摘要：润滑油系统作为汽轮机最重要的辅助系统，必须保证其可靠性，而根据以往的经验反馈，发现该系统在汽机启停及试验阶段会发生进水的情况，不仅会延误机组状态进展及工期，而且由于润滑油性能改变，其润滑、冷却等功能难以得到充分的发挥，如果未能得到及时地发现处理，严重时会烧毁轴瓦、磨损轴颈、对设备造成腐蚀等，这些后果都会对汽机的正常运行造成很大影响，甚至引发安全事故。因此结合经验反馈以及运行经验等，分析产生事件的原因，并针对原因探讨可能的预防和监测措施，从而达到防止汽轮机润滑油进水，保证汽轮机组安全稳定的运行的目的。
关键词：经验反馈；润滑油进水；原因分析；应对措施
1、背景事件
2012年秦三厂在投运轴封时，发生润滑油含水量超标至1345ppm事件，因需要恢复润滑油指标，采用滤油措施使含水量达标而延误启动工期约一天；2014年福清核电响应机组锅炉跳闸停运轴封，在恢复轴封供气过程中未投运轴封冷却器排风机，蒸汽从轴封泄漏，导致润滑油含水量超标，汽轮机发电机组8号轴瓦绝缘为0；2017年海南核电应急响应台风灾害，在打闸停机后，停运循泵，因旁排阀门内漏，蒸汽通过轴承间隙键入GGR系统，润滑油取样时发现油箱中含水量超过1000ppm，远超标准规范的80ppm；2018年，在三门核电与海阳核电在丧失厂外电试验中，润滑油含水量均有不同程度的超出标准规范。从上述事件可知，汽机润滑油进水问题在各个电厂均有存在的风险。
2、汽轮机润滑油进水的危害
润滑油中含水量超标的危害体现在以下几方面：
1、润滑油中含水量过大，造成润滑油乳化，粘度大幅降低，导致汽轮机各轴承内难于形成油膜。
2、润滑油的润滑效果变差，润滑油循环遭到破坏，影响轴瓦散热，导致轴瓦烧毁。
3、润滑油中的水份使得供油管线、轴瓦内部等腐蚀加剧，油中杂质含量增加；杂质累积会使汽轮机注油试验装置和复位装置等发生卡涩，影响安全停机功能。
4、发电机密封油来源于润滑油，并且作为氢气密封油系统的应急备用油源，当密封油中含水量增大，氢油压差不能维持在合适范围内，密封性能变差，油中所含水分混入氢气中，影响发电机电气绝缘，危害发电机运行安全。
5、顶轴油也由润滑油供给，若顶轴油中含水量增大，在汽轮机启动及停机阶段，不能有效实现其顶轴功能，影响汽轮机启动及安全停机。
3典型的进水原因分析
3.1、轴承腔内负压过高。
润滑油油箱上安装有两台互为备用排烟风机，来保持主油箱的负压，为轴承润滑油的回流提供背压。当汽轮机轴承腔内的负压较高，如果此时轴封漏汽或者大气湿度过高，漏汽或者湿气便由轴承箱进入油系统。以三门核电为例，根据系统设计要求，需保持主油箱负压为-0.5至-1.0kpa.g，正常运行期间为-0.75Kpa.g。
3.2、润滑油冷却器泄漏
润滑油冷却器为管壳式冷却器，冷源采用电厂TCS（闭式冷却水系统）进行冷却，润滑油流经壳侧，冷却水流经管侧，由于冷却水压力较润滑油工作压力大，一旦传热管破损，TCS冷却水就会漏至润滑油中。运行期间，由于TCS压力波动或者投运期间TCS侧水锤对润滑油冷却器内部部件的压力冲击，可能会使油冷却器传热管破损，导致TCS冷却水泄漏到润滑油中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于上述风险，报警响应规程通过对主油箱液位高报警的探测，指导运行人员干预报警，可通过响应措施将故障列切换至正常冷油器列以及立即投入油净化器对润滑油进行净化，可以将风险降至最低。
3.3、轴封投运时的进水风险
轴封投运时，应当有一个暖管过程，以防止热蒸汽遇到冷的金属迅速凝结，造成积水堵塞轴封齿腔。凝汽器真空形成的滞后往往会造成通向凝汽器侧的轴封体齿腔积水堵塞蒸汽通道且一旦流道封死轴封体温度上升速率变缓，蒸汽涌向轴封冷凝器侧，受制于轴封冷凝器蒸汽接收容量，多余蒸汽涌向外界，通过轴承箱进入润滑油。随着凝汽器真空度增高，气缸侧轴封体两端压差变大，凝结的水膜破裂，流道打开，凝汽器侧接收的蒸汽流量逐渐恢复至正常流量，轴封蒸汽泄漏终止。因此，应当在供应的轴封蒸汽压力满足凝汽器真空投运的最低要求后，尽快建立凝汽器真空，防止轴封齿腔积水，润滑油进水。同时在供应轴封蒸汽时进行充分预热是非常必要的，在轴封蒸汽供应路径上逐段进行管道阀门的预热，防止汽轮机轴封路径积水。
3.4、轴封蒸汽压力过高
增加轴封蒸汽压力是维持凝汽器真空度的主要手段，过低的轴封蒸汽不能维持凝汽器真空边界。但随着蒸汽压力的增加，轴封也更容易漏气，本应进入冷凝器的蒸汽，会通过轴承箱进入润滑油。当轴封蒸汽调节阀失效意外开大或轴封蒸汽的压力过大时，轴封蒸汽就会沿着轴通过轴封齿窜入轴承箱，使润滑油进水。故投运轴封系统后，要加强现场巡检，观察汽机轴封有无蒸汽泄漏，同时通知化学人员加强对润滑油水份含量取样分析频率，严密监视轴封供汽压力，防止出现压力过高的情况。如发生轴封蒸汽压力调节阀调节性能差、失效的情况下，则需要就地干预蒸汽压力，调节旁路阀和调节阀隔离阀，维持压力至正常运行带内。
3.5、丧失轴封冷却器排风机
轴封冷却器排风机故障停运也会造成轴封漏气，从而增大润滑油进水的风险。三门核电厂轴封冷却器设置了两台100%容量的排风机，备用列具备运行列跳闸后自启动功能，保证了轴封冷却器提供给轴封蒸汽的背压。但经过一号机组第一燃料循环两台排风机的运行健康状况来看，排风机A期间时常存在运行异音、振动高的问题，处于故障检修状态。在排风机一列检修期间，如果另一列排风机也异常停运，将导致轴封蒸汽背压丧失，蒸汽外泄，极大可能造成润滑油进水。如发生如上情况，则可以适当降低轴封供气压力，减少漏气量，降低润滑油油箱负压，减少轴承箱吸入蒸汽量；尽快恢复排风机运行建立背压；投入油净化装置或者临时滤油机，根据化学人员对滑油的参数分析，结合抢修进度综合考虑是否停机。
3.6、失去厂外电试验时进水风险
三门核电执行丧失全部厂外电源试验中，采取二回路不破坏真空的措施，在汽机惰转过程中，保持真空，等待电源恢复后，将循泵、凝泵和真空泵投运以恢复真空，这种做法对保护汽轮机有利，但不可避免润滑油进水的风险会更高。在试验后，润滑油水中含量高达2400ppm，后续接入外接滤油机及投入润滑油净化装置，水分和颗粒度指标稳定且满足油品质量控制要求。根据轴封压力调节试验数据来看，轴封压力在15kPa至30kPa之间，均可以维持凝汽器真空，但是轴封蒸汽压力在15kPa至25kPa时，会存在±0.5kPa的压力波动，当压力调节至15kPa时，则因压力波动可能会导致轴封压力低报警出现。因此在全厂失电中，可将轴封压力调整至20kPa，可降低轴封漏汽量。吸取上述经验反馈后，同堆型另一机组采取了不同做法。在汽轮机打闸后，将轴封蒸汽压力降低至15kPa运行，待转子转速小于750rpm时，破坏真空，并随着转子惰转逐步降低轴封压力，这种方式降低轴封压力和尽早破坏真空，有效的降低了润滑油进水风险，试验期间润滑油含水量约400ppm。同时在备用柴油机启动后，两台油箱排风机完成自动带载，对于此种情形，可在柴油机带载完成后，手动停运一台排风机，并且就地调节排风机入口阀的开度，维持主油箱负压至正常值范围内，不至于轴承箱负压过高而吸入大量蒸汽进入润滑油系统。
结语
结合对以往事件原因梳理和电厂运行经验，指出汽轮机润滑油运行期间存在的风险，根据汽轮机润滑油进水的原因，采取针对性的预防措施，保持汽轮机润滑油系统油质符合要求，保证汽轮机的安全稳定运行。
论文作者:刘旺旺
论文发表刊物:《电力设备》2019年第21期
论文发表时间:2020/3/17
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