火电厂汽轮机润滑油油质提升研讨

华能国际电力股份有限公司上安电厂（以下简称华能上安电厂）总装机容量2560MW，总共分三期中止树立,并于1987、1997、2008年相继投产。其中一期机组为GE进口机组2台，单台装机容量为350MW，在华能上安电厂排列序号为1#机和2#机，其汽轮机分别中止过一次通流改造：1#汽轮机于2012年由哈尔滨汽轮机厂中止通流改造；2#汽轮机于次年也同样由哈尔滨汽轮机厂中止通流改造。二期机组为国产机组2台，由东方汽轮机厂消费，单台装机容量330MW，在华能上安电厂排列序号为3#机和4#机，2台汽轮机分别在2013年和2014年中止过一次通流改造：3#汽轮机于2013年由东方汽轮机厂中止通流改造；4#汽轮机也于2014 年同样由东方汽轮机厂中止通流改造，通流改造后，3#机和4#机也有原来的容量300MW扩容至330MW。三期机组与二期机组相同，同样为国产机组2台，同样由东方汽轮机厂消费，其单台装机容量600MW，在华能上安电厂排列序号为5#机和6#机，5#汽轮机与6#汽轮机投产年限较短，均未中止通流改造。

华能上安电厂6台发电机组基本上全年运转，这也就构成主机设备及其辅助设备必定众多，那么，如何保障发电机组长期稳定高效地运转，就成了日常工作的内容。随着近几年火电厂社会位置的降低，也为了促进电厂转型，以前庞大的维护成本就遭到了限制，那么如何应用有限的成本来抵达设备稳定运转的效果呢?于是,对日常工作投入肉体较大,维护成本占比较大的问题中止整改。其中，汽轮机润滑油油质提升作为电厂提质增效就提到了台前，火电厂日常运转维护成本主要包含以下几大部分：转动机械的维护、油品恶化的维护和跑冒滴漏的处置等 [1]。据不完整核算，由于油品恶化而产生的维护费用约占全年维护成本的40%，约占汽机专业维护成本的65%，如若能有效地降低该项维护成本，那么，火电厂的利润空间就会进一步扩展，对部分亏损电厂而言，不只能减少亏损比例，还能有效改善工作消费环境。

在华能上安电厂二期机组运营初期，各主机设备运转状态良好。但是，在最近几年，汽轮机润滑油油质呈现了恶化的趋向，油质颗粒度居高不下，长期坚持在NAS-11级及以上。为此，特对油质提升计划的选取中止以下综合剖析。

1 油质恶化缘由剖析

1.1 外部渗入

在检修过程中，特别是在中止汽轮机润滑油系统大修过程中，随同着汽轮机润滑油箱人孔翻开，各个润滑油泵全部解体检修，主机润滑油箱内各个油口翻开 [2]，一些保温的飞絮、环境中的尘土不可避免地会飘进管道内部。由于油箱内部空间狭窄，管道布置虚无缥缈，方向繁多，在清算过程中，总有部分不易清算的位置，而这些位置的杂质会随着检修的完成，而留在系统管道内部，在设备投运后，杂质混入油中，惹起油质污染，构成恶化，此种缘由构成的油质恶化现象只是物理性污染，是一种可逆的，随着机组投运后滤油机的加持，就可消弭此种油质恶化的现象。

1.2 设备内部锈蚀

汽轮机润滑油系统主要设备就是汽轮机润滑油箱、油泵及管道，汽轮机润滑油正常的工作温度在50~55℃之间。在汽轮机正常运转过程中，轴承室内为微负压的状态，由于其距离轴端汽封较近，其遭到轴端汽封漏汽的影响，轴端汽封漏出的微量蒸汽会沿着轴经过油挡而进入润滑油中，这就构成油中含水量的增高（日常运转中的规范为100mg/L）。由于汽轮机与汽轮机润滑油箱之间的落差，在整个油循环过程中，随着润滑油的下落，部分不溶解气体会从润滑油中释放出来，在回油管上和汽轮机润滑油箱上部的空间构成不溶解气体空间，这其中含有的水蒸气就会腐蚀油箱内部。随着时间的推移，碳钢材质的油箱内壁就会产生锈蚀的痕迹，这种现象会随着运转时间的延长，使锈蚀逐年增加。这种腐蚀对润滑油颗粒度的影响占比是最大的。

1.3 设备磨损

汽轮机润滑油的主要作用是对汽轮机各轴承中止润滑和冷却，随着汽轮机转子的高速旋转，在轴承位置构成一层很薄的油膜，油膜厚度固然很薄，但是其具有很强的刚度，这样才干完整将转子托起，这就能够了解成轴瓦与轴之间有一层刚度很高的物质，在随着转子旋转与轴瓦中止摩擦，摩擦必有损伤，随着运转周期的延长，汽轮机各轴承钨金都不可避免地存在一定水平的磨损，而因磨损产生的一些钨金颗粒会进入油中 [3]，对油质构成污染。这种污染要素是不时存在的。汽轮机的整个寿命周期内，轴承的磨损会不时随同着转子的旋转而不时存在，此种影响要素是无法彻底消弭的，但是能够经过油样铁谱剖析 [4]来确认颗粒成分。

1.4 油氧化蜕变

汽轮机润滑油用油型号为美孚牌VG-32汽轮机油，该油为矿物质油，与汽油相似，为石油提炼的一种产物。矿物质油有其自身的特性，会随着运用时间的推移，呈现氧化的现象，而润滑油氧化后会产生胶质、沥青质和碳杂质 [2]，这也是构成油品污染的缘由之一。这种方式的污染是不可逆的，会随着时间的推移，恶化水平不时增强，而这种恶化只能中止换油，以增强油质润滑的才干。

2 油质净化措施

2.1 改善检修环境

在设备检修过程中，翻开的进油管道法兰，应加盖密封，一是避免灰尘进入管道或油箱，影响油质，二是避免检修过程中，因操作失误，构成擦油布、海绵等物的掉入，在投运后容易惹起油管梗塞，构成不可估量的损失。油管道在中止回装前，应用洁净的紧缩空气中止吹扫，各部件回装前，应用清洗液清洗洁净黏附的油污、杂质。汽轮机润滑油箱封锁入孔前应将油箱内壁擦拭洁净，最有效的方式是用白面中止清算。

2.2 控制恶化速度

在日常运转过程中，润滑油的过滤是控制、延缓油质恶化速度的最有效的伎俩。先进的油净化装置，能随时将油中已有的和不时产生的杂质和水分过滤掉，从而延缓润滑油恶化、乳化的速度，延长润滑油的运用周期。

2.3 设备升级

为了改善油质恶化的现象，最卓有成效的措施是对现有设备中止改换或升级改造，例如：将进油、回油管道与汽轮机润滑油箱全部改换为耐腐蚀的材质——不锈钢，这种计划能极大地降低杂质产生数量及速度，彻底改善油品恶化的现象。再有就是采用目前市场上最先进的油净化设备，油过滤是控制油污染的重要伎俩 [2]，先进的油净化设备可大大进步润滑油的过滤效率，从而使润滑油抵达并维持在规范范围以内，设备越先进，设备成本就会越高，在日常维护成本中，由于润滑油过滤而耗费的大量滤芯的成本占比是相当大的。

3 改造计划

经过以上的各种剖析，从降低设备锈蚀的角度动身，提出下列改造计划。

3.1 改换设备材质

原回油管道材质为碳钢，碳钢具有易腐蚀的缺陷，那我们就从改动回油管道的材质着手，将碳钢回油管道改换为不锈钢的回油管道。汽轮机润滑油管道采取的是套装油管的方式，即回油管道内部装置各轴承进油管道，进油管道的支吊架装置在回油管道内部，回油管道外部每隔2m装置有一个吊架，这些支吊架的存在，对改换新管道计划的实施有一定的难度。并且在经过多年的运转，管道内部的应力曾经完整释放，各管道所处的状态已不利于整体改换。在正常的运转状态下，回油管道内部油位为管道直径的1/2，内部进油管道全部在油位以下。因而，依据该系统实践运转特性，特制定改换管道的计划为只改换回油管道上半，将切割线定在回油管道液位线以下10mm，将上半切除，将不锈钢管道与原管道下半重新焊接，焊接的方式采取氩弧焊，目的就是尽可能地降低焊渣产生的概率。同时，在正常运转状态下，汽轮机润滑油箱内部也不是满油的状态，在油箱顶部向下600mm为油、气分界线，假如整体改换汽轮机润滑油箱，遭到实践条件所限（一是检修时间不允许，二是糜费经费），也是不被允许的。并且汽轮机润滑油箱上部装置有油泵及各压力表计，采取与回油管道相同的计划也是不契合实践的。针对上述缘由，特提出，自油箱顶部向下1000mm，在油箱内壁贴不锈钢板，不锈钢板厚度为1mm，将不锈钢板依据汽轮机润滑油箱内部结构的特性，切割成型，再中止焊接，焊接采用1.5mm不锈钢焊丝，脉冲焊，严厉依照密封焊的请求中止焊接，并在焊接完成后中止着色探伤，用以检查焊口能否存在裂纹或者未焊接的状况发作。

3.2 改进油净化装置

原油净化装置已运用10a以上，其结构、流程较简单，如图1所示，改换滤芯至少需求1d的时间，由于油净化装置需求24h不连续运转，就会构成油净化装置停运时间过长，增加滤油时间。改换滤芯作为一项长期性、定期性的工作，由于原系统易漏油的缘由，不可避免地延长了油净化装置的停运时间，且改换一次需求将一切的存油打光，才可改换滤芯，改换一个的时间与整套时间相差不大。

图1 原油净化装置流程图

为了缩短滤芯改换时间，降低改换滤芯频次及滤芯运用量，将原有净化装置中止改造，改进计划主要思索两点：1）缩短改换滤芯时间；2）降低维护费用。在原油净化装置循环泵的入口处加装一级维护性滤芯——粗过滤，一是维护循环泵不被大颗粒物损坏，二是延长泵后各级滤芯运用周期，从而降低维护费用。并在原除水过滤器底部加装放水管及阀门3，目的是在改换除水滤芯时，应用循环泵将润滑油输送回汽轮机润滑油箱，缩短了改换滤芯的时间。改造后油净化装置流程图如图2所示。

图2 改造后油净化装置流程图

改换整套滤芯的流程为关闭阀门1，翻开阀门3、阀门4，关闭阀门5、阀门6，将一切滤室内存油输送至汽轮机润滑油箱，没有存油后，关闭阀门7，开端改换一切滤芯，油净化装置停运时间控制在2~3h，即可在此投运，大大缩短了油净化装置的停运时间。在实践操作中，由于在泵入口加装了一级粗过滤，改换预滤芯的频次由原来的15d一次，延长至1个月一次，大大降低了滤芯采购频率及费用。

3.3 滤芯选型的计算模型

泵入口增加一级粗滤网的选用规范依据流量、有效流通面积等有关。滤网前后压差计算模型 [5]如下。

式中:

ξ r为入口阻力系数，普通取1.1；ξ c为出口阻力系数，普通取0.5；ω为流体速度，m/s；λ为摩擦系数；d n为当量直径，筒壳式过滤器取4s/c；L为当量直管长度；Re为雷诺数。

有效流通面积s 的计算模型为

式中：Q 为流量，m 3/s；μ 为动力黏度，Pa·s；K 为通流才干系数，网滤芯取0.34；ΔP 为滤网前后差压。 通常有效流通面积s 依照过滤器公称通径的20倍设计，就能够满足实践运转请求。经计算得：滤芯采用100目滤网，滤网孔径为0.15mm，滤网骨架高400mm，外径120mm，滤网有效通流面积约为0.8m 2。 改换滤芯参数的参考为泵入口压力超越-0.08MPa时，就需改换新滤芯。

4 结论

从实践运转效果来看，上述2种计划，对汽轮机润滑油油质的改善，起到了很好的作用，油质恶化速度的减慢，延长了汽轮机润滑油的运用周期，对汽轮机轴瓦的工作环境有一定水平的提升，降低了汽轮机组大修期间轴瓦的检修工作量，使得轴瓦的检修周期由原来的1个大修周期，能够顺延至2个大修周期。所以，在保障机组稳定运转的前提下，既俭省了日常维护费用，也俭省了机组大修费用。