汽轮机进水

汽轮机进水（精选六篇）

汽轮机进水 篇1

关键词：润滑油,乳化,轴封漏气

0 引言

润滑油对于汽轮机的重要性不言而喻, 当汽轮机高速旋转时, 利用润滑油的粘度特性, 在轴承和轴颈之间形成油膜, 起到润滑的作用;同时利用润滑油在轴承中的循环流动不断地带走高温蒸汽辐射、传导的热量和轴与轴承之间摩擦产生的热量, 并将产生的热量带至冷油器中, 起到冷却散热的作用[1]。在机组实际运行过程中, 往往由于水蒸汽进入油系统中, 引起油品乳化, 进而威胁机组安全运行。汽轮机油乳化给机组带来的危害主要表现在以下几个方面:1) 油质乳化后, 乳化液在轴承等处析出水份, 使油膜遭到破坏, 转子轴颈就可能和轴承的轴瓦发生干磨擦, 使轴瓦烧损;2) 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, 造成供油不足, 影响散热, 轴承与轴颈处温度不能控制在规定值内;3) 如果汽轮机油乳化, 乳化液会腐蚀金属设备, 其锈蚀产物使油的破乳化性能变坏, 又进一步加剧设备锈蚀, 造成恶性循环;4) 导致油中产生大量的气泡, 且不易从油中析出而消失[2]。

1 现场情况

山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城电厂装备2台东方汽轮机厂生产的150MW高温超高压凝汽式汽轮机。汽轮机油选用的是美孚DTE732汽轮机油。2台机组投产以来一直存在着汽轮机润滑油含水量超标的问题, 经现场取样化验, 主油箱内汽轮机油水分含量最大时达到856.3mg/L, 已超出《电厂用运行中汽轮机油质量标准》中的规定值。随着运行时间的不断增加, 油质出现明显劣化的趋势:油颜色明显变深, 油质不透明, 油中含大量乳状水。后来在机组检修中发现, 由于油中含水量较大, 各轴承均出现不同程度的锈蚀现象, 尤其是前轴承箱内, 积存的润滑油已出现乳化现象, 大量油泥沉积在底部。而且, 由于主油箱内的油含水量较大, 机组运行时在主油箱内产生大量泡沫, 对油位测量产生不利影响, 导致主油箱超声波油位计频繁出现跳变, 威胁到机组的安全稳定运行。

2 润滑油中水分的来源

汽轮机组运行中, 多种原因都可能导致润滑油系统中水分含量偏大, 主要包括:1) 汽封供汽压力调整不当;2) 汽封系统回汽不畅;3) 汽封径向间隙大或汽封块各弧段之间膨胀间隙大造成汽封漏气;4) 汽封加热器负压不足, 轴加风机出力不足;5) 润滑油冷油器水压调整不当或出现渗漏现象, 使冷却水进入润滑油系统;6) 轴承箱内部出现局部负压而吸入蒸汽;7) 油箱负压太高, 大气中湿气进入油箱;8) 油箱排油烟风机及排气管不能及时排出存留在箱内的湿气。此外, 由于油箱容量设计过小, 增加了油的循环倍速, 使得油品没有足够的时间沉降, 降低了自然分离水分的作用, 这也是导致汽轮机油系统中水份含量高的原因。通过长期运行观察, 经过分析, 在排除了一些不可能因素之后, 认为造成我厂油中含水量较大, 甚至使润滑油出现严重乳化现象的主要原因是汽轮机高中压缸端部的轴封漏气, 使水蒸气窜入了轴承箱。下面先介绍一下轴封。

3 汽轮机轴封基本情况介绍

汽轮机汽封系统的主要作用是利用该系统供给的蒸汽封住高、中压缸的蒸汽不向外泄漏, 并防止空气沿轴端进入低压缸破坏凝汽器真空。我厂机组高中压缸和低压缸共有五组汽封。高中压前、后轴端汽封采用高、低齿“尖齿”汽封, 采用软态铁素体镶片结构;低压汽封采用光轴尖齿结构的铜汽封 (见图1) 。

所有汽缸轴端外侧的汽室都与轴封冷却器的汽空间连接, 利用轴封风机抽出轴封蒸汽冷却器内的空气和少量未凝结的蒸汽, 保持轴封汽室内的压力低于大气压力的微负压状态 (3k Pa~5k Pa) , 防止蒸汽从汽缸轴封漏出[3]。应该说明的是, 尽管汽轮机轴封间隙设计值很小, 但是受到安装、设计、运行磨损等因素的影响, 轴封漏汽的情况仍然普遍存在。

4 汽轮机润滑油系统进水的治理

汽轮机润滑油系统水份超标给机组带来了严重的危害, 若要根治这个问题存在一些困难。有的需要合适的检修机会, 没有大修揭缸的机会通常是不能干的;有的是由于设计上存在缺陷或考虑不周到, 若要进行重新设计并进行全面改造将会耗费大量的时间和财力。通过不断的摸索, 我电厂在这方面积累了一定的经验, 分别从设备技术改造、检修、润滑油质处理等方面采取了有效措施。

4.1 汽机轴承箱的技术改造

因各种因素的影响, 传统的汽封结构难免在运行过程中, 特别是开停车阶段密封齿磨损而产生泄漏, 况且在机组变工况情况下, 动静间隙的变化也总是存在的。因而, 现在汽轮机组的轴封漏气是不可能完全避免的。为了解决高中压缸汽封漏气导致#1、#2轴承箱内大量进水的问题, 电厂采取了新的办法。利用机组停运检修时对#1轴承箱和#2轴承箱油挡进行了改造, 在#1、#2轴承箱靠近汽机缸体侧油挡内侧和外侧分别加工了通入压缩空气的通道和喷气管, 在机组运行时开启油净化装置气, 在油挡处用压缩空气进行密封, 以阻挡蒸汽进入轴承箱内, 降低润滑油中的含水量 (见图2) 。

4.2 合理优化检修工艺

轴封间隙的调整应科学合理, 轴封间隙的调整应按厂家要求的标准进行。轴封间隙的调整沿转子轴向分布的规律应是外侧 (端部) 小, 里侧大。轴封间隙的调整要力求准确, 要充分考虑各种因素的影响。目前贴橡皮膏测量轴封上下间隙是一种较烦琐的方法, 但却是常用的、有效的方法, 尽量不要采用贴一次橡皮膏就判断出间隙值的方法。另外, 机组大修中, 如发现汽封片缺损、断裂、倒伏, 以及失去自动调整间隙性能等缺陷, 应予修整或更换。

4.3 及时滤除润滑油中的水分

尽管通过各种手段能够有效减少轴封蒸汽窜入轴承箱污染润滑油系统, 但是却不能完全阻断轴封蒸汽进入润滑油系统的路径, 再加上空气中的蒸汽和湿汽在负压的作用下会不断侵入润滑油系统, 所以汽轮机润滑油系统中不可避免的会有水分的存在, 特别是在夏季, 水分含量会有上升趋势。因此在汽轮机运行时, 应随机投入油净化装置, 以便及时将机组润滑油系统中存在的水份滤除。电厂系统原设计配备的油净化装置为QYJB型聚结分离式油净化装置可以脱去润滑油系统中大部分的游离水, 但它不能脱去接近或低于饱和点的水份, 破乳速度慢、能耗大, 因而对于润滑油系统中水份的滤除并不能达到较为理想的效果。后来根据需要, 我厂购入了PALL真空净油机, 定期对主油箱中的油进行循环过滤, 这种滤油机由于具有较大油容积, 对油中水分、杂质的清除兼有重力分离、过滤与吸附净化作用, 几乎可以脱去润滑油中全部的游离水和溶解水。

5 结论

防治汽轮机油系统进水, 对延长油的使用寿命和保证机组安全运行起着重要作用。为此, 重点从设备安装、运行、维护和油品质量监督等环节严加控制。如科学、合理地调整汽封间隙;对系统设备进行技术改造;在运行期间减少汽封漏汽, 及时排除油箱中的积水和湿气;加强运行中的油质采样监督。通过采取以上措施, 有效防止了水分进入油系统, 从而使主油箱含水量大幅度减小, 基本解决了电厂汽轮机油系统含水量超标的问题。

参考文献

[1]黄树红.汽轮机原理[M].中国电力出版社.1版, 2008-8-1.

[2]罗运柏, 丁萍, 龚应安.汽轮机油的乳化与破乳化[J].汽轮机技术, 2000, 1:135-138.

汽轮机汽缸进水主要原因及防范措施 篇2

一、造成汽轮机进水的主要原因：

1)锅炉满水或蒸汽管道积水，使蒸汽带水进入汽轮机。2)回热设备热交换器管子爆漏或汽侧满水，若抽汽逆止门不严，水将进入汽轮机。

3)Ⅰ级旁路减温水及再热器减温水门不能严密关闭，在停机 后启动给水泵时进入汽轮机；主蒸汽系统阀门不严密，机组高温状态下锅炉打水压时，水进入汽轮机。4)疏水管路连接不合理或疏水联箱容积小，几路同时疏水时，疏水压力升高，致疏水压力低的管路向机内返水。5)汽封溢汽管、门杆漏汽管接入高加或除氧器系统，当除氧器满水，逆止门不严时，返入汽轮机。

6)停机后对凝汽器汽侧水位缺乏监视，凝汽器满水进入汽轮机。

二、防止汽轮机进水应采取的主要措施

1)汽轮机应装设防进水监测装臵并可靠投入。2)疏水管道阀门应定期疏通清理检查，确保畅通。3)加热器、除氧器水位调整应平稳，水位报警及保护应可靠。

4)应有足够数量和可靠的汽缸金属温度测量元件和参数显示，并定期进行校验。

5)锅炉水压试验期间，除按正常操作措施外，要求下列阀

门处于开启状态：本体疏水门；主、再热蒸汽导管疏水门；高排逆止门前后疏水门；门杆漏汽母管疏水门；主汽至轴封供汽门后疏放水门；高、低压轴封供汽母管放水门。

6)机组启动过程中，炉点火后及时严密监视汽缸金属温度变化，发现温度下降及时汇报值长，加强机组听音、大轴偏心测量工作。

7)机组启动前必须对蒸汽管道进行充分疏水，启动中蒸汽必须保持较高的过热度。当启动中或运行中蒸汽温度突然直线下 降50℃或30min内下降50℃应立即打闸停机，或者发现汽温突然下降，并且来汽管道、主汽门、调节汽门冒白汽时，也应立即打闸停机，不需向上请示汇报。

8)机组冲动前，汽缸有明显进水迹象，严禁冲动汽轮机，延长机组盘车时间。

9)机组启动前应将轴向位移保护投入，运行中不得将轴向位移保护退出，特别是启动中，进行主汽门、调节汽门严密性试验中轴向位移保护动作后，不得以怀疑保护误动为理由，退出保护强行挂闸。在轴向位移指示达到规定值，如保护不动作时，应立即打闸停机。

10)机组停运后，定期进行汽缸金属温度记录，发现汽缸有进冷汽迹象时，及时查明原因。

11)再热器减温水及Ⅰ级旁路减温水管路阀门应可靠严密，并应有串联截止门，以保证在停机状态或启动给水泵后不致将水漏入汽缸。机组主汽门不严，锅炉热态打压时，应采取阻止水进入汽轮机的措施。12)采取措施防止加热器满水返入汽缸。当锅炉灭火或机组跳闸时应及时切断再热器减温水。

13)完善调节级、高压排汽、再热蒸汽进口、各抽汽口等可靠有水进入汽缸处的温度测点，以便于及时监视汽缸进水或进冷汽，并坚持定期试验，确保抽汽逆止门动作可靠，严密不漏。

14)改进疏水系统使管道、联箱、容器的断面或容积适应疏水量的需要，并按压力合理布臵进入联箱、容器的位臵顺序，确保各级疏水畅通，不发生疏水压力升高返入低压缸。

15)确保门杆漏汽管道和汽封溢汽管道上的逆止门动作可靠、截止门严密不漏，防止除氧器满水返入汽缸。同时在机组停运后，仍应监视除氧器水位和凝汽器水位，防止除氧器、凝汽器满水返入汽缸。

16)停机后，检查核对凝汽器水位及补水门的关闭情况。17)停机后，检查核对高、低压旁路及减温水的关闭情况。18)停机后，检查核对给水泵中间抽头的关闭情况。19)停机后，检查核对除氧器进汽电动门、高加疏水至除

氧器电动门、除氧器至轴封供汽门、门杆漏汽至三抽、至除氧器隔离门的关闭情况。

20)停机后，检查核对主蒸汽、再热蒸汽辅助汽源至轴封供汽的隔离门的关闭情况。

21)停机后，检查核对汽缸夹层加热进汽联箱进汽总门及各分门的关闭情况。

22)停机后，检查核对汽缸本体疏水门、再热蒸汽冷段、热段，高压旁路前、低压旁路前的各疏水门的开启情况。

汽轮机进水 篇3

【关键词】小机；润滑油；带水；密封；分析；负压

0.设备概况

许昌龙岗电厂2*660MW超临界机组配套的锅炉给水泵组，小汽轮机为凝汽式汽轮机，型号NK63/71/0，功率10065kW，转速为5689r/min，进汽温度377.6℃。小汽轮机共有两组轴端汽封（称为前、后轴端汽封）均采用高、低齿迷宫密封；给水泵型号是HPT300-340-6S/27A多级卧式离心泵，两侧轴端密封采用的是螺旋迷宫密封加外部密封水密封。汽轮机拖动给水泵运行。

1.汽泵润滑油中进水状况

在机组调试投产以后，在给水泵组停机、开机和正常运行中发生多次的润滑油进水的事件，，润滑油水分指标已严重超标。当时监盘发现汽泵润滑油箱油位不断上涨，就地在小汽轮机回油管道窥视窗的有机玻璃上都能明显看到水珠，立即从油箱底部放水阀放出大量油水混合物，化验室化验油中水分为2200mg/L，如此严重的润滑油进水事件，已威胁到了正在运行的设备安全。此时立即通知检修配合放出4A小机润滑油油箱内的游离水后，立即投入4A润滑油净油装置，运行方式是“脱水+过滤”。 通过对油箱底部的放水阀将含水量特别高的乳化油放掉，待润滑油水分化验基本合格后再补齐足量的油到润滑油系统中。

2.润滑油进水原因分析

2.1运行调控汽泵密封水不当造成润滑油中进水

为了阻止给水泵泵体内高压给水外泄，自由端和传动端都设计有螺旋迷宫密封。这种密封结构特点是轴套外圆与衬套内圆分别加工方向相反的多头螺纹，间隙一般控制在0.40-0.48。通过迷宫密封间隙控制泄漏的方式进行汽动给水泵的密封工作。汽泵密封水采用凝结水泵出口母管来水，其回水分为两路：一路经过密封水回水母管去地沟或凝汽器；另一路回到汽泵前置泵进口电动门前的前置泵进口管道，如图所示：

如果密封水回水不畅，就有可能造成小机油箱中进水，润滑油中大量带水，破坏了润滑油的油质，严重影响到汽动给水泵和小机的正常安全运行。

密封水压力调整方式：在正常运行情况下：密封水压力=泄荷水压力+0.1Mpa，凝结水以高于泄荷水0.1Mpa的控制压力注入，压力控制阀保持密封水与泄荷水之间的压差在0.1Mpa。汽泵密封水进水通过调节阀进行调节，阀后压力不宜过高，比汽泵前置泵的进口压力大0.05Mpa～0.1Mpa即可，密封水进排水温差大不能高于45℃（35℃高一报警，45℃高二报警），泄荷水管道的隔离门误关或阀芯脱落，都会造成泄荷水无法正常回到前置泵进口。如果泄荷水不能正常回到汽前泵入口，那么汽泵密封水的泄荷水不可避免会增加到回U形水封的水量中去，密封水回水量大，导致回水不畅。

密封水回水量的大小需要现场监视，当监视不力时就会发生密封水回水腔室底部检漏孔来不及排水，进而从呼吸器向外大量冒水。此时因给水泵组的润滑油系统内有负压，水就通过轴承油档的空隙被吸入油系统中。运行监视给水泵的密封效果好坏还有一个指标：密封水回水温度。当该温度明显比密封水进水温度高时（大于35℃即报警），表明泵内高温水外泄或螺旋密封的径向间隙变大了。

2.2给水泵轴端密封结构缺陷造成润滑油进水

水泵泵体内水侧与轴承腔室的油侧中间只有宽度约25的油挡来分隔，油挡为组合件，内部间隙极小。水侧由于满水存在一定微正压；油侧由于油箱排油烟风机的抽吸作用，存在一定的微负压；同时油侧的呼吸器（滤芯是烧结滤芯）因灰尘堆积而堵塞，因此，一旦满水极易将水分吸入润滑油系统中。给水泵泵轴设计因考虑到刚性要求，水侧与油侧的轴向长度（也即油挡宽度）不可能设计得过长。其次润滑油系统为使各轴瓦处的油烟不外冒和回油更顺畅，必须保证润滑油系统是负压的。正因为给水泵轴端的结构设计特点，给水侧的水分较易跑到油系统中去。

2.3汽轮机轴封系统设计不合理造成润滑油进水

给水泵汽轮有低压汽源和高压汽源两路，采用自动内切换。低压汽源也有两路：高温辅汽和四抽。正常运行时由低压汽源供汽，高压汽源作为备用。本机共有前、后两组轴端汽封，分别引自主机的高压、低压轴封供汽母管。给水泵组排汽经由排汽蝶阀接入主机凝汽器。本机两组轴端汽封均是迷宫式汽封。本机投运操作一般过程如下：给水泵密封水投运→润滑油系统投运→泵体注水放气→盘车→投轴封汽和拉真空→冲转。停运过程： 停机盘车→真空破坏→撤轴封汽→停盘车→泵体放水→停运润滑油系统。由于运行人员对系统的认识不足，特别是操作轴封汽和拉真空时，往往因人而宜，操作时间、轴封汽压力调节差别较大。投运轴封汽后没有及时拉真空，汽缸和轴封体内充满大量蒸汽，使小机两端轴封汽外溢。停运过程中，破坏真空没有及时隔离轴封汽，加之汽缸内残余蒸汽的蒸发，汽缸内微正压，会使轴封汽外溢。因为轴封外档与油箱外油档一般距离只有40-50，所以外溢蒸汽非常容易被润滑油系统的负压吸入油室中，从而致使油质乳化。

3.采取有效措施避免汽泵润滑油中进水

3.1加强汽泵密封水运行监视和调整，避免汽泵润滑油进水

通过以上对给水泵组结构及运行操作的详细分析，在机组启动、停机和正常运行过程中都有可能发生润滑油进水的事故。

启动阶段，在泵体注水前先投运密封水系统，且将密封水差压控制在50KPa左右；注意现场给水泵轴端的检漏孔滴水情况，尽量避免泵侧呼吸器冒水；主机建立真空以后稍开小机排汽蝶阀的旁路阀，控制小机排汽缸真空在-50KPa左右，避免由于阀门内漏导致汽缸内起压并且可将含水量大的空气抽走；适当关小小机油箱排油风机出口阀，使得油箱内保持微真空-2KPa左右，同时保证各轴承回油顺畅；检查小机前、后轴封处保温层，若有遮挡则联系相关人员清除；投入轴封蒸汽时，就地缓慢开启轴封进汽电动阀，注意观察两端轴封和汽缸顶部调阀门杆漏汽为不可见。

正常运行阶段，时刻关注密封水差压的波动大小，一般控制在100KPa-125KPa之间；关注密封水回水温度，一般比密封水温度略高8℃左右，若过高的话则适当调大密封水差压；注意观察对比检漏孔滴水大小；及时排出小机排油烟风机出口油烟分离器内积水。

停运阶段，及时调节密封水差压，使呼吸器不冒水；检查小机排汽减温水阀已可靠隔离；关闭小机排汽蝶阀后注意排汽压力不起压，若有必要则微开小机排汽蝶阀旁路阀；关闭前、后轴封电动阀后必须手动摇严，并及时开启阀后的疏水阀；不影响主机和邻小机的情况下，微开小机轴封回汽至轴加风机隔离阀；必要时停运小机排油烟风机；真空即将到零时及时隔离轴封汽；及时观察油箱油位的变化；及时对油箱放水。

3.2进行轴承呼吸器内滤芯改造或定期清理，从而避免汽泵润滑油进水

小机正常运行阶段造成润滑油进水的一个关键原因是油系统为微负压。降低负压可以抑制润滑油进水的发生机率。第一种方法，因汽机房打扫卫生灰尘和紧邻区域磨煤机漏粉，造成轴承呼吸器内烧结滤芯灰尘堵塞，且流通面积较小，导致该处局部负压升高，因此将该滤芯改造，加大流通面积，选用80目的不锈钢滤布包裹，减少了该处的负压，使得润滑油系统抽吸水分的能力降低；第二种方法，及时定期清理可以轴承呼吸器内烧结滤芯灰尘或更换滤芯，减少回油系统在该处的的负压，从而在检漏孔处接一台风机人为在油挡一侧造成一个负压。

禹州龙岗电厂使用了第二种方法，大大降低了润滑油进水的概率，特别是在4A汽泵组上的应用证明了这种方法的有效性。当时轴承呼吸器内烧结滤芯灰尘堵塞，监盘发现4A汽泵组小机油箱油位805mm较之前790mm增长15mm（油箱温度及环境温度不变情况下），令巡检就地检查4A小机回油窗挂有水珠状物质，令巡检从油箱底部放油发现油中带水较多。令巡检配合运检对4A小机油箱底部放水，将4B小机滤油改为4A小机润滑油滤油，化验室告4A小机润滑油滤网水分为2400mg/l，运检办票清理4A汽泵两侧轴承室呼吸器和加强油箱底部放水以及油系统滤油，然后化验室告4A小机润滑油水分达到良好值20mg/l。

3.3进行汽轮机轴封系统和进汽管道改造，启停机时正确操作轴封系统，避免汽泵润滑油进水

停机检修时，为了提高轴封系统管路隔离的严密性，进行以下改造：小机前、后轴封进汽电动阀后加装密封质量较好的手动隔离阀和放水阀；轴封回汽隔离阀前加装放水阀等。

停机检修时，拆除冗余且内漏的高压主汽阀及相关管路。通过设备改造尽可能消除小机单独隔离时有可能进入汽缸和油系统的蒸汽来源。

在机组启动阶段，尽量缩短轴封供汽与真空建立之间的时间，避免真空未建立轴封供汽时间太长；停机时也应在真空破坏后及时停供轴封汽。在运行操作时应充分考虑到这一点， 目前在启动、停机操作卡中均已列出，但这些需人为进行控制，具体可在相关的启、停措施中加以说明。

3.4进行汽泵冷油器运行监视和定检，避免冷却器泄露造成润滑油进水

由于冷油器冷却水采用循环水，受水库补给水和城市中水影响循环水水质经常恶化。润滑油冷却器冷却水氯离子80mg/L以上，造成冷却器内壁腐蚀和电化学腐蚀，从而造成给水泵油系统一直存在着备用状态下工作冷油器油侧进水，造成给水泵启动后油系统含水量超标。

所以：一方面化验室将汽泵润滑油中水分测量固化为定期工作，运行中加强汽泵润滑油箱油位监视和定期冷却水排水观察水样，以便及时发现和处理冷却器油中进水异常；另一方面利用小修机会对汽泵冷却器进行检查和修理，从而避免汽泵冷油器油中进水。

4.采取有效措施后的效果评价

根据以上分析，该电厂利用机组的计划检修机会，依次将每台小机的前、后轴封进汽管路、小机高压汽源和汽泵轴承腔室的呼吸器进行了彻底改造和清理检修；并且加强运行监视和正确调整，此后经历了几次开、停机操作都没有发现润滑油进水事件，油样化验结果多保持在合格的范围内≤80mg/L，取得了良好的效果。

【参考文献】

[1]杭州汽轮机股份有限公司.NK63/71/0型锅炉给水泵汽轮机产品使用说明书（主机部分）.

[2]上海电力修造厂《HPT300-340-6S/27A安装、运行及维护说明书》.

[3]长沙理工大学组编.600MW火电机组系列培训教材 汽轮机设备检修.中国电力出版社.

汽轮机进水 篇4

关键词：汽轮机,润滑油箱,进水,原因,解决途径

汽轮机润滑油箱在各大生产工厂中都有所应用, 它是机组正常运行的基本安全保障。颗粒度、粘度、闪点、酸值、水分、破乳化度、液相锈蚀等, 这些监测指标都是日常工作中监测汽轮机润滑油是否正常的重要标准, 其中一个非常重要的指标就是水分, 水分也是汽轮机润滑油在机组运行过程中最容易超标的一个成分。而一旦出现水分超标, 机组的润滑效果就会大大降低, 各个部件之间的摩擦会剧增, 这不仅会使设备快速老化, 同时还对会油膜的形成造成影响, 损坏轴承, 引起机组振动超标等。

与此同时, 在汽轮机机组启动的时候, 如果润滑油不合格, 那么就无法启动, 从而导致机组不能正常带负荷, 从很大程度上影响机组的效率和发电量。由此可见, 对汽轮机润滑油中进水的原因进行分析并提出相应的处理措施是一个非常必要的研究课题。

1事故现场介绍

某电厂的汽轮机组处于正常运行时, 对其进行了一次负荷急剧下降的操作, 随后恢复正常运行, 结果出现机组润滑油箱油位异常升高的现象。未到24h的时间, 油箱油位升高已经达到了10cm, 由专业技术人员检查之后发现, 大机油箱中润滑油的上面漂浮着一层油花, 油花的颜色为乳白色;并且汽轮机轴承的油位观察窗上面也能够明显的看到一层油花, 油花的颜色也是乳白色;润滑油中进水之后, 润滑油的油压有一定的下降;轴瓦的温度与之前相比更高;油净化气疏水量与之前相比也有所增大, 对其给予外挂大功率真空滤油机处理, 油位的上升趋势得到一定的控制;与此同时, 技术人员在检查的过程中还发现, 在机组负荷发生变动的时候, 润滑油箱的油位也会产生很大的变化。

2汽轮机润滑油箱系统介绍

2.1润滑油系统

该电厂的汽轮机润滑油箱润滑油系统的组成部分结构如下:阀门、加热器、汽轮机主轴驱动的主油泵、盘车装置、顶轴装置、油箱、冷油器、油位指示器、逆止门、排烟系统、事故油泵、润滑油泵、滤网还有各种规格不锈钢管道及监测仪表等。其功能和作用主要有下面这两个:一方面, 为汽轮机发电机轴承提供润滑油, 另一方面, 对保安系统的压力油进行调节。

2.2轴封系统

该电厂的汽轮机润滑油箱轴封系统是采用具有自动调节装置的闭式轴封系统, 其组成部分主要包括轴封加热器、轴端汽封、有关管道组成的闭式轴封系统、供汽母管压力调整机构还有减温器等。轴封系统的作用主要表现为三个方面:一是防止空气漏入汽缸破坏机组真空;二是防止蒸汽窜入轴承座导致润滑油系统进水;三是防止蒸汽沿高、中压缸轴端向外泄汽。在汽轮机工作的运行和调试期间, 如果没有调整好轴封系统调整, 此时主机润滑油发生进水的发生概率会大大提高。

该机组采用的是自密封汽封系统, 这个机组系统中, 包含有四个阀门站, 这四个部分一个是低压阀门站;一个是高压阀门站, 一个是溢流蒸汽阀门站, 还有一个是辅助蒸汽阀门站, 他们具有协同作用, 共同调节供汽汽源站, 在系统的作业中, 首先由高、中压缸轴端汽封的漏汽通过喷水来将温度降低下来, 然后以抵押轴端汽封的形式进行传输, 最后供应给汽轮机汽封系统, 在这个过程中, 若出现了多余的漏汽, 那么此时溢流蒸汽阀门站就会发挥溢流作用, 将漏汽转移到低压加热器或凝汽器。除此之外, 轴封系统中还增加了旁路自动调压装置的设计, 它的主要作用是, 如果机组系统在运行中, 如果发现轴封供汽压力过高, 系统的安全运行会受到影响, 那么溢流阀会自动开大, 这样部分轴封用汽就会通过溢流阀进入凝汽器, 从而减小供汽压力, 直至压力值为适宜为止;而如果在运行中出现轴封供汽压力太低的时候, 溢流阀会自动关小, 通过这种方式来使供汽压力升高。

3原因分析

汽轮机润滑油进水会引发润滑油乳化, 严重影响润滑油油质, 不利水泵组的正常运行。通过多次的启动和停运阶段分析, 笔者发现导致汽轮机润滑油进水的原因有以下几点:①外部因素导致油箱进水:油箱顶部盖板未盖好, 润滑油与空间接触, 空气中水分被润滑油吸收;补油中含水量大。②润滑油冷油器内部管束内漏。③由于接合面变形, 气缸无法严密密封, 泄漏的蒸汽容易进入轴承室。④油箱排烟风机出现故障, 油烟无法及时排出, 继而导致主油箱负压增大。⑤轴封因安装不当或运行故障出现较大漏汽, 且此时轴承油档有较大的间隙, 继而导致轴承室进入大量泄漏的蒸汽。⑥加大轴封供气是维持机组真空度最主要的手段, 但随着供气的增加, 轴封也更容易漏气, 本来应该进入冷凝器的漏气, 在这种情况下就会通过轴承箱油档进入润滑油。

4解决途径

我们为了更加深入的分析汽轮机润滑油箱进水原因, 必须要做好以下工作:①对现场进行检查, 排除气缸密封不严、油箱顶部盖板未盖好等外部原因导致的润滑油进水;对新油进行化验, 排除补油中含水量大的原因。②通常情况下油压高于水压, 所以说即使冷油器管泄漏, 冷却水也不会进入冷油器管中, 而是润滑油进入冷却水中, 所以说如果存在泄漏多以油位下降为主, 但也可能因操作不当导致冷油器在通油之前进水, 不过这种润滑油进水的危害并不大, 因为进水是暂时的。③调整油箱排烟风机的进口风门, 观察油位, 确保能控制油位的上升, 在必要的情况下可外挂真空滤油机, 以保持汽轮机回油系统处于微正压状态, 避免润滑油再次进水。④根据验收记录检查安装过程, 查看是否按照厂家设计下限来调整轴封间隙, 以排除轴封间隙过大的原因。经综合分析发现汽轮机轴封问题是导致润滑油箱进水的原因, 该原因也是导致润滑油箱进水最复杂的原因, 为了对该原因有一个系统、充分的认识, 本文进行了轴封试验, 从而揭示容易引起汽轮机润滑油箱进水的几个因素, 以及这些因素之间的相互关系。轴加真空度受轴加风机出力的影响。轴加风机容量与轴封加热器壳侧的真空正相关, 轴加真空受不断增加的风机出力的影响越来越小。轴加真空度、轴加供汽压力与低压缸轴封冒汽直接相关, 所以所应根据厂家的设计上限来限定机组的轴封供汽压力。同时, 注意操作, 尤其是变工况运行操作, 避免润滑油进水。轴封供汽压力与汽轮机真空严密性直接相关。随着轴封供汽压力的升高, 汽轮机真空度升高, 继而导致轴封加热器真空度升高。

结语

对于汽轮机机组来说, 要想保障安全、经济运行, 就必须要保证轴封系统状况正常、良好。汽轮机润滑油箱进水会导致油质劣化, 这一方面会形成油渣, 另一方面会对油系统造成腐蚀。一般来说, 汽轮机轴封的状态不良或是发生磨损、轴封的进汽过多、还有轴封其回汽受阻、轴承内负压太高、轴封高压漏汽回汽不畅等都有可能是造成润滑油进水的原因。在汽轮机组运行的过程中, 为了保障系统的安全、正常运行, 有效解决和避免润滑油系统进水现象, 必须要做好以下四个方面的工作:一是轴封加热器的真空度必须要得到保障;二是轴加风机出力必须要充足;三是各个部分的运行和调试参数必须要处于合理的区间;四是必须要合理的调整轴封供汽压力。

参考文献

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汽轮机油系统进水原因分析及防范 篇5

1. 故障现象

(1) 机组运行中突然发现4#瓦轴向振动超标, 轴向最大振动值0.085mm, 水平、垂直振动正常, 其他轴承未发现异常。

(2) 机组运行中未发现轴封漏汽, 但在4#、5#轴承箱回油窥视窗上均有水汽结露, 同时主油箱油位由35mm上升至65mm, 并有继续缓慢上升趋势。

(3) 通过滤油机对油系统48h不间断滤油, 取油样检查仍发现油中含水。最初一个班 (8h) 运行从主油箱中可放出10~25kg的水, 后期运行一个班可放出150~180kg的水。每天只能按时从油箱底部放水来降低油箱油位。采用滤油机每天24h不间断滤油, 也无法保证主油箱内3.5t油的质量。

2. 原因分析

(1) 冷油器铜管泄漏造成油系统进水。化验主油箱放水水质检查, 结果表明水样被油污染, 从电导率难以判断是轴封漏气还是发电机冷却水泄漏所致。对所取油样进行水分检查, 含水量>3000μg/L (规定值100μg/L) , 并且外观检查油样已浑浊、取样瓶底部有积水。

曾为降低润滑油温并列了2#冷油器, 为此检查冷油器, 对其进行持续时间10min的打压试验, 封堵了一根泄漏的管子, 之后通过24h观察, 油箱中仍含有大量水。再解体1#冷油器并打压试验, 试验压力0.2MPa下持续10min未见泄漏。至此, 排除了冷油器泄漏的可能。

(2) 前后轴封泄漏蒸汽进人轴承箱。因大修期间未更换前后梳齿型汽封, 运行中前端汽封漏气明显, 前轴承箱与汽缸连接处有明显热浪。后轴承箱回油管道窥视窗有水珠, 调整轴封压力无效, 故此认为前后轴封漏气并非轴承箱含水的原因。

(3) 4#、5#瓦之间联轴器有问题。每天滤油机24h不间断滤油, 但还能从主油箱底部放出大量水, 可能是4#、5#瓦之间联轴器有大量冷却水进入油系统, 这也可以很好地解释4#瓦轴向振动超标的原因。

4#、5#瓦之间的联轴器螺栓较小 (M24×80mm) , 大小修时未作过任何检查和更换, 可能有螺栓疲劳断裂, 也有可能螺栓拧紧顺序及拧紧力不一致, 造成螺栓断裂, 从而使转子冷却水在0.1MPa压力下, 沿6#瓦进入4#、5#瓦之间联轴器的缝隙。4#瓦轴承和4#、5#瓦之间的联轴器在一个轴承箱内, 当压力水从联轴器处泄漏后, 大量凝结水沿4#瓦润滑油回流管道流至油箱, 造成油箱油位快速上升。

4. 检查情况

利用夜间低峰负荷停机检查4#瓦轴承座内联轴器, 轴承座底部内有明显积水且有锈蚀痕迹, 3个M24的螺母散落在轴承座内, 轴系上共有6根螺栓, 已断裂3根, 导致4#、5#瓦之间联轴器中心发生偏移, 检测结果显示错位0.065mm, 张口0.07mm, 引起4#瓦轴向振动。

5. 防范措施

(1) 大修及检修期间, 对于检修后的4#、5#瓦之间联轴器中心张口、错位偏差应≤0.03mm。

(2) 用45#钢重新加工6根M24×80mm的螺栓, 按对称顺序依次拧紧螺栓。对螺栓加装防松措施。

汽轮机进水 篇6

水轮机进水阀有三种形式：蓄能罐式进水阀、重锤式进水阀、电动阀。本文所描述的对象是蓄能罐式进水阀。水轮机进水阀安装在水轮发电机组的蜗壳进口，主要有两个作用：(1)在水轮机组检修时关闭，截断上游来水;(2)在机组出现事故，导叶失灵的情况下，为防止机组过速，动水紧急关闭。在上述两种情形下，要求阀门能可靠动作，不得拒动和发生误动作，否则，将会严重影响电站的安全。另外，在发电机组待机或检修期间，要确保维护工作按时完成，否则将会影响电站的发电效益。因此，水轮机进水阀不仅要求可靠性很高，还应该具备能提高维护效率的功能。

随着自动控制技术的不断发展，现场“无人值班，少人值守”的理念在最近这些年被电站广泛提及。水轮机进水阀自动控制系统也不例外地要适应这些要求。作为阀门厂家有义务应在保证产品性能价格比的前提下，应用先进的自动控制理念和控制技术，来充分提高产品的性能，保证电站的安全可靠运行和提高电站的发电效益。

2 自动控制技术的发展趋势

自动控制就是能按规定程序对机器或装置进行自动操作或控制的过程。简单地说，不需要人工(或极少人)干预的控制就是自动控制。如进水阀的开阀控制，电站监控系统发出开阀指令，进水阀就会自动按照设定的流程动作：开旁通阀———蜗壳充水(平压)———解除液压锁定———开主阀———关旁通阀。

自动控制技术的发展是与当时的自动控制领域的自动化元件的技术和控制对象的要求相适应的。它经历了最简单的开环控制、反馈控制(闭环控制)、最优控制、随机控制到智能控制的发展过程。不同阶段的控制技术的复杂性是不同的，如图1所示。

自动控制系统的发展是与自动控制技术的发展相适应的，它经历了如下发展过程，如图2所示。

可见，自动控制技术的发展方向是通信技术、计算机技术、网络技术与现代控制技术相结合的智能控制。

3 智能控制系统

“智能”到目前为止还没有一个明确的定义，但从工业控制的角度来说，“智能”可分为“人工智能”和“拟人智能”。就是人们通过视觉、听觉、触觉、味觉等各种自然传感机制来获取信息，并对这些信息进行分析判断，指导人的行为。“人工智能”和“拟人智能”就是将人的思维、逻辑推理和判断能力模拟应用在控制上，用来对控制对象的使用状况和性能进行分析判断，发出预警和报警信息，代替对控制对象发生故障后的人工分析和判断过程。

因此，智能控制是一种最新的自动控制技术，是一类无须人的干预就能够独立完成某一控制过程，能够监控整个过程，并能模拟人的逻辑思维和推断能力对控制对象进行故障诊断(预警和报警)，指导消除或排除故障的自动控制技术，代表了自动控制的发展方向。

智能控制系统是建立在智能控制技术发展的基础上的。专家控制系统是智能控制系统的一种形式，是一个应用专家系统技术的控制系统，其核心就是应用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程。该程序系统存储有某一特定领域的人类专家知识，来解决需要通过人类才能解决的现实问题的计算机程序系统。

进水阀专家控制系统依据智能控制的理念，根据对进水阀在不同工况下的运行状况的长期跟踪，并对设备运行中出现的问题和现象进行总结，形成一整套能准确反映阀门性能的目标参数及对应的曲线，这些参数和曲线作为参考程序储存在阀门控制系统PLC内，就是PLC设备监测和故障诊断程序系统，也就是进水阀专家系统。进水阀专家系统能够为用户维护提供指导，并能对设备运行过程中可能发生的问题发出预警，对已经出现的故障发出报警。

4 智能控制在蓄能罐式进水阀控制上的应用

4.1 进水阀智能控制系统的构成

进水阀控制系统以PLC(可编程控制器)为核心，将原来的继电器控制逻辑由PLC程序代替，使控制系统的接线大量减少，从而减少了故障点的数量，使控制系统的可靠性大大提高。另外，控制系统设置了人机触摸界面，将阀门和液压系统的大量信息可视化。控制系统还设有用于远程控制和技术服务的功能，如图3所示。

4.2 进水阀智能控制系统要解决的问题

智能控制技术是将先进的网络技术、信息技术与控制技术相结合的新技术。在进水阀的智能控制系统上主要解决两个问题。

(1)远程控制和远程技术服务

水电站大多建在偏远的山沟，那里的自然环境比较恶劣。因此，用户为了提高电站工作人员的积极性和从员工人身安全考虑，把中控室建在电站附近的城镇或者是生活、交通较为方便的地方。通过公用电话线路或局域网络来对电站设备进行监控，如图4所示。这就要求阀门控制系统要有远程通讯接口，并适应和满足电站远程监控通讯规约。

另外，为了提高电站的发电效益，用户对设备维护的快速响应要求也是很高的。设备厂家的技术服务人员到电站即使使用最快捷的交通工具，也要在路上花费大量的时间。如何解决这个问题呢?那就是阀门控制系统要有远程技术服务的功能，包括售后技术咨询和远程的故障诊断及维修维护指导。通过公用电话线路与远程上位机进行数据或信息的交换，设备厂家技术专家或服务人员在用户的要求或许可下，在公司本部通过计算机和现地PLC通讯，直接对PLC记录的相关信息进行分析和诊断，以确定故障范围，提出解决方案。指导现场维护人员解决或消除故障，这就大大提高了工作效率。

(2)进水阀专家系统的建立

远程技术服务的前提是进水阀要有一个专家系统，这个专家系统能反映阀门系统相关部分的工作状态，包括正常状态、故障状态和预警信息。这些信息储存在PLC内，通过这些信息，可以判断设备的状态，对可能发生的故障采取预防措施，对已经发生的故障给以明确提示，并提出解决方案。

水轮机进水阀是机电液一体化的形式的产品。蓄能罐式进水液动蝶阀是以蓄能器将压力能储存起来，当需要开关阀门时，压力能就会释放出来。蓄能罐式进水液动蝶阀阀门部分是核心，液压系统为阀门提供驱动能源，电气控制系统的控制对象是液压系统，并从阀门和液压系统采集相关信息。从阀门系统来看，阀门机械结构一旦成型，基本不会出现什么问题。但液压和电气将是日常维护最频繁的两部分，液压和电气系统的性能也将直接关系着整个进水阀系统的整体性能。如何在现有技术的基础上，有效地监控液压系统、阀门系统的运行，并能随时对液压系统、阀门系统的各种信息作出准确的判断，从而尽快的发现问题和解决问题，将问题或故障扼杀在萌芽状态，以提高电站的发电效率和减少售后服务成本。这是进水阀电气控制系统需要完成的另一个任务：专家系统的设计。

4.3 蓄能罐式水轮机进水阀智能控制的专家系统（1）蓄能罐内氮气压力高低的判断

通过蓄能器氮气压力的高低与蓄能器充油量之间的关系，来判断蓄能罐内氮气的压力的高低。蓄能器内的氮气压力的高低，将会影响到充油量的多少。蓄能器充油越多，液压站回油箱油位就会越低，这就是两者之间的关系。进水阀控制系统实时检测油箱的油位与系统压力，并通过专家程序实时分析，判断每一次补油后油位的下降量与系统压力或氮气之间的数据变化量，并储存信息。如图5所示，其反映了充氮压力与充油压力和放油压力之间的关系。

图中Vw为P1-P2时的放油量;V0为氮气压力为P0时的容积。

专家系统判断，当系统压力在15-17.5MPa、氮气压力为8-9 MPa时，对应回油箱油位为H3;当系统压力在15-17.5MPa、氮气压力为7-98MPa时，对应回油箱油位应在H2-H3之间，为正常;当系统压力在15-17.5MPa、氮气压力为6-7 MPa时，对应回油箱油位应在H1-H2之间，属非正常现象，专家系统会提示：请检查蓄能器氮气压力或系统是否漏油。发出相关信息，以提醒维护人员如图6所示。

(2)液压系统的保压性能的判断

油泵电机在单位时间内启动的间隔时间与系统保压性能的关系，如图7所示。

由图7可知，液压系统的保压性能是通过系统压力由额定上限到额定下限之间时间长短来衡量的，这段时间内油泵是不会起动的。也就是说，油泵电机在单位时间内起动的间隔时间与系统保压性能是有关系的。系统压力从上限到下限所需时间越长，系统的保压性能越好，反之，则越差。

专家系统认为，实际压降时间T2≥T1认为系统保压性能良好;若T2≤T1，说明系统有压降，在此条件下：若K≤T2≤T1(K为专家系统设定参考值)，认为系统压降在允许范围内，但应发出预警，提示系统已出现一定的泄漏，需引起重视;若T2

在单位时间内，油泵电机的启动次数也可作为反映液压系统保压性能的另一个指标。

阀门在全开或全关状态下，油泵电机启动的间隔时间反映的是液压系统的保压性能。正常情况下，系统保压不应低于50h。但50h以内油泵电机应允许一定的启动次数，但不能太频繁，否则视为系统有故障。

判断关系式：0≤C2≤K≤C1

式中：C1为专家系统规定的在单位时间内允许油泵电机组起动的最低次数;C2为油泵电机在单位时间内实际起动过的次数;K为一定值，用来衡量系统正常与基本正常的临界值。

判断结果：若0≤C2≤K，则可认为正常;若K≤C2≤C1，则可认为基本正常，但发出预警，提示油泵电机起动较频繁，请注意系统是否有可见泄漏;若C1≤C2，则认为系统有问题，应发出报警，请维护人员加紧检修和维护。

(3)油泵及电机工作性能判断、故障诊断

蓄能罐式进水液动蝶阀液压系统设有两台油泵电机组。两台油泵电机组的运行方式有两种：交替起动和联合起动。正常补油时，交替运行，即奇数次1#油泵运行，则偶数次就由2#泵运行;在系统油压偏低时，两台油泵同时起动。专家系统根据油泵特性，确定正常补油时间为T，当油泵实际运行时间T1>T，而系统压力还未达到额定上限值，则该泵应停止运行，同时立即起动另备泵。若备泵运行时间T2

通过开阀力矩与系统压力的之间关系以及检测电磁阀的工作状态，来判断阀门开启是否正常。阀门在不同的开度，其开阀力矩是不一样的，通过实时检测系统的压力来与不同开度时所需要的最小压力值比较，来判断阀门是否有卡阻，阀门开启是否正常。另外，通过检测电磁阀的工作状态，来判断开阀命令是否已经执行以及电磁阀的动作是否正常等等。

通过以上来综合判断液压和阀门系统的运行是否正常，从而发出相关信息。

通过阀门开关力矩与系统压力之间的关系来控制液压系统的压力，满足在开关阀过程中最大力矩时所需要的液压系统的压力，保证阀门能可靠开启和关闭，如图8-10所示。

阀门的开启力矩M=液压缸的输出力F×力臂L(L=曲柄长度×COSα，α为阀轴的水平中心线与曲柄中心线之间的夹角);

液压缸的输出力F=系统工作压力P×活塞的有效面积A，即M=P×A×L。

式中，L是随着阀门的开度变化而变化的，系统压力P也是在不断变化的，阀门不同的开度对应的液压系统的压力是不一样的。

从上面的关系式中可知，在油缸缸径一定的前提下，要想增加开阀力矩，就会要求液压系统压力增大。如果设计时考虑开阀按阀前后的不平衡压差为30%，则开阀力矩将会增加很多，成本会增加。可以通过专家系统既可满足不同角度下的开阀力矩，又可减少成本。即自动检测在开关过程中不同角度对应的力矩，根据力矩大小自动增加液压系统的压力，以满足开关阀的需要。(1)在阀门前后分别设置一个压力变送器或两只电接点压力表，用来作差压检测用;(2)不平压设置最大10%。因正常状况下，阀前后平压基本无压差且平压所需时间也是很短的。专家系统可设定平压所需最长时间T，当在时间T到达后仍未平压，而此时又必须开阀，升高系统压力或者根据不同的开阀角度与所需液压系统压力的关系，通过阀门控制系统PLC的逻辑判断，可让系统压力超过设定的上限，达到保证阀门能可靠打开的系统压力。

其它数据存储，用来长期的跟踪阀门系统的运行状况。如阀门开关次数、油泵电机的启动次数、最近一次开关阀过程中的压力变化和时间、阀门在最近1次的开、关阀时间等。作为分析判断阀门工作状况的依据，阀门在紧急状况下动水关阀时，由于阀门的偏心作用及水流的作用，是有利于关阀的，因此，关阀力矩相对要小一些。通过PLC专家系统记录的正常状况下的关阀时间与实际关阀时间比较，即可得出阀门的关阀是否正常。

另外，通过对阀门开关次数的记录，可以为密封圈的使用次数及寿命作统计，利于阀门厂家掌握一些数据，以便作技术更新等等。

5 结束语

智能控制技术在蓄能罐式水轮机进水液动蝶阀控制系统上已有实际应用。阀门控制系统充分利用了现有的网络技术和公共电话线路，特别是专家系统的建立，远程解决了电站在运行过程中的问题，大大缩短了检修和维护工作周期，为电站效益的提高起到了重要作用。因此，水轮进水阀控制系统上应用现代控制技术，切实解决实际问题，使电站真正做到现场“无人值班，少人值守”已显得迫不及待了。

参考文献

[1]蔡自兴.智能控制原理与应用[M].北京:清华大学出版社.