电荷颗粒聚结技术在汽轮机润滑系统油泥清除上的应用

周立仁 ，谷新房 ，杨 利 ，刘金玲

（1.上海颐正源电站设备有限公司，上海 201600；2.华能沾化热电有限公司，山东 沾化 256800）

0 引言

沾化热电4号为东汽产150 MW机组，其汽轮机润滑系统用油采用国产TSA32汽轮机油，4号机组在2010年8月大修期间，发现前轴承箱内壁上沉积了大量棕褐色的油泥（图1、图2），电厂采用了人工刮铲清除方法，但是由于油泥具有高度的电极性，吸附力极强，能牢固吸附在油箱、油路管道内壁、轴承、轴瓦及联轴器上并且附着表面积大，人工处理费时费力，而且管路、轴承箱内壁死角等处又不能彻底清理，造成油泥残存。

为了彻底清除汽轮机润滑系统中轴承、轴瓦、润滑油箱、联轴器及油管路中的油泥，消除机组安全运行的隐患，提高汽轮机油性能，延长汽轮机油使用寿命，电厂采用的CPA电荷颗粒聚结技术对汽轮机润滑系统进行在线清洗。

1 汽轮机油油泥形成的原因分析

油泥是一种高分子烃类聚合物，典型的元素分析为 C（81%～85%）、H（7%～9%）、O（7%～9%）、N（2%～3%），颜色从浅棕色、棕色至棕褐色。油泥在使用一段时间的机械设备油液中普遍存在，尤其在汽轮机油和压力较高的液压系统油液中更为常见。形成机理大致可分为两类：油品氧化、油液“微燃烧”［1-2］。

1.1 油品氧化

烃类油品氧化遵循自由基链反应机制，一般分为诱导期、发展期、迟滞期。

诱导期（即链的引发期），通常新油在温度不高时发生。

发展期（即链的发展阶段），油品氧化的诱导期过后，便是油氧化的发展期，油内渐渐开始生成稳定的氧化产物，如分子量较低的有机酸、水和某些过氧化物，其后氧化过程不断的在进行，并越来越加剧，所有的氧化产物起初都可溶于油，并具有强烈的腐蚀作用。如果继续氧化，便会生成固体聚合和缩合物，它们在油中达到饱和状态后，便从油中析出，即通常所说的油泥。

迟滞期（即链的终止阶段），在这个时期氧化速度减慢，氧化产物也比以前减少。

1.2 油液“微燃烧”

一般情况下，液压油会溶解一定量的空气（＜8%），当超过溶解极限后，进入油液的空气以悬浮形式存在油液中。一旦液压油从低压区被泵入高压区，这些悬浮在油中的小气泡被急剧压缩破裂，导致气泡破裂周围油液温度迅速升高，有时甚至高达1 100℃，造成油液微区绝热“微燃烧”，生成极小尺寸的不溶物。这些不溶物有极性、极不稳定，易粘附到温度低的金属表面从而形成油泥。相对而言，油品氧化是一个缓慢的过程，而油品绝热“微燃烧”生成油泥的速度要快得多。

图1 汽轮机轴承上的油泥

图2 前轴承箱聚集的油泥

2 汽轮机油泥的危害

汽轮机的轴承是全油膜润滑滑动轴承，轴颈和轴承的轴瓦表面被一层薄的油膜分开，通过油膜支撑轴颈给予的负荷，润滑油供给系统则向轴瓦和转动的轴颈之间的间隙不断地供应润滑油。油泥存在会使润滑方式从全油膜润滑过渡成边界润滑，使得轴颈和轴瓦发生金属接触，造成烧瓦这样的事故。油泥在温度达到100℃以上时开始碳化，会形成焦炭式沉积，可引起转子严重损坏。若碳堆积在乌金轴瓦最薄油膜处的附近，这种积碳还会改变轴承的稳定性并改变大轴中心线，影响机组的安全运行［3］。

3 CPA电荷颗粒聚结技术介绍

CPA电荷颗粒聚结技术原理如图3所示。

图3 CPA电荷颗粒聚结技术原理

携带小颗粒物的流体被分成两支路，支路上装有高压电极，分别给小颗粒物加载上正电荷和负电荷。

被带上相反电荷颗粒物的两路流体重新混合聚集，正负电荷相互吸引集聚成在一起形成大尺寸的颗粒物。

尺寸增大的颗粒物很容易地被传统的机械式或离心式过滤器捕捉，从而使过滤器更好、更有效地发挥作用。

4 油泥清除的效果

2011年10月8日投运采用CPA电荷颗粒聚结技术制造的润滑油在线清洗设备，设备运行42天，截止2011年11月21日数据结果如表1、图4、图5所示。

表1 通标标准技术服务有限公司（SGS公司）检测分析数据

图4 油泥倾向指数变化趋势图

图5 汽轮机润滑系统清洗前、后润滑油油泥倾向指数照片

根据通标标准技术服务有限公司提供的检测标准：油泥倾向指数＜15时，油品油泥倾向正常；15～30时，需要监测油泥倾向；30～40时，油品油泥倾向不正常，需要引起注意；＞40时，油品油泥倾向严重。

CPA电荷颗粒聚结技术在清除沾化热电4号汽轮机润滑系统中的油泥效果明显，油泥倾向指数从系统清洗前的49下降到12，下降74%，达到SGS公司检测标准中油品油泥倾向指数正常标准，符合国际通行要求。

5 结语

通过沾化热电4号汽轮机润滑系统的应用情况及权威机构的监测结果可以说明，CPA电荷颗粒聚结技术能够提高机组的安全性，主要体现在4个方面：在线清除油箱及油管路上的油泥、轴承轴瓦上的积碳；清除油中的亚微米的软质污染物，从根本上消除了油泥产生的条件；清除软质污染物的同时，去除了油中的乳化剂，从而减少了汽轮机油的破乳化时间，提高了汽轮机油的破乳化度；延长汽轮机油的使用寿命，节省换油成本。

随着电力企业设备管理水平的逐渐提高，油泥所引发的问题必将会越来越受到重视，CPA电荷颗粒聚结技术作为解决汽轮机润滑系统油泥问题的先进技术必将广泛采用。