汽轮机组EH油系统运行问题及应对.pdf

欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋氠氠氠氠化工设备 收稿日期 修稿日期 作者简介张帅（），男，河北邯郸人，工程师，主要从事化工生产运行管理工作。汽轮机组 油系统运行问题及应对张帅，霍睿，杨先斌，姜丽（河南晋开化工投资控股集团有限责任公司，河南 开封 ）摘要河南晋开化工投资控股集团有限责任公司 、发电机组均配套采用杭州中能汽轮机股份有限公司生产的抽凝式汽轮机组，发电机组配套的汽轮机组运行 后，其高调门和低调门出现了不同程度的控制失灵现象，分析并确认是汽轮机组 油油质严重恶化所致后，对油质恶化的可能原因进行分析和排查，结合生产实际采取一系列的优化改进措施并加强 油系统的日常管理与运行维护后，发电机组配套汽轮机组恢复了稳定运行。关键词汽轮机组；油油质恶化；原因分析；油温；水含量；机械杂质；优化改进；运行维护 中图分类号 文献标志码 文章编号 （）引言河南晋开化工投资控股集团有限责任公司（简称晋开集团）有 台装机容量分别为 和 的发电机组，均配套采用杭州中能汽轮机股份有限公司生产的抽凝式汽轮机组。发电机组配套的汽轮机组运行 后，其高调门和低调门均出现不同程度的控制失灵现象，阀位出现突降、突升情况，严重影响机组的安全稳定运行。经分析与探讨，判断汽轮机组高调门失灵为抗燃油（油）油质严重恶化所致后，从生产运行、日常维护管理、设备工作环境等方面着手对油质恶化的可能原因进行分析与排查，采取了一系列的优化改进措施并加强 油系统的日常管理与运行维护后，发电机组配套汽轮机组重新回到了稳定运行的轨道上来。以下对有关情况作一介绍。问题描述 年 月 日 ：，发电机组配套汽轮机组高调门开度突然由 降至 ，发电机组负荷由 降至 ，操作人员立即开大汽轮机组高调门，阀门不动作，停车更换高调门伺服阀后机组运行正常；但运行半个月后 发电机组配套汽轮机组高调门再次出现调节失灵情况，拆检伺服阀发现其阀芯弯曲。据生产经验，短时间内汽轮机组高调门多次出现伺服阀失灵的情况，最大可能是机组 油中含有杂质，杂质卡在伺服阀阀芯处造成了阀芯弯曲，因而初步怀疑 油油质出现了问题。于是，对 发电机组配套汽轮机组 油进行全分 析，结 果 为 酸 值 、水 分 、机械杂质 、运动粘度 。可以看到，各项指标均严重超标，酸值超出指标倍多、水分超出指标 倍，油油质已严重恶化。油系统及油动机工作原理简介 油系统是汽轮机 控制系统中的一个重要组成部分，整个 油系统由供油、执行机构、危机遮断几个部分组成。晋开集团抽凝式汽轮机组使用的高压抗燃油（油）型号为 ，油箱容积为，设置有 台 主油泵（一开一备），主油泵采用恒压变量柱塞泵。油箱内的油经加压至 ，供汽轮机高调门和低调门使用，调门的油动机与系统之间有 根油管相连接 一根是 供油系统提供的高压油，作为动力油送到每一个油动机；一根是回油管，与系统的有压回油母管相连接，出第 期 年 月中氮肥 口有 个逆止阀，防止有压回油倒流；第三根为安全油管，出口也有 个逆止阀，在机组紧急停车时用于快速泄掉油压以快速关闭油动机。回油在回油母管集中后回到油站内部，整个 油系统封闭循环；为防止油温升高，设置有 台冷却油泵和油冷器对油箱内油循环冷却降温。油动机主要由油缸、控制阀块、滤芯、电液转换器、位移传感器、卸荷阀等组成。控制系统给伺服阀放大器 个阀位指令信号，此信号与位移传感器反馈给伺服放大器的当前阀位信号作比较，伺服放大器将阀位信号差值经运算放大后发送给电液转换器，由电液转换器控制油的流动方向，从而控制阀门运行处于某个位置。当 油油质变差、机械杂质增多后，油进入电液转换器时极易堵塞阀孔，造成阀门卡涩、失效。油油质恶化可能原因分析 油温度方面的原因 油有严格的温度要求，为保证油温在合理的范围内，油站配置了冷却油泵和油冷器，油站油温高于 时冷却油泵自动启动，油站油温低于 时冷却油泵自动停运；油冷器冷却介质采用循环水，夏季温度较高时，由于循环水上水温度达 以上，冷却油泵启动时可将油温维持在，但油箱温度降不到，致使冷却油泵无法自动停运，经常需通过人工干预强制停运冷却油泵，而若人工启 停冷却油泵不及时会使油温超指标 夏季整个油站运行温度常常在 ，甚至曾出现过最高 的情况。另外，在汽轮机组停车降温过程中，高调门和低调门虽然已关闭，但仍然会受到机组本体的热传导和热辐射作用，过早停运 油泵而中止 油循环，会使油动机内存留的 油迅速升温，油在温度高时其颜色加深，氧化、分解加快，严重影响其酸值、颗粒度等指标，且高温还会使油的粘度较低，致使密封件容易老化。油水含量方面的原因厂家提供的说明书要求 油中水分在 以下。对于 发电机组配套汽轮机组 油水分严重超标问题，分析认为水的来源有二：一是油站内部 油随着自身老化产生的水，这部分水不可避免，通过定期过滤可以解决；二是外部有水进入了油箱内。在排查具体原因时，对油冷器进行了耐压试验，发现油冷器并无泄漏，那么水分的来源就只有油站顶部的呼吸孔了 油箱处于厂房的一楼，所有设备的导淋疏水都在一楼排放至地沟，一楼环境湿度偏高；另外，油站顶部的呼吸阀虽然装有空气过滤器，但只能过滤掉空气中的杂质，无法过滤空气中的水分，在油站油温由 降至 的过程中，空气会进入油箱，尤其是夏季湿度较大时，会有较多水分随空气进入油站。机械杂质方面的原因 油的颗粒度等级要求达到 级为合格，日常监控指标为机械杂质。虽然整个 油系统安装有过滤器，但仍然避免不了杂质进入电液转化器，尤其是系统中的电液伺服阀，其阀芯与阀套的配合间隙只有 ，对颗粒杂质污染较敏感，发生卡涩时，伺服阀喷嘴或阀芯被堵死，阀芯偏于一边，无法控制高调门和低调门动作，这也是拆检发现伺服阀阀芯变形弯曲的原因。油中颗粒物超标主要可能有四个方面的原因：一是外界杂质进入，主要进入口是油站顶部的呼吸阀，虽装有空气过滤器并配有过滤网，但在更换滤网或者清理滤网时，可能会有颗粒物进入油站内；二是主油泵在运行过程中发生过 次柱塞和推力盘损坏，柱塞磨损后的金属粉末可能会随着油循环进入油站，造成油中颗粒物超标；三是排查时发现回油管线安装的低压蓄能器无压力，表明内部蓄能器皮囊有破损，蓄能器的皮囊采用的是丁腈橡胶，不耐抗燃油腐蚀，破损后可能有胶皮颗粒物进入油站；四是 油系统油管道材质采用的是 ，管道安装时虽采用了全氩焊焊接，焊接后系统投用前管道本应该进行酸洗，但当时由于抢工期管道并未进行酸洗，其焊接口可能会留有毛刺，经过 的运行，这些毛刺在抗燃油的腐蚀下可能从管壁脱落而进入 油系统。优化改进措施 油箱换注新油汽轮 机 组 油 系 统 油 酸 值 达 到 时，抗燃油油质明显变差；酸值达到 ，即使再生其性能也不会有明显好转。为先恢复油品质量，晋开集团采取了油箱换注新油的办法 清空油箱后第一次加注 中 氮 肥第 期的新 油，将油动机电液转换器拆除更换为堵板，进行 的管路油循环清洗后，再次清空油箱，第二次加注新 油至油箱液位达 ，边内部循环边外部循环过滤，将整个 油系统置换干净。更换油冷器的冷却介质为解决夏季油冷器循环水温度高的问题，将油冷器冷却介质由循环水改为夏季温度不超过 且受气温影响较小的脱盐水 由进除氧器的脱盐水中分一路到 油冷器，脱盐水经换热后再进入除氧器，这样既减少了循环水用量，清洁的脱盐水又保证了油冷器不堵塞和换热效果良好。油冷器冷却介质更换后，经过夏季的运行检验，油温能够降至，冷却油泵的联锁启停功能能够顺利投用，有效减少了 油超温的现象。改造油站顶部空气过滤器油站顶部原来安装有空气过滤器，空气过滤器内部装有一层过滤网，用以保证杂质不进入油站，但无法吸收空气中的水分。为保证进入油站的空气既干燥又洁净，将原空气过滤器更换为 系列吸湿空气过滤器。该过滤器外壳为塑料材质、内装有蓝色干燥剂（蓝色干燥剂吸水后颜色变浅，可以用于判断干燥剂的饱和情况），中间设置的空气流通管安装有滤网，当油温降低而空气进入油箱时，空气先与干燥剂接触，干燥剂吸收掉空气带入的水分，再经过滤网过滤掉空气中的杂质，从而可有效防止外界水分和杂质进入 油系统。改进油站油箱的伴热方式油箱设置电加热器的作用是加热温度较低的液压油。油在低温环境下粘度较高，油泵厂家普遍要求油温低于 时禁止启动主油泵，且在汽轮机组正常运行时油温一般也不会低于，但在冬季机组停车及 油循环停止后，受外界环境温度的影响，油箱温度会低于 ，此时需投用电加热器维持油箱的温度。在打开油箱换油时，发现电加热套管局部呈黑色，表明油在油箱内不流动加热时出现过局部过热的现象。为防止今后 油系统再次出现这种现象，决定停用电加热器，将油站油箱的伴热方式改为热水伴热 用 的不锈钢管蛇形分布在油箱四周，冬季一旦机组停车且 油循环停止时，用热水伴热保持整个油箱温度在 。将原板式滤油机更换为真空滤油机晋开集团发电机组配套汽轮机组 油系统原采用板式滤油机，板式滤油机只能过滤油中的杂质，对于 油水分和酸值指标的改善起不到作用。为此，重新购买了 台 型真空滤油机替换原板式滤油机，主要针对 油中的杂质和水分进行净化处理，该型真空滤油机还配备了再生装置，采用高效吸附剂对 油酸值进行控制。型真空滤油机主要功能如下。）过滤杂质。来自油箱的 油经进油口吸入后，依次经真空滤油机的粗过滤器、二级过滤器、精滤器三级过滤（粗过滤器后滤芯逐渐加密，末级过滤器预装 高精度滤芯，可有效保障过滤后 油的清洁度）后返回油箱，完成 次过滤循环。）脱水。来自油箱的 油经进油口吸入后，还可通过加热器加热将油温提至 后送入真空闪蒸罐，利用真空闪蒸过程使油中的水分快速逸出，并在真空的作用下将闪蒸出的水分经真空系统排出，除去水分的油经油泵送入油箱，完成 次脱水循环。）再生过滤。该型真空滤油机再生系统设置有 台过滤器，一台过滤器内安装 套弱碱性阴离子交换树脂滤芯用于降低 油的酸值，另一台过滤器内安装 套强酸性阳离子交换树脂滤芯用于除去 油中的金属离子，以提高 油的电阻率。油系统更换为真空滤油机后，每月对 油的外观颜色、水分、酸值、机械杂质等重要指标进行 次分析（油品质量出现异常时须及时增加分析频次），化工运行车间据分析结果选择滤油机的功能对 油进行过滤或脱水或再生，以保持 油油质稳定。油系统的日常管理与运行维护）更换低压蓄能器的内囊后，要求 个月进行 次蓄能器压力检测，确保高压蓄能器压力在 、低压蓄能器压力在 ，出现无压力或低压力情况时，应及时将蓄能器切出系统进行检修。）改变 规范员工的操作习惯，机组停车后要求 油供油系统不停运，待汽轮机本体盘第 期张帅等：汽轮机组 油系统运行问题及应对车降温冷却至 时再停运 油系统，因为这时的热辐射、热传导作用已经很小，由此可有效避免 油过热情况的发生。）油系统共有 台过滤器 台主油泵进 出口各设置 台、冷却油泵进口设置 台、高调门和低调门油动机的高压油进口各设置 台，这些过滤器可以有效过滤 油，长时间运行后滤芯有可能失效，规定 台过滤器每年更换次滤芯，以利保持 油油质稳定。）巡检人员每小时对 油系统各参数进行 次检查，重点检查油箱液位、温度、油压；对 台主油泵每月进行 次倒换，以防备用泵进口管道有杂质沉积；检修主油泵时，其进口管道必须清洗干净，及时更换进口过滤器，防止杂质进入油系统。）晋开集团化工运行车间润滑油种类有 种，存放在一个油库内，有可能会出现个别员工用错油的情况，而高压抗燃液压油（油）属于人工合成油，一旦有其他油品混入，整桶的 油将不能再添加进油箱使用。为防止有员工用错油，油选择干燥的地方单独存放，与其他油品区别存放，包括其加注器具也单独使用与存放，以有效保证 油的洁净度。结束语对 油系统采取一系列的优化改进并加强日常管理与运行维护后，晋开集团 发电机组配套汽轮机组恢复了稳定运行。作为汽轮机组安全稳定运行的重要一环，油油质管理与维护意义重大。本次 发电机组配套汽轮机组 油系统出现问题，总结其原因排查及问题解决过程，我们认识到，遇到问题时需积极查找原因，想办法解决问题，可使设备尽快恢复稳定运行；日常生产与运行维护中辅之以 油各项指标的严格管控，可有效保障 油系统的稳定运行，从而保障汽轮机组的长周期稳定运行櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅。（上接第 页）水处理存在资源浪费问题。优化改造 年 月，泉盛化工组织取样分析与技改方案论证后，决定对蒸汽管道疏水采用闭式回收的方法进行回收利用，即将各压力等级（、）蒸汽管道疏水引入封闭的蒸汽闪蒸罐内（在一定压力下）进行闪蒸，得到的低压饱和蒸汽并入 低压蒸汽管网，闪蒸后温度相对较低的蒸汽冷凝液并入已有蒸汽冷凝液管网。具体方案：、蒸汽管道疏水（冷凝液）接入蒸汽闪蒸罐闪蒸，每一集中疏水点设 台蒸汽闪蒸罐，单台蒸汽闪蒸罐容积 、规格 ，共 台，闪蒸得到的低压饱和蒸汽并入 蒸汽管网，闪蒸后的冷凝液再并入蒸汽冷凝液管网，原有 饱和蒸汽管道疏水就近并入蒸汽闪蒸罐出口冷凝液管道，一并进入厂区蒸汽冷凝液管网；蒸汽闪蒸罐设调节控制阀组进行液位控制，并设安全阀用于超压泄放。此方案无二次闪蒸及疏水漏汽外冒，可使蒸汽冷凝液所包含的热能、冷凝水都能得到很好地利用。年 月 合成氨装置大修期间对蒸汽管道疏水系统进行了此项技改，实现了蒸汽管道疏水的回收利用。据测算，正常运行期间每台蒸汽闪蒸罐可回收 饱和蒸汽约 ，按年运行 、生产吨 饱和蒸汽耗标煤 计，折合全年可节约标煤 ；每台蒸汽闪蒸罐可回收蒸汽冷凝液约 ，按年运行 计，全年可节约脱盐水 。结束语在当前合成氨 尿素产能过剩、产品同质化严重、节能减排压力较大的形势下，氮肥企业尤其是中小型企业会在节能降耗方面花费大量资金和人力，通过不断降低单位产品生产成本等获取立足之地与较好的经济效益。泉盛化工 合成氨装置正是在上述背景下逐渐成长起来的，我们坚信“完美的追求从点滴的改善做起”，除了在日常工作中加强生产管理与运行维护、精细化操作等外，还需不断进行工艺、设备等的优化改造，才能逐步降低产品生产成本，才能在残酷的市场竞争中获得认可与比较优势。相较于主生产系统而言，公用工程等辅助系统的优化改造受到的关注较少，泉盛化工将继续在水 汽等综合利用方面进行优化改造，助力合成氨装置的安、稳、长、满、优运行。中 氮 肥第 期