汽轮机油性能下降的分析范文

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《电站系统工程杂志》2014年第三期

1汽轮机油性能下降原因分析

(1)20世纪90年代初，5号机曾发生大轴弯曲事故导致高压转子存在原始弯曲，为防止汽封与汽轮机转子产生动静碰磨，检修时均将汽封间隙放大。2007年大修时，间隙做了往最小值方向的调整，结果在机组大修后整套起动过程中，发生了2瓦振动增大，高压缸前轴端汽封处出现金属碰磨现象，该次大修后的整套起动一共进行了8次冲转，才将间隙磨出。在此前后机组的轴端汽封间隙一直比较大，尤其是2011年的机组大修，间隙更是达到标准值的上限，结果造成汽封不严，漏出的水汽通过相近轴承的油挡吸入润滑油的回油中。因此，分析认为：汽轮机轴封不严导致水汽进入油系统，长时间的滤水排放使油中的抗氧化剂损耗太多是运行油发生性能下降的主要内在因素。(2)管板为1Cr18Ni9Ti材质、芯子为B30-1-1铜管材质的YL-60-1型主冷油器，经过3～5年运行后，因未明原因冷却效果变差，尤其是在主冷油器入口油温超过54℃时换热效果急剧下降，致使其出口油温经常在42℃以上运行（该厂规程规定汽轮机运行时冷油器出口油温正常为38～42℃），造成主机2、3、4瓦回油温度普遍较高，尤其是处于中间轴承箱内的2瓦回油温度经常超过65℃，此时冷油器入口油温超过57℃。文献[5]所规定的破乳化度测试温度54℃为一些相关的试验佐证为汽轮机油破乳化效果最佳温度。该温度也是冷油器入口油温的核心温度，而5号机油系统内温度因主冷油器冷却效果变劣问题，已经偏离了该区域。文献[6-7]指出，当温度超过60℃时，会破坏汽轮机油中破乳剂分子结构，导致破乳效果降低。根据文献[8]中图1（温度对破乳化时间的影响）大体可以看出：温度为40℃和60℃时，汽轮机油的破乳化时间基本相同，当温度超过60℃时，破乳化时间急剧延长。因此，进一步分析认为：冷油器冷却效果不好，油系统存在过热点是运行油发生性能下降的主要外在因素。

2汽轮机油性能下降程度分析

目前，关于烃类油的氧化理论比较集中的有过氧化物理论和链锁反应学说。就过氧化物理论来说，反应过程分为诱导期、反应期和迟滞期。为了检验常温下进入劣化过程的汽轮机油是否继续劣化，2013年8月28日在主冷油器上获取运行油样进行了常温测试，2013年9月11日酸值测定结果为0.23mgKOH/g，与9月4日和9月11日两次从主冷油器处测得的酸值分别为0.19mgKOH/g和0.184mgKOH/g相差不大，推断为油的劣化过程只是进入到了诱导期，尚未达到反应期。与过氧化物理论的诱导期、反应期和迟滞期相对应的链锁反应过程被划分为链产生阶段、链发展阶段和链中止阶段，认为5号机汽轮机油在2013年8月14日进入劣化的链产生阶段。在此阶段，温度会是反应速度的主要影响因素。因此，解决主冷油器冷却效果变劣的问题，降低主冷油器入出口油温是解决问题的有效途径。随着北方室外气温的逐渐转凉，温度问题在大半年的时间内将不复存在，这为5号机汽轮机油在线再生处理提供了保证。

3汽轮机油的再生处理试验

3.1吸附再生处理试验用剂量分别为油量的2%和4%两个比例，将强极性硅铝吸附剂加入到60℃的运行油中进行搅拌，45min分钟后过滤分离，测试再生油的酸值和破乳化度，试验效果见表3。从表3可以看出：用4%吸附剂再生处理后，运行油中酸性物质被有效去除，酸值大幅度降低，破乳化时间明显缩短。据此可以分析出运行油酸值升高是由于油在运行中被氧化所致，从而佐证了运行油的抗氧化性能很差的结论。

3.2抗氧化剂感受性试验为提高运行油的抗氧化能力，进行了旋转氧弹试验，各油品添加了0.5%T501抗氧化剂，试验效果见表4。从表4可以看出：运行油不经过吸附剂处理，对T501抗氧化剂感受性不好。运行油经过4%硅铝吸附剂吸附处理后，添加T501抗氧化剂，其旋转氧弹值明显提高，说明油的抗氧化性能得到了很好的改善。

4汽轮机油的在线再生

根据上述试验结果，使用QZTZ-6型汽轮机油再生脱水设备在运行中进行5号机运行油处理，运行油经吸附剂吸附处理后添加了0.5%T501抗氧化剂，考虑到在运行及再生处理过程中会损耗油中的防锈剂，同时添加了0.03%T746防锈剂。经过近1个月的处理和保持，效果见表5。从表5可以看出：经再生处理1周后，运行油的酸值大幅度降低，20多天下来始终稳定在0.08～0.09mgKOH/g，其破乳化时间相应明显缩短，而运动粘度基本保持不变，说明处理后油的抗氧化性能和破乳化性能都大为改善且品质稳定，5号机运行油经处理后完全能满足现场使用要求。

5结论与建议

(1)5号机运行油性能下降的内在因素是：汽轮机汽封间隙大，造成轴端汽封不严，漏出的水汽通过相近轴承的油挡吸入润滑油的回油中，滤水的长期排放造成油中抗氧化剂损耗太多。(2)5号机运行油性能下降的外在因素是：未明原因的管板为1Cr18Ni9Ti材质、芯子为B30材质的主冷油器冷却效果变劣，油系统存在过热点。(3)对性能下降的汽轮机油进行在线处理可以不中断设备的运行状态，有效地保障机组的安全经济运行，还可以节省因被迫换油所需的大量费用，具有较好的经济价值和较大的现实意义，值得普遍推广。(4)厂方在运行中要加强对常规指标和油品中添加剂的监测（该厂油质分析报告中查不出对抗氧化剂含量、液相锈蚀等指标的监测数据），发现添加剂损耗较大时及时予以补加；发现指标异常时及时采取措施。(5)厂方在此期间迅速查清造成主冷油器冷却效果变劣的根本原因，以便在下次停机时采取有效措施加以处理，防止2014年夏天再次出现主冷油器出口油温过高的现象。(6)厂方在5号机组检修时，在2瓦及高压缸轴端汽封安装尺寸上，调整径向间隙时按标准中限执行，不要走两个方向的极端。

作者：马庆柱马浩添叶蕊王志新黄菊艳单位：哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨理工大学大庆油田电力集团油田热电厂