F级燃机润滑油箱排空气系统故障分析及处理

汪剑波

（福能集团晋江天然气发电有限公司 福建晋江）

4台F级燃气发电机组，除燃气轮机转子外，大部分设备实现了国产化。2009年起，4台机组陆续投入商运。机组润滑油系统所用油箱容积26.876 m3，设计要求油箱在-996.4～-1494.5 Pa负压下运行。配用2台油雾分离器风机（以下称排油烟风机），为轴承提供密封空气。2台风机一用一备，功率3.73 kW。油箱排空气系统一部分由润滑油模块生产厂商提供，另一部分由安装单位采购安装。

新机组投运以来，润滑油箱负压不足，一直维持在-498.2 Pa负压下运行。油箱负压不足会造成机组各轴承回油不畅，分离水蒸气及油烟效果差。轴承回油不畅则会引起漏油，轴承温度也会因为油循环工况变差而升高，从而带来更严重的问题。

一、润滑油排空气系统原理

润滑油排空气系统（图1）用于除掉油雾中的水蒸汽，将油雾收集回润滑油箱。系统主要设备包括入口油雾分离器、出口油气分离器、电动风机、风机出口上的逆止阀、差压开关、放油管、出口母管隔离阀和系统附属管路等。

入口油雾分离器由两组同心的带有玻璃纤维床的金属滤网组成，直接安装在油箱上方，排油管从滤网底部伸出，到最低油位之下。其工作原理为吸附、重力凝聚式分离。油箱内油雾由风机抽吸通过分离器时凝结，大的油滴流到底部的排油管回到油箱。

图1 润滑油排空气系统主设备流程图

出口油气分离器内部安装有金属丝网，一级分离后的油雾经金属丝网拦截除沫后，进入设备内分离区，在一个突然扩大的容器中，流速降低，密度大的液滴在离心力作用下被甩向器壁，碰撞后失去动能而与转向气体分离，在重力作用下，沿筒壁下落至分离器底部储液区，从底部的排油口流出。分离后的空气流经出口管路排到大气中。

二、故障现象和原因分析

1#～4#机组润滑油系统自投运以来，启动风机后各机组油箱负压一直维持在-498.2～0 Pa，达不到运行要求，对机组安全运行带来较大影响。

系统故障排查及设备解体检查后发现油箱负压低主要有4个因素，①油箱至风机入口存在漏风点；②排油烟风机集流器与叶轮口环处间隙过大；③入口油雾分离器分离效果差；④出口管风阻大。

三、故障检查和处理

1.第1阶段检查情况

（1）检查各机组油箱防爆盘密封情况，处理泄漏点并加贴锡纸防漏风。检查叶轮旋向、出口止回阀有否卡涩、出口隔离阀开度、风机外壳密封情况，上述部件均无异常。

（2）解体风机检查，发现风机进口集流器与叶轮口环不对中，配合间隙过大（＞10 mm），调整排油烟风机集流器与叶轮口环间隙至3 mm，拆除一级油雾分离器。

按上述方案检查和处理后，各机组分别进行了投运试验。除3#机组油箱负压达到-996.4 Pa，基本能满足运行需要外，其他机组油箱负压仅达到-548 Pa。本次检修后，油箱负压虽有较大好转，3#机负压已基本正常，但是其他机组仍达不到运行要求。

2.第2阶段检查情况

选择出口隔离阀到11 m运转层二级油气分离器出口之间的管段，在相同位置处测试和比较了1#、2#和4#机与3#机排空气管路系统烟温。检查发现1#、2#、4#机烟温比3#机平均高出近10℃，最高达到17℃。二级油气分离器出口处3#机烟温接近常温26℃，而1#、2#、4#机烟温达到35℃。分析认为排油烟机出口管阻过大造成烟气流动过缓或停滞。

检查和排除油烟风机管道堵塞后，进一步对二级油气分离器进行了解体检查，发现出口二级油气分离器存在一定缺陷。排油烟机出口管道截面积17 660 mm2，油气分离器进口截面积3000 mm2，出口截面积2000 mm2。油气分离器进出口管道与排油烟机管道截面积相差很大。运行中油气混合物从分离器上部通道切向进入并经分离后导致烟气流速过缓，出口管阻过大引起气阻，致使排油烟机工作不正常。

切割改造油气分离器内部导向板，将分离器进出口截面积增大至9000 mm2后，启动排油烟风机，油箱负压恢复正常。

3.第3阶段检查情况

拆除排油烟风机入口一级油气分离器、改造出口二级油气分离器后，解决了主油箱负压问题。但取消排油烟风机入口一级油气分离器后，排空气系统出口管路二级油气分离器过负荷并导致油气分离不彻底，油烟内大的油滴未能完全分离而随着油烟排出，在主厂房顶部排出管口附近凝聚并滴落。部分油液滴到了洗涤器出口管路，对设备安全运行不利，一段时间内机组主油箱补油量较大。再次装入一级油雾分离器运行一段时间后，因玻璃纤维床吸油饱和致风机入口阻力过大再次影响风机负压。

利用各机组检修机会，对原来更换下的排油烟风机入口油雾分离器进行改进。将原油雾分离器外部过滤网解体，抽出内侧玻璃纤维床，另包覆4～6层100目不锈钢布，回装并焊牢外部过滤网。改进取得很好效果。主油箱负压可以达到-1320.2Pa。安装经改进后的排油烟风机入口一级油气分离器后，大的液滴被分离并凝聚沉降到主油箱内，油烟内其余的液滴经过出口分离器二次分离后，集聚在出口分离器排油液管路排出，彻底解决了4台燃气机组润滑油排空气系统故障问题。

四、结论

燃气机组润滑油排空气系统故障给机组安全运行带来隐患，通过3个阶段故障排查，确认排油烟风机出口管道阻力过大是油箱负压不正常的关键原因。通过切割油气分离器内部导向板增大管道进出口截面积并对排油烟风机入口油雾分离器进行改进后，彻底解决了润滑油排空气系统故障。实践证明，定期对入口及出口分离器进行清洗，可以有效地减小风阻。