閉閥門1和閥門2，開啟交流油泵，整個(gè)油系統(tǒng)投入到運(yùn)行中，實(shí)際測量主油箱液位距離油箱頂部距離H1=420 mm，然后啟動(dòng)油凈化裝置，依次打開閥門1和閥門2，發(fā)現(xiàn)油凈化裝置能夠正常工作。在正常運(yùn)行的機(jī)組中對這種方案進(jìn)行了試驗(yàn)，油凈化裝置也能夠正常工作。于是在隨后的運(yùn)行規(guī)程中對油凈化裝置的運(yùn)行方式做了如下修改“油系統(tǒng)停運(yùn)后，先開啟流量控制器排空閥，待流量控制器中充滿油，再關(guān)閉流量控制器出口閥和流量控制器排空閥。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)油凈化裝置后，先打開流量控制器出口閥，待油凈化裝置進(jìn)油管有油流出后，再開啟流量控制器排空閥?！?/p>

同時(shí)要求定期檢查監(jiān)視主油箱回油區(qū)和非回油區(qū)的液位差，一旦發(fā)現(xiàn)異常變化，就要及時(shí)清理濾網(wǎng)，降低△h1。

6 結(jié)束語

經(jīng)過以上的改進(jìn)，油凈化裝置進(jìn)油管無來油的缺陷得到消除，油凈化裝置不能正常投運(yùn)的缺陷得到了徹底的根除。由于第1、2、3種方案均需要倒空主油箱內(nèi)積油，用蒸汽吹掃干凈，且在油系統(tǒng)上動(dòng)火屬于高危險(xiǎn)性工作，必須采取特殊的安全措施，不適合在投運(yùn)的機(jī)組中做調(diào)整，建議在日后的大修工作中進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。

The Analysis and Treatment of YCR-Ⅲ-7780 Oil Purification Plant Feed System Anomaly

HAO Yun-feng
（Hydro Electric Power System Engineering Company，Wuhan 430074，China）

Through the analysis of YCR-Ⅲ-7780 type oil purification plant operation anomaly，puts forward the corresponding treatment scheme and achieved good effect.

power plant；oil purification plant；turbine oil

TM621.7

A

1009－9492(2014)04－0159－05

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.04.042

郝云馮，男，1975年生，湖北廣水人，大學(xué)本科，高級工程師。研究領(lǐng)域：電力設(shè)備安裝、檢修。已發(fā)表論文19篇。

(編輯：王智圣)

2013－10－22