200MW机组润滑油净化装置改造

全国火电２００ＭＷ级机组技术协作会第二十三届年会论文集

２００ＭＷ机组润滑油净化装置改造

徐波

（镇海发电有限责任公司）

摘要：汽轮发电机组的油系统主要是用来润滑和冷却支持轴承、推力轴承，在氢冷发电机中汽轮机油还用于密封氢气，有些机组调速保安系统也用汽轮机透平油作为工作介质。汽轮机油在运行过程中套混入汽、水和其它机械杂质而使油质运渐变筇，直接影响到汽轮机润滑油乐统、氢气密封曲系挠、调节保安系统能否正常工作．因此，在运行中保持汽轮机油系统的良好油质是发电设备安全、经济远行的前提。本文主要论述了汽轮机油质的重要性度其污染产生的原因，以厦镇电公司＃３机油净化装置改造情况．

关键词；汽轮机油乳化机械杂质油净化

１镇电公司油净化装置现状

我公司二、三期为四台北京重型电机厂生产的２００ＭＷ汽轮发电机组，各配有一套ＧＬＳ０００型ＧＬ０１．ＳＹ在线运行油净化装置。过滤汽轮机透平油运行中的杂质和水分，以确保油系统内的透平油品质达到设备设计要求ｉ但该套装置在运行中存在以下缺点：

１１操作复杂

在运行中投运此套装置时主油箱需较高油位，停机时容易发生主油箱满油溢出事故，已发生好几次此类事故。该装置滤水时如果沉淀室无水，则要加承，否则会产生跑油。自动化程度低，不能做到定时、定期自动排水、排污。装置的油位及净化流量通过输油泵再循环阀控制，如需足够流量的透平油经过油挣化装置并保持固定的油净化油位调节比较困难。

１．２滤水能力差

由于该装置滤水是根据油水比重差沉淀油中的游离水来实现，而实际上，因机组轴封漏汽较大，由于轴封汽温度相对较高，进入轴承箱后迅速使透平油乳化。在运行中被乳化油内的含水量相当大，这部分被乳化油内的水，油净化装置无能力过滤掉（无破乳化能力），从而无法保证透平油油质，主油箱内油质含水量为５００ｐｐｍ。

１３过滤机械杂质能力差

汽轮机油系统中的油经过沉淀室内的多层分离两进行过滤后（主要是水分和大颗粒杂质），再进入过滤室内的布袋进行过滤，晟后流入贮藏室。但经过油质化验后发现进入油系统的微小杂物仍较多，过滤机械杂质能力还是很差，效果不是十分明显。每次大修检修主油箱和油净化装置发现其底部都积累了大量的油泥杂质。

２油质污染对汽轮机设备的影响

油质发生乳化会使润滑油的粘附性不好，油对磨擦面的附着力不够，油膜受到破坏，转子轴颈就可能和轴承的轴瓦发生干磨擦，使轴瓦烧损，机组强烈振动，甚至毁机。且汽轮机在运行中，４６

润滑油需要带走大量的转子轴颈与轴承滑动磨擦所产生的热量，高温蒸汽通过汽轮机转子上的动叶片等部件传导到轴颈上的热量，以及发电机因转子电流过大发热和磁铁发热经发电机转子传递到轴颈处的热量。如果汽轮机油乳化，其乳化液沉积于油循环系统中，妨碍油的顺畅流动，使供油不足，影响散热，轴承与轴颈处温度不能控制在规定值内，易引起轴承烧瓦事故。

汽轮机油乳化，将使调节、保安系统中的滑阀等部件锈蚀。造成卡涩，降低了动作的灵敏度，严重时，还会引起调节、保安装置拒动。镇电公司＃５机在９９年９月开机进行的超速试验时，机组转速升至３３６０ｒ／ｒａｉｎ，危急遮断器不动作。停机后将危急遮断器解体，发现４１、４２危急遮断器撞击子锈蚀严重。其主要原因就是油中含水太多，使油质发生乳化引起。虽然，公司从１９９９年起对各台机组调速保安系统进行了改造，采用上海新华公司的ＤＥＨ．ＩｌｉＡ数字电液调节系统，调速系统的工作介质也相应地改为高压抗燃油，降低了润滑油中的水份对调速保安部套的影响，但仍保留了机械超速保护系统，仍存在危急遮断器撞击子锈蚀的隐患。

对于氢气密封油系统，当密封油中含水时，会使与其接触的氢气湿度增大，影响发电机绕组绝缘，使转子护环产生应力腐蚀。

油中混进了机械杂质，会使油膜遭受破坏。一旦油膜被破坏，就会形成颗粒磨擦和干磨擦，那么轴颈和轴瓦表面也将受到损坏，严重时可能发生烧瓦的事故。另一方面，对调节、保护装置的正常动作十分不利，尤其是对于机组中的电液控制元件而言，由于其配合精度非常高，控制要求严格，少量颗粒就能引起元件中的小孔、喷嘴堵塞，或活动件卡紧、滑芯不能动作等后果。另外，水与机械杂质并存将显著增加杂质颗粒对元件的磨损。这种磨损比颗粒单独存在对元件的磨损更为严重。水和杂质的存在，降低了油的闪点，使油系统的安全性受到影响。

油系统中存在油泥会破坏油液对轴承的润滑和散热。在长期运行中，油泥会被挤压到轴颈和轴瓦表面，使该表面里黑色，甚至会使乌金部分表面又硬又脆。当油中存在大量油泥时，会造成油滤网堵塞，使系统中的油路不畅，加大了日常维护工作量。油泥进入调速系统，会使调速部套卡涩，动作失常，影响调速系统的安全可靠性。

３油净化装置的改造

由于上述原因，公司决定在＃３机大修时对汽轮机汽封系统进行改造的基础上，对油净化装置进行改造。

３１新油净化装置的选型

经过调研，目前国内油净化装置主要有以下几种形式：

（１】箱式净化器

其主要是利用沉降和过滤的原理，由沉淀室、过滤仓和储油箱构成（我厂现用油净化装置属于此类型）。在沉淀室内设有多层分离网，依靠油和水的比重差，油中的水份在穿过分离网时凝聚成水滴，沉降在箱体的下部，由自动抽水器排出箱体外（实际使用中自动抽水器投用会产生跑油的情况，一般情况下由运行人员定期放水。）从实际使用情况来看，普遍存在着除水效果差，滤杂不彻底、无法对已乳化的油进行破乳处理。

（２）真空式滤油装置

其利用闪蒸原理除水，并用袋滤器或玻纹纤维素滤芯除杂质。污染并乳化的油经过滤油装置过滤及加热，乳状油液达一定温度后，油的粘度降低便于水的聚集和沉降。热油在清油物质和疏水物质的作用下，油中分散的乳状水滴逐渐汇集成越来越大的水珠，在油膜水膜表面张力与液重

力共同作用下油水分离，水聚集并沉降到底部集水器中。脱水油液经过滤进入真空罐，油液大面积膜状蒸发真空分离微水，使油液得到净化破乳恢复原有油质。由于这种设各需要对油进行加热，保持处理油的温度在６０—７０℃左右，因此装置的能耗也很大，而且通过加热器表面的油易氧化。

（３）高分子净油装置

高分子净油装置主要由填充高效率新型吸附材料的再生器、装有过滤聚结滤芯的脱水器、高精度的过滤器以及油泵等组成。它可迅速高效地去除油中油泥、机械杂质、水分等有害物质，恢复油品的理化性能，延长润滑油的使用寿命，使油质指标达到新油或运行油的标准，保障用油设备的安全运行。

３．２油净化装置改造

经过选型，本次改造采用中电联火电分会科技中心设计生产的ｓｗ一４型油净化装置，其主要原理是利用高分子材料制成的滤芯过滤杂质和水。

（１）ＳＹＪ油净化设备滤芯的工作原理

下面将该滤油机中所采用的核心元件——高分子材料滤芯的特点作详细的介绍：

ａ）高分子脱水材料

该材料能够牢固地吸附本身重量５０－１００倍的水分，当细微颗粒随油层流出时，水粒流速不能破坏材料的吸力，又不能从网孔中通过，被阻截网前，待后续水粒过来时，由于永粒与水粒之间的吸引力作用，水粒被聚集，当达到临界直径以上时，水粒下沉，从而达到油水分离的目的，实现大量水分从油水混合物中分离并排出。

ｂ）破乳高分子材料

ＳＹＪ处理器利用高分子材料的特殊性能进行破乳并油水分离。油或水中的乳化油油珠，一般其表面都带电荷。由于表面电荷的存在，乳化油之间存在斥能场，阻碍油珠或水珠的碰撞，从而减少了油珠或水珠的聚集性，使乳化油有较好的稳定性。但其在热力学上仍是不稳定的，根据最小表面能的原理，这种体系有较少其表面的自发倾向——即合成大颗粒。所以它有一个最低的稳定度，从动力学角度看，其失稳的速度很慢。从而在生产中利用这一倾向几乎不可能，新型高分子材料就是利用本身的极性及自身的静电诱导和乳化液存在的不稳定性，为微小油粒提供一个可被其润湿的表面而形成油粒或水粒的合并，并加速了失稳速度。材料起了一个催化剂的作用，从而达到破乳和油水分离的目的。

ｃ）滤微杂及去微水效果

００１ｕｍ影响油质的最终指标的颗粒是一种胶棉状极性污染物，其存在方式主要以０．４５ｕｍ－Ｏ

的极性周体颗粒存在。ＳＹＪ处理器的新型高分子材料，利用改变材料的单一“亲油”型向“亲水”“亲油”联台使用发展，使油水分离更合理、更有效。更值得一提的是ＳＹＪ处理器的另一特征，是利用高分子材料的澎体反弹，极性分子在材料表面几乎被完全截留，并不断失稳、聚集、结合从而被分离。

（２）ＳＹＪ油净化装置系统原理（附系统示意图）

从油箱底部来的透平油通过ｓＹＪ一４型油净化装置的预处理室以抽吸方式进入机械过滤室（有阿套精度为６０一８０ｐｍ的机械滤芯），然后经净化泵依次进入一至四级油净化器。预处理室的主要功能就是将透平油中的游离态的水、大颗粒杂质去除。经预处理室处理后的油再进入一至四级精处理室继续处理。过滤掉的水分、杂质和乳化油一起被送入检测分离室，排出其中的水分和颗粒，其余再返回预处理室循环处理。

进入一级精处理室的粗滤油，以过滤小颗粒杂质和去除分散水为主；过滤后再送入二级精处４８

全国火电２００ＭＷ级机组技术协作会第二十三届年会论文集汽机理室进行破乳处理；三级精处理室以处理油中的微水和微杂为主；每级精处理室处理后所滤下的杂质和水分以及可能存在的微量油均送回检测分离室进行循环处理；处理合格的油将被送回油箱。

（３）ＳＹＪ油净化装置优点

ａ）结构紧凑，安装比较简单，只需从主油箱底部引一根管子至油净化进油口处。再从油净化装置引一回油管至主油箱顶部即可。

ｂ）日常运行和维护较简单，装置投入运行后全自动在线运行，无需人员操作，只需对控制盘进行巡检，根据系统的报警信号，有针对性地进行故障的排除，滤网的更换清理或消缺，均可在线进行。

ｃ）自动化程度较高，可以根据水位自动排水。在每级净化器底部装有一只电磁阀，定时排出水分。并在净化器上装有油水界面传感器，如果由于来水量大，程控时段内来不及排水，当油水界面传感器检测到水位时将会发出排水命令进行排水。过滤下来的水全部进入排水室，排水室装有电容水位传感器测定水位，并根据设定的水位开启排水泵排水，排水室装有阻油滤芯，可以防止排油，符合环保的需要。如电容水位传感器发生故障而出现高水位，另一个油水界面传感器将会报警，并自动排水。

ｄ）油净化系统中装有两台净化泵，通过切换开关可进行切换。当净化器滤芯污染导致差压增加时，会报警提示，当到达一定数值时会发出停泵信号。机械过滤器发生污染时，通过差压变送器发出停泵指令。预处理室内部滤网污染时，通过低油位信号停泵。

３．３改造后油净化装置的运行情况

油净化装置运行后发现存在流量不足情况，由于从主油箱过来的管道直径为中７６衄，进入预处理室缩小至０５７ｍｍ，导致运行时需稍开油泵再循环阀，通过安装了一路中５７衄旁路至预处理室，解决了此缺陷。经过上述一系列的改造，油净化装置运行情况良好，＃３机大修后因中压差胀的问题，轴封系统投运一直不正常，导致蒸汽进入轴承箱，透平油中含水量增大，ＳＹＪ一４型油净化装置高峰时日排水２０次（每次１５ｋｇ左右）。现＃３机正常运行时，ｓＹＪ～４型油净化装置每日排水量在４５次左右，油箱内油质含水量为６６ｐｐｍ，新ＳＹＪ油净化装置出口处含水量为３３ＰＰｍ，颗粒污染度为ＮＡＳｌ６３８：７级。从油挣化进出油管窥视窗进行观察，从主油箱来的油较混浊，经过处理后的油则比较清澈，能满足＃３机运行需要。

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200MW机组润滑油净化装置改造作者：

作者单位：徐波镇海发电有限责任公司

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