给水泵汽轮机润滑油中带水问题的分析与处理.pdf

第l l 卷( 2009年第6期)电力安全技术 A而 嘉 斋 蒜 给 水 泵 汽 轮 机 涧 滑 油 中 带 水 问 题 的 分 析 与 处 理 马士东 (安徽华电宿州发电有限公司，安徽宿州234101) 摘要 针对华电宿州发电有限公司一期2600M W 机组4台给水泵汽轮机均不同程度存在的油中 带水问题，从设备结构及运行方式2方面进行了分析，找出了导致润滑油中带水的主要原因，并有针对性 地提出了处理方案。 关键词给水泵汽轮机；润滑油；带水；分析处理 1机组情况介绍 华电宿州发电有限公司( 以下简称“宿州公司”) 4台给水泵汽轮机由北京电力设备总厂生产，给水 泵由上海电力修造总厂生产，均布置在运转层(137 m )。给水泵汽轮机汽源共有3路，分别为主机冷再 蒸汽、主机的四段抽汽汽源及辅汽联箱供汽。给水 泵汽轮机真空系统与主机相连，启动时与主机一起 建立真空。轴封汽源为主机低压轴封母管蒸汽，回 汽至轴封加热器。内轴封的漏汽到达给水泵汽轮机 的第6级后，有一部分经1只节流孔到达凝汽器。 机组正常运行时，4台给水泵汽轮机并列运行， 且只有低压汽源供汽；当低压汽源不足以维持给水 泵对给水系统的调节时，高压汽源开始供汽。给水 泵汽轮机的额定转速为5780rrain。给水泵汽轮机 润滑油系统布置有2台交流润滑油泵、l 台直流润滑 油泵、2只滤网和2只冷油器，油箱上部有1只排烟 风机。正常运行时，l 台交流润滑油泵运行，通过1 只滤网和1只冷油器向给水泵汽轮机及给水泵系统 供油，轴承润滑油供油压力一般在0245 M Pa左右， 排烟风机运行以维持油箱处于微负压状态。整个系 统中无在线滤油装置，仅通过定期化学取样化验并 根据化验结果进行滤油等措施来保证油质。给水泵 汽轮机的润滑油系统各台相对独立，与主机润滑油 不公用。 宿州公司自2007年9月投产发电以来，4台给 水泵汽轮机的润滑油均出现过水分超标的现象，且 有几次出现润滑油严重乳化的现象。根据化学专业 所出具的化学监督通知单统计发现，2008年给水泵 汽轮机润滑油共发生8次化验乳化现象，其中1号 机l A 给水象汽轮机3次，l 号机1B给水泵汽轮机 2次，2号机2B给水泵汽轮机2次，2号机2A 给水 泵汽轮机1次，并且l 号机1A 给水泵汽轮机曾出现 过1次严重乳化现象。 2 润滑油带水的危害 ( 1) 润滑油带水将使轴瓦油膜不易形成，造成 轴瓦与转子磨擦，使轴瓦脱胎或化瓦。 (2)润滑油带水将会使油膜质量恶化，不能及时 带走轴系传来的热量，造成轴瓦脱胎或化瓦。 ( 3) 润滑油带水后降低了润滑效果，并使油膜 质量进一步恶化，加剧了机组轴系振动。 ( 4) 润滑油严重乳化时，将影响机组各轴承润 滑，使机组轴瓦振动异常增大，严重时将使轴承润 滑油膜破坏并烧损轴瓦。 ( 5) 润滑油乳化时，其乳化液沉积于油循环系 统中，将妨碍油的循环，造成供油不足并影响散热， 容易引起轴承烧瓦，有可能发生严重事故。 ( 6) 润滑油乳化还将加速给水泵汽轮机润滑油 的氧化，使酸值升高，产生较多的氧化沉积物，从 而进一步延长了润滑油的破乳化时间。 3 润滑油含水量大原因分析 31给水泵轴端密封泄漏 该型号给水泵两端装有固定衬套，采用向其注 入密封水的卸荷型迷宫式螺旋密封系统，主要原理 是通过间隙控制泄漏来进行密封。如图1所示，凝 结水泵出口母管来水经过调压系统后，形成密封水 注入给水泵驱动端及非驱动端的螺旋密封套内。在 给水泵正常运行期间，密封水从泵进口和泵的平衡 管沿迷宫密封分别泄出：一路经过密封水回水母管 上的水封回凝汽器(无压回水)；另一路流向泵送水 的向，在密封套中间段以内(卸荷环内) 与外漏的 一一 电力安全技术第11卷( 2009年第6期) 给水相遇，形成卸荷水经管道送入前置泵入口，从 而阻止泵内给水外泄(有压回水)。 给水泵正常运行时，密封水的压力在压力控制 阀的调节下始终保持比卸荷水压力高010M Pa，凝 结水也以比卸倚水压力高010M Pa的控制压力注 入形成密封水。 图1给水泵密封原理示意 由以上分析可知，当给水泵汽轮机脱扣、转速 下降及降至为0时，结水泵轴上螺旋槽的泵送作用 也随之下降并最终消失，泵内给水沿着环形间隙大 量外泄，导致卸倚水压力升高。为了维持差压，密 封水调节阀会自动开大使密封水进水量增加。卸荷 水及密封水向外侧方向流出，使漏量突增。同时，由 于汽泵的脱扣和出口逆止门的迅速关闭，导致汽泵 组流量、流速瞬问大幅度降低，减轻了对卸荷水的 抽吸作用，因此，卸筒水管道难以满足排量需要。这 使得一部分压力升高的卸荷水以及密封水通过密封 套间隙大量外泄，泄流到无压回水室中，导致无压 回水排放量激增，使回水母管不能满足排量需要， 排放不及时。这样，卸荷水及密封水越过挡水环进 入密封水回水室与轴承室之间的隔离腔室，该腔室 内的水积聚较多时就会沿转子表面流动，进一步越 过挡油环进入给水泵轴承室，造成给水泵汽轮机润 滑油系统中大量进水。 32 汽门门杆漏汽 给水泵汽轮机的高、低压主汽门、调节门的门 杆直接接在汽轮机轴封回汽管道上(如图2所示) ，使 轴封回汽不畅通，造成汽轮机前轴端汽封腔室向外 大量漏汽。蒸汽进入轴承腔室凝结后，则有可能进 入润滑油系统造成油中带水。 口一 图2给水泵汽轮机轴封 33轴封漏汽 给水泵汽轮机的轴封和真空系统正常运行时与 主机的轴封和真空系统相连通，并与机组同时启 停。目前，l 号机的高压轴封漏汽量偏大，使轴封 母管压力在高负衙时偏高，最高时曾达003M Pa； 但给水泵汽轮机的轴封汽压并不太高，运行时最高 在002M Pa左右，且轴封无冒汽现象。给水泵汽 轮机的轴封l 廿J汽至轴加一路，正常运行时轴加一直 处于负压运行状态。在调试阶段曾出现过轴加疏水 不畅而使轴加正压运行的情况；另外，轴加风机也 出现过故障，使轴加正压运行的情况，但这不致于 使润滑油中长期含水量较大。在机组启停阶段，因 轴封供给在真空建立前，而停供是在真空破坏后， 所以在机组启停阶段有可能使部分汽水进入润滑油 系统。 34冷油器泄漏 冷油器的运行状况是对给水泵汽轮机润滑油中 带水影响较大的因素。冷油器所用的冷却水为闭冷 水。正常运行中2台机组闭冷水系统的母管压力约 在055M Pa左右，给水泵汽轮机润滑油泵出白压力 为030040M Pa，经过润滑油滤网有约004 006M Pa的压损，所以正常运行状况下，润滑油压 力较冷却水压力低。另外，在给水泵汽轮机停运，润 滑油系统也停运后，因并不对闭冷水进行隔离，若 存在冷却器泄漏，则易造成油中带水量增多。但从 目前宿州公司的运行实践来看，4台给水泵汽轮机 的冷油器均未出现过泄漏。 4建议及处理方案 ( 1) 在给水泵密封水回水室和轴承室之间的隔 离腔室下部排污管道上加装2只电磁阀，即电磁阀 l 和电磁阀2，并在电磁阀l 后串接1只减压阀。给 水泵汽轮机脱扣时，脱扣信号同时触动1只继电器， 向2只电磁阀供电，来开启电磁阀l并关闭电磁阀 第11卷( 2009年第6期)电力安全技术 2，在给水泵的两端油一水隔离腔室内充入少量的 压缩空气，并经减压阀维持一定的压力( 试验压力为 0023003M Pa)，用气流充塞挡水环、挡油环与 转轴的间隙，以阻止回水室中的水流越过挡水环进 入隔离腔室，并进而窜人轴承室中，从而避免了给 水泵汽轮机油中进水。 进入甸水箱、轴承室的空气可经各自的呼吸器 对空排出。电磁阀l 和电磁阀2已设置为自动投入、 手动退出。在给水泵汽轮机复位且转速升至2000 rm in以上时手动复位，使加装部分退出运行，即： 电磁阀1关闭，阻断气流供应；电磁阀2开启排污， 使此分系统恢复原状运行。采用这种简单可靠的气 阻密封法的目的，就是为了阻止水流越过挡水环外 泄至隔离腔室内，从而避免其进一步越过挡油环进 入轴承室中。 ( 2) 对给水泵密封冷却水调节系统进行检查调 试，使给水泵密封冷却水的供水量随运行工况的变 化而自动调整，避免人为调整误差给系统带来的影 响。目前缺少对其控制部分的细调，包括调节仪指 示的调门开度与就地执行机构的一致性。 因密封冷却水供水量的多少对回水腔室起压或 水位高低影响较大，所以应对目前每台给水泵在各 种典型工况下的密封冷却水回水量进行测量，确认 是否存在回水不畅的情况。若回水量较设计值大， 则应进行相关改造或调整，可检查轴端密封间隙的 大小是否存在偏大的情况。给水泵密封水回水量可 采用在回水管水平段用超声波测量装置进行测量。 ( 3) 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，避免真空未建立时轴封供汽时 间太长，停机时也应在真空破坏后及时停供轴封 汽。调节给水泵汽轮机轴封压力适当，不向外冒汽， 调节给水泵汽轮机油箱排烟风机入口挡板，维持油 箱内负压得当，而不致使汽泵轴承润滑油室内的负 压过高。机组停运时，优化系统停运的次序，避免 高压高温汽水由锅炉侧倒入给水系统，在给水系统 未放尽水完全泄压前，不得停用密封冷却水。在给 水泵汽轮机脱扣时，由于汽泵转速快速下降，螺旋 密封的密封效果也急剧降低，密封水压升高，短时 间内外漏的卸荷水量及密封水量快速增大，使排放 不及，因此，在给水泵汽轮机脱扣时，应及时增加 多余压力水外泄的阻力，以控制油中进水。正常运 行时，给水泵密封水回水至凝汽器水封注水正常 后，水封放气门应开启，以便回水畅通，还要注意 放气门开启后应不影响真空。 ( 4) 加强油质监督，对系统加油、换油时应保 证油质合格，避免人为将水分带入油系统。另外，在 油箱上加装1支与大气连通的吸气管(直径为80 m m ，如图3所示) ，使油箱保持微正压( 因在运行中 曾多次试验过，把油箱上面的人孔盖子打开，用一 块布包住，运行效果比较好，经测量此时油箱的负 压为350-450Pa)，排除油中水汽，减少油中含水。 经验证该方法效果很好。 图3油箱加吸气管不惹 5结束语 避免给水泵汽轮机润滑油带水及乳化，对保证 给水泵及给水泵汽轮机的安全运行具有重要的作 用。宿州公司这4台给水泵汽轮机自2007- 090l 机组投产发电以来，不同程度地存在着油中带水较 多的现象。对此进行了具有针对性的分析，并提出 了行之有效的操作措施及改进的合理建议，较好地 防止了给水泵汽轮机润滑油带水现象。经过对其结 构设计、运行调整等方面的调试和改进，这4台给 水泵汽轮机润滑油油质等均达到了设计要求。 (收稿日期：2008- 12-13。修回日期：2009-03一04) 一9一