G6.6-0.78型給水泵汽輪機潤滑油油質劣化原因分析及處理

2009-10-30 張金生 河北大唐國際王灘發電有限責任公司

  火力發電廠汽輪機組潤滑油系統包括調節系統和供油系統,其供油系統中透平油的黏度、閃點,是影響機組安全經濟運行的一個重要因素。當透平油受到污染后, 將使軸承油膜承載能力下降; 油乳化變質,潤滑性能變差; 油酸值增大,甚至出現水溶性酸,腐蝕設備、管道; 由于腐蝕和臟污可造成調節系統滑動零件卡澀、磨損, 進而導致負荷擺動; 透平油消耗量增大, 油處理負荷加重, 運行經濟性變差等等。河北大唐國際王灘發電有限責任公司的給水泵汽輪機是東方汽輪機廠生產的G6.6-0.78型機組, 該機組在300MW發電機組中得到廣泛應用, 其潤滑油系統所用油為32L-TSA/GB11120-89透平油。L-TSA汽輪機油的質量要求為: 40℃運動黏度與新油原始值相差不大于20%, 在28.8~35.2mm2/s之間; 開口閃點與新油原始值相差不超過15℃,一般應大于等于180℃。

1、汽輪機油油質劣化及影響因素分析

  2007年9月檢驗汽輪機潤滑油時發現黏度、閃點下降較大, 潤滑油顏色變深。因此, 對汽輪機潤滑油進行了跟蹤檢測, 得到油質劣化過程中黏度、閃點變化趨勢見表1。

潤滑油黏度和閃點的變化趨勢

表1 潤滑油黏度和閃點的變化趨勢

  火電機組中, 給水泵汽輪機油質劣化的主要原因為:

  (1) 受雜質影響。油中存在的水分、金屬和顆粒物質等雜質會促進油的氧化, 并有助于泡沫、積垢和油泥的形成。管道的結垢或其他顆粒物質都有可能進入系統中, 而系統避免不了水分的存在, 水在油中以溶解狀態存在, 超過飽和點后才析出游離水。水在油中會促進生銹, 形成乳化和老化產物、油泥等物質, 這些老化物質又會進一步促進油的氧化, 形成惡性循環。

  (2) 潤滑油系統油溫度高, 有過熱熱源。溫對透平油的氧化速度的影響是相當大的。一般溫度在60℃以上, 溫度每增加10℃, 氧化速度就會加倍。潤滑油的局部“熱點”能加速油的氧化過程, 發生熱氧化變質。在高溫下, 碳氫化合物的熱裂解會形成不穩定的化合物, 進一步聚合成各種樹脂和油泥。溫度達到100℃以上時, 油泥開始碳化, 會形成焦炭樣沉積, 可引起轉子損壞。

  (3) 供油系統結構和設計。油箱除用于存儲系統的全部用油外, 還起著分離油中空氣、水分和各種雜質的作用。所以油系統的結構設計對油品的質量有一定的影響, 若油箱過小, 增加油循環倍率, 油在油箱中停留時間會相應縮短, 起不到析出水分和破乳化作用, 將加速潤滑油的劣化。油的流速、油壓對油品的劣化也有直接影響。進油管道中的油應有一定的油壓,且還應維持一定的流速(一般為1.5~2m/s);赜凸苤械挠蜎]有壓力, 流速一般較小(0.5~1.5 m/s)。若油速太大, 回油箱沖力也大, 造成油箱中的油飛濺,形成泡沫, 油中存留的空氣加速了油品的變質。同時沖力造成的激烈攪拌會導致含水的油形成乳化狀態。

  (4) 油品的化學組成。導致運行中汽輪機油變質的內在因素主要是油品的化學組成。不同牌號或同一牌號不同批號的潤滑油所采用的基礎油不同, 而基礎油中的石蠟烴、環烷烴和芳烴相對比例發生變化會直接影響著油品的黏度指數、傾點等理化性能。由于各種添加劑相互配合對油品的氧化安全性有一定的影響, 添加劑選擇不當, 會導致油品性能變壞。

2、油質劣化的原因分析

  給水泵汽輪機的油系統為成熟的設計方案, 油箱中油循環倍率在8~10, 不存在由于設計流速、壓力問題所引起的油質劣化; 從表1可看出, 油系統雜質和水分一直未發生超標現象。因此, 油質的劣化不是由于系統設計問題和油中含有雜質造成的。

  對給水泵汽輪機供油系統進行檢修, 更換另一種優質的透平油。但是在相同工況下, 抗劣化時間只是由一個月延長到三個月, 初步判定油質劣化不是由于透平油本身的質量造成的。為進一步證實上述結論,作者對所用透平油進行了混油試驗, 并對新油及運行中的汽輪機油進行了模擬蒸餾試驗。

  給水泵汽輪機所用的汽輪機油均為同一牌號的32L-TSA/GB11120-89透平油, 為排除由于批號不同而造成的潤滑油混合后油質的變化, 作者進行了油泥析出試驗, 將運行中的潤滑油與新油采用1∶1比例進行混油, 混合后結果見表2。按照SH/T0505 方法,作者對原汽輪機油和劣化后的汽輪機油進行了模擬蒸餾試驗, 結果見表3。

汽輪機油的性能指標

表2 汽輪機油的性能指標

汽輪機油模擬蒸餾試驗結果

表3 汽輪機油模擬蒸餾試驗結果