潘克堅(jiān)

(上海電力建設(shè)啟動(dòng)調(diào)整試驗(yàn)所，上海 200031)

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汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)沖洗新方法

潘克堅(jiān)

(上海電力建設(shè)啟動(dòng)調(diào)整試驗(yàn)所，上海 200031)

介紹了適用于汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)沖洗的新方法——使用低參數(shù)的輔助蒸汽作為汽源，通過(guò)臨時(shí)管道連通輔汽聯(lián)箱及整個(gè)潤(rùn)滑油系統(tǒng)，對(duì)潤(rùn)滑油系統(tǒng)供油及回油管道進(jìn)行蒸汽沖洗。該方法能夠在潤(rùn)滑油系統(tǒng)沖洗第一階段快速有效帶走系統(tǒng)管道內(nèi)雜質(zhì)，在保證油沖洗效果的同時(shí)，節(jié)省油循環(huán)時(shí)間，降低沖洗油耗。將該方法應(yīng)用于某1 000 MW汽輪發(fā)電機(jī)組的基建調(diào)試的結(jié)果表明，它具有環(huán)保、省時(shí)、省油、沖洗效果好等優(yōu)點(diǎn)。

汽輪發(fā)電機(jī)組；潤(rùn)滑油系統(tǒng)；沖洗方法；輔助蒸汽

發(fā)電機(jī)組中，作為主要設(shè)備的蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)，其安全性和穩(wěn)定性直接影響機(jī)組的安全生產(chǎn)。根據(jù)已投產(chǎn)的發(fā)電機(jī)組在安裝、調(diào)試、生產(chǎn)過(guò)程中遇到的一系列技術(shù)問(wèn)題，其主要難題都圍繞轉(zhuǎn)子軸系，表現(xiàn)為振動(dòng)和瓦溫的異常，而這兩方面都與軸承潤(rùn)滑油相關(guān)。汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)主要用于軸承潤(rùn)滑、冷卻、調(diào)速和發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)密封，在機(jī)組安裝、檢修過(guò)程中由于各種原因?qū)е聺?rùn)滑油清潔度下降，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子軸頸磨傷，軸瓦及密封瓦鎢金磨損等現(xiàn)象，因此汽輪機(jī)油清潔度的好壞直接影響機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性[1-3]。

新建機(jī)組或大修機(jī)組應(yīng)進(jìn)行汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)沖洗，以確保潤(rùn)滑油系統(tǒng)的清潔度，而選擇何種油沖洗方式，則決定了油沖洗所需時(shí)間與效果。本文在分析傳統(tǒng)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)油循環(huán)沖洗方法不足的基礎(chǔ)上，提出了采用蒸汽沖洗的新方法，并對(duì)該方法的工程實(shí)用價(jià)值進(jìn)行了探討。

1　傳統(tǒng)潤(rùn)滑油系統(tǒng)沖洗方法

汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)管道沖洗通常分兩個(gè)階段，第一階段是潤(rùn)滑油不進(jìn)軸承座的外部管道沖洗；第二階段是所有正式潤(rùn)滑油系統(tǒng)管道內(nèi)循環(huán)沖洗[4-6]。新建機(jī)組的潤(rùn)滑油系統(tǒng)管道沖洗通常需要完成這兩個(gè)階段沖洗，而投運(yùn)機(jī)組大修后或停運(yùn)中沖洗則往往僅需完成第二階段工作即可。第一階段外部管道沖洗，通常不包括潤(rùn)滑油正式系統(tǒng)的油泵設(shè)備，而需采用臨時(shí)的大流量油泵并配套部分臨時(shí)管道。這個(gè)階段的沖洗是機(jī)組安裝調(diào)試過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是被認(rèn)為最不可控制的階段，只有第一階段沖洗油質(zhì)驗(yàn)收合格，才能進(jìn)入第二階段的正式油系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。第二階段是正式油系統(tǒng)全部投運(yùn)，軸承箱進(jìn)油，系統(tǒng)進(jìn)行帶正式泵內(nèi)循環(huán)運(yùn)行，對(duì)于所有機(jī)組來(lái)說(shuō)，工作流程基本一致。因此如何提高第一階段的油系統(tǒng)沖洗效果、縮短沖洗時(shí)間，是新建發(fā)電機(jī)組安裝調(diào)試及運(yùn)行管理工作的重點(diǎn)問(wèn)題。

對(duì)于潤(rùn)滑油系統(tǒng)第一階段外部管道沖洗，研究文獻(xiàn)很多，傳統(tǒng)的方法多是采用油或水作為介質(zhì)沖洗。最為常見(jiàn)的是應(yīng)用潤(rùn)滑油作為沖洗介質(zhì)[4-5,7]，采用交替變油溫沖洗工藝，依靠油循環(huán)的連續(xù)沖刷力及溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力帶走系統(tǒng)及管道內(nèi)的遺留雜質(zhì)，但是所有雜質(zhì)依然靠潤(rùn)滑油排油或者濾網(wǎng)清理時(shí)才能去除，工作耗時(shí)耗力，尤其是沖洗初期，雜質(zhì)多，工作量大，且整體沖洗效果欠徹底，圖1為第一階段采用大流量油循環(huán)沖洗的工藝流程。

圖1　潤(rùn)滑油系統(tǒng)第一階段沖洗工藝流程

其次是采用水洗或者酸洗沖洗工藝進(jìn)行油管道沖洗[8-10]，使用水基液體作為沖洗介質(zhì)，能夠一次性帶走管道內(nèi)的雜質(zhì)，且不需要進(jìn)行反復(fù)的人工清理，沖洗效果能滿足要求，但是酸洗會(huì)帶來(lái)額外的二次污染及環(huán)境污染。同時(shí)，臨時(shí)系統(tǒng)也相對(duì)復(fù)雜。

2　潤(rùn)滑油系統(tǒng)沖洗新方法

為了改進(jìn)潤(rùn)滑油沖洗的第一階段工藝，需采用新的沖洗方法。新的沖洗方法需要解決兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：一是能使管道雜質(zhì)能一次性徹底地從管道系統(tǒng)中去除；二是能使管道內(nèi)壁粘附的雜質(zhì)及制造殘留物等快速脫落剝離。解決好這兩個(gè)問(wèn)題，第一階段的油沖洗時(shí)間將會(huì)大大縮短，沖洗效果也會(huì)大幅改善并能保持長(zhǎng)久穩(wěn)定狀態(tài)，進(jìn)而確保第一階段的油沖洗過(guò)程可控。

潘克堅(jiān)：汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)沖洗新方法針對(duì)第一個(gè)問(wèn)題，可以通過(guò)提高沖洗能量入手；第二個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)增大管道冷熱交替變化的工況來(lái)實(shí)現(xiàn)。借鑒新建機(jī)組鍋爐及主蒸汽管道的蒸汽吹掃經(jīng)驗(yàn)，采用低壓蒸汽作為沖洗介質(zhì)，對(duì)潤(rùn)滑油管道進(jìn)行沖洗，考慮到潤(rùn)滑油系統(tǒng)管道的設(shè)計(jì)承受壓力和運(yùn)行工況，選定恰當(dāng)?shù)臎_洗蒸汽參數(shù)，制定相應(yīng)的暖管、沖洗、冷卻、再?zèng)_洗的沖洗工藝，提出潤(rùn)滑油管道系統(tǒng)蒸汽沖洗的新方法。

利用該方法，針對(duì)某1 000 MW汽輪發(fā)電機(jī)組開(kāi)展?jié)櫥凸艿老到y(tǒng)蒸汽沖洗新方法的應(yīng)用實(shí)踐。如圖2所示，該1 000 MW汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，由潤(rùn)滑油箱、交流潤(rùn)滑油泵、直流潤(rùn)滑油泵、頂軸油泵、排煙風(fēng)機(jī)、電加熱器、冷油器和雙聯(lián)過(guò)濾器等設(shè)備組成，從汽輪機(jī)方向看油管路為右側(cè)布置。潤(rùn)滑油泵直接從油箱吸油，潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)濾油器、冷油器及節(jié)流閥供至各個(gè)軸承，每個(gè)軸承的潤(rùn)滑油量可通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)整。

圖2　某型汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系潤(rùn)滑油系統(tǒng)

結(jié)合機(jī)組管道布置形式，設(shè)計(jì)了輔助蒸汽沖洗臨時(shí)管道系統(tǒng)。如圖3所示，采用接臨時(shí)蒸汽管道至潤(rùn)滑油油泵出口供油管道及回油管道，同時(shí)在軸瓦進(jìn)油處及回油處采用管道短接至沖洗排放母管，沖洗完畢的蒸汽對(duì)空安全排放(接一根直徑219 mm的臨時(shí)沖洗排放管至17 m窗外對(duì)空排放)。就近采用鄰機(jī)或其它輔助系統(tǒng)的低參數(shù)蒸汽，結(jié)合機(jī)組實(shí)際情況，蒸汽參數(shù)選擇控制為壓力0.8～1.0 MPa，溫度280～300 ℃。

圖3　潤(rùn)滑油沖洗系統(tǒng)

具體沖洗操作步驟如下：

a) 臨時(shí)管道系統(tǒng)安裝及檢查驗(yàn)收。

b) 沖洗蒸汽從8.6 m平臺(tái)處通過(guò)臨時(shí)管道從潤(rùn)滑油泵及頂軸油泵出口處接入潤(rùn)滑油管道系統(tǒng)，進(jìn)入汽輪機(jī)平臺(tái)潤(rùn)滑油母管，然后通過(guò)臨時(shí)管道排出，回油管道采用逆向沖洗的方式。

c) 在系統(tǒng)蒸汽沖洗前，應(yīng)進(jìn)行充分疏水、暖管，避免沖洗時(shí)管道發(fā)生劇烈振動(dòng)；同時(shí)檢查整個(gè)沖洗系統(tǒng)是否存在泄漏，若有則需消除后再繼續(xù)。

d) 暖管結(jié)束后，第一次進(jìn)行試吹，緩慢提高沖洗蒸汽壓力至設(shè)定值，同時(shí)檢查系統(tǒng)是否正常。

e) 正式?jīng)_洗。每次蒸汽沖洗時(shí)間為10～15 min，沖洗間隔時(shí)間為5～10 min，沖洗次數(shù)一般3～5次即可，最終視排放口汽水干凈為止。采用這種反復(fù)間隔沖洗和冷卻的方法，有利于管道雜質(zhì)脫落，通過(guò)蒸汽帶走。

f) 沖洗結(jié)束后臨時(shí)管道的恢復(fù)，對(duì)于系統(tǒng)部分死角，采用人工清理即可。

3　沖洗新方法效果及優(yōu)點(diǎn)分析

3.1沖洗效果分析

對(duì)機(jī)組實(shí)際沖洗效果進(jìn)行分析，與傳統(tǒng)的沖洗方法相比，蒸汽沖洗在沖洗時(shí)間、沖洗結(jié)果、蒸汽對(duì)管道的影響等方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

a) 沖洗時(shí)間方面，汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)采用輔助蒸汽為汽源的開(kāi)放式?jīng)_洗工藝，顯著縮短了潤(rùn)滑油管道系統(tǒng)第一階段的沖洗時(shí)間，加快了機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)整體沖洗周期，提升了機(jī)組進(jìn)入整套啟動(dòng)試運(yùn)的時(shí)間，縮短了機(jī)組整體安裝調(diào)試工期，對(duì)比于傳統(tǒng)大流量油循環(huán)沖洗工藝能夠節(jié)省5天時(shí)間。

b) 沖洗結(jié)果方面，對(duì)系統(tǒng)沖洗完畢后充油試運(yùn)后的油質(zhì)進(jìn)行第三方檢測(cè)，表1為檢測(cè)報(bào)告給出的沖洗完畢后100 mL油樣中不同粒徑范圍的顆粒數(shù)，按照美國(guó)航空航天工業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的NAS1638標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)秀，顆粒度標(biāo)準(zhǔn)為NAS4級(jí)，明顯優(yōu)于常規(guī)同類(lèi)機(jī)組采用油循環(huán)沖洗的NAS7級(jí)結(jié)果。

表1潤(rùn)滑油油質(zhì)報(bào)告

粒徑范圍/μm顆粒數(shù)/個(gè)5～15230315～2522025～503350～1003>1000

c) 對(duì)蒸汽沖洗后的管道進(jìn)行金相分析，結(jié)果表明：試驗(yàn)樣品微觀組織未產(chǎn)生變化，不會(huì)對(duì)后期使用產(chǎn)生安全隱患。

3.2沖洗優(yōu)點(diǎn)

通過(guò)在某臺(tái)1 000 MW汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)管道蒸汽沖洗中的實(shí)際運(yùn)用，與傳統(tǒng)大流量油循環(huán)沖洗方法的效果對(duì)比，該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

a) 管道雜質(zhì)清理徹底，油質(zhì)顆粒度標(biāo)準(zhǔn)高，沖洗效果好；

b) 節(jié)省系統(tǒng)沖洗時(shí)間，縮短了整臺(tái)機(jī)組安裝調(diào)試工期，有助于機(jī)組按期投產(chǎn)；

c) 節(jié)省大量沖洗用油，節(jié)約了耗油量；

d) 規(guī)避了酸液使用，減少了臟污油液的產(chǎn)生，有效緩解了處理污油及酸液的環(huán)境危害壓力，環(huán)保效果好。

4　結(jié)論

本文在分析傳統(tǒng)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)大流量油循環(huán)沖洗方法不足的基礎(chǔ)上，提出了采用蒸汽沖洗的新方法，闡述了具體的技術(shù)路線和實(shí)施步驟，采用壓力為0.8～1.0 MPa，溫度280～300 ℃的輔助蒸汽作為沖洗介質(zhì)，在某1 000 MW汽輪發(fā)電機(jī)組的基建調(diào)試過(guò)程中，開(kāi)展了工程實(shí)踐應(yīng)用，結(jié)果表明蒸汽沖洗新方法具有環(huán)保、省時(shí)、省油、沖洗效果好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)同類(lèi)新建機(jī)組安裝調(diào)試工作具有很好的借鑒參考作用。

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(編輯王朋)

New Method for Lubricant System Flushing of Steam Turbine Generator

PAN Kejian

(Shanghai Power Construction Test Institute, Shanghai 200031, China)

This paper introduces a new method suitable for lubricant system flushing of the steam turbine generator which uses auxiliary steam with low parameters as steam source and connects the auxiliary steam header and the whole lubricant system through temporary pipelines so as to carry out steam flushing for oil supply pipes and oil return pipes of the lubricant system. Compared with traditional methods, this new method can effectively and rapidly take away impurities in system pipes at the first flushing stage and at the time of ensuring oil flushing effect, it can save oil circulation time and decrease oil consumption for flushing.This method is applied in capital construction commissioning for one 1 000 MW steam turbine generators and results indicate that this method has advantages of environment protection, time saving, oil saving, good flushing effect, and so on.

steam turbine generator; lubricant system; flushing method; auxiliary steam

2016-01-18

2016-05-30

10.3969/j.issn.1007-290X.2016.09.005

TK263.8

A

1007-290X(2016)09-0023-04

潘克堅(jiān)(1962)，男，上海人。高級(jí)工程師，主要從事電廠汽輪發(fā)電機(jī)組和燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組調(diào)試技術(shù)實(shí)踐及發(fā)電新技術(shù)研究工作。