汽轮机油中带水的原因、危害及处理措施

张 雁

（山西焦化股份有限公司供汽车间，山西临汾 041600）

0 引言

汽轮机油质变差会导致润滑油性能与油膜力产生变化，使轴承无法获得有效润滑，引起轴瓦受损。调节系统的零部件也会由于油中含水而出现锈蚀，发生卡顿问题，使调节系统与保安设备无法顺利运作或是容易发生误动，情况严重时甚至会引发机组超速现象。因此，保证汽轮机油质量对于汽轮机安全稳定运作有重要意义。

1 故障设备

山西焦化股份有限公司供汽车间有1 台C6-3.43/0.981 型和1 台C6-3.43/0.490 型抽凝式汽轮机，额定进汽压力和温度分别为3.43 MPa 和435 ℃，存在一级抽汽，压力分别是0.981 MPa、0.49 MPa，于2000 年正式投入使用。调节用油和润滑油系统使用同一系统，使用以GB 11120—1989《L-TSA 汽轮机油》标准生产的L-TSA32 抗氧防锈汽轮机油。

在两台汽轮机投入使用3～4 年后，前轴端汽封出现明显的漏汽，于前后轴承回油视窗位置能直接观察到附着在玻璃表面的水珠，检查显示汽轮机油中水分含量为420～560 mg/L（标准含水量为不得超过l00 mg/L），在油箱底层每天放出5 L 水。

2 油中带水的危害

空气与汽轮机中的水分经过蒸发进入至润滑油系统，之后缓慢凝结成水珠，水与机油混合后，经搅动便会乳化。机油乳化对机组的危害巨大，主要体现在下述3 点。

（1）润滑油乳化后，油的酸性增加，形成更多的氧化物沉淀于油中，油的抗乳化性能进一步下降，形成恶性循环。大量产生的油锈会使冷油器的换热作用变差，油温逐渐超出限定值，使油质恶化速度加快。如果氧化物质沉淀在油循环系统或轴承内，会影响油的循环，使散热效果变差，容易引发供油不足的问题，出现轴承烧瓦现象[1]。

（2）润滑油内带水，会难以形成轴承油膜，在油膜撕裂后，转子和轴承之间发生摩擦，使轴瓦钨合金迅速磨耗损坏，引发事故停机。若是轴承油膜质量较差，便无法及时带走轴系的热量，导致烧瓦或脱胎事故，威胁机组的安全运行。还会导致动态润滑效果下降，使轴系振动更加剧烈。

（3）由于机组调节系统与润滑用油共用同一系统，当油内含水时，会使调节部件生锈，调节系统运作卡顿，甚至会发生超速问题，导致调节系统准确性下降，发生负荷晃动状况，严重情况下可能出现调节保安系统拒动而引发超速或飞车等安全事故。

3 油中进水原因分析

（1）机组通常会在汽轮机主油箱中装设排油烟风机，在运作时控制好轴承座内的微负压，确保轴承室中回油顺畅、能及时排出油烟，避免油质下降。而当油箱通风设备无法正常运作时，会使箱中水蒸气无法立即抽出，当温度处于较低水平时，水蒸汽同金属部件接触之后便会凝结化为水，融入润滑油中便会发生乳化。当轴承箱运作负压较大时，对外产生的抽吸作用力也随之变大，汽轮机轴端漏汽会通过油挡进入至轴承箱，再慢慢流入主油箱，从而使油中带水[2]。

（2）汽缸轴封的主要作用是防止蒸汽顺着转子溢出。为防止在启动与停机时汽封以及汽封变形摩擦过大而使大轴弯曲，安装时通常会将每级汽封留出较大的间隔缝隙。缝隙太大会导致漏汽量变多，使得轴承室进入更多的蒸汽，导致油中带水。

（3）轴封系统设置不当。由于高压端轴封泄汽连接在除氧抽汽管道之上，这就造成泄汽不够顺畅，蒸汽极易顺着轴封空隙进入至前轴承箱中。另外，低压端轴封泄汽存在阻碍，直接从冒汽管排进大气中，汽封冷却装置无法把转子其后汽封内的多余蒸汽和汽封外侧的冷空气吸出，导致蒸汽极易从轴封空隙处渗出。

（4）油箱上汽轮油泵冷凝液的容易进入到油内，造成油系统被污染。在主油泵出口处的油压下降时，汽轮油泵会因故障卡住而不能联锁自行启动，或是冷油器铜管发生泄漏，油压低于水压而导致油中带水。轴封冷却器也需要实行全面改造优化与检查，着重提升其冷却性能，查验其喷嘴是否因破损而导致抽汽性能下降，避免轴封排汽不畅引发轴端泄漏蒸汽的问题[3]。

（5）检修维护方面。轴封空隙的调节沿轴向分布规律应当为外向小、里向大，这是由于轴封外向端部与轴承极为接近，转子、汽缸垂弧冷热态变动给轴封空隙带来的影响程度较轻，转子过临界转速时这一位置只会发生轻微晃动，不容易产生摩擦；即使有摩擦，因为临近支点，刚度相较而言更大，不容易由于晃动增强而引发转轴弯曲现象。轴封里向状况则与之相反，此部位汽封空隙运作过程中的不确定程度较大，属于容易弯轴的区域，因此需要适当调大。汽封因为处于轴封最外向，适当调小间隙对于防止轴封泄漏蒸汽有着重要作用。梳齿型迷宫汽封结构耐磨性较差，一旦汽封块高齿和轴出现摩擦，会立刻产生大量的热量，导致转轴局部区域热度过高，甚至引发大轴弯曲事故，威胁到机组的安全运行。在安装作业或是检修维护工作中，工作人员往往会为了防止动静摩擦引起转轴弯曲，而尽可能地把实际汽封空隙调节到设计值的最大限值，而且外向轴封空隙和内向调节值基本相同，导致泄漏量变大，通过牺牲经济收益来提升汽轮机组的整体安全性[4]。

4 避免油中带水措施

（1）轴承座十分靠近轴封，因此当其负压愈大时，轴封泄出的蒸汽便愈容易通过轴承座进入到油系统。需对轴承座负压进行合理调节，在确保每个轴承室内回油与排烟顺畅的基础上，适量调节排烟风机出口挡板。按照汽轮机设计值，轴承座中负压在49～98 Pa，最高不得超过147 Pa。但是在实际运作过程中，主油箱排烟风机进口处的负压最高可达550 Pa，造成轴承室负压大幅超出设计限定值。为此，对排烟风机入口蝶阀开度做出适当调整，让主油箱排烟风机进口处负压提升，使其运行时负压能够保持在150 Pa。

（2）轴封间隙的调整应该严格执行质量工艺标准。考虑到影响汽封间隙的因素很多，包括上下缸温差、转子偏心和轴瓦磨损下沉等多方面，针对轴封系统结构问题，在汽轮机大修期间对轴封间隙进行合理调整。检查各级轴封间隙，发现高、中压缸轴封间隙比正常值偏大，严重超过设计值。对调整高、中压轴封间隙后，减少了轴封漏汽量，从根本上解决了油中带水问题。

（3）按期清理轴承箱排气孔，及时去除油烟与湿气。

（4）强化油质检测力度，在油箱底端按期进行防水查验。设计合理的油品分析周期，如每隔两个月便对系统油质开展一次分析，如果油品分析结果不合格，便需对油品进行过滤或替换新油[5]。

（5）对汽封系统进行改造。原高压端轴封泄汽管接至除氧器的抽汽管道上，改为直接泄至除氧器内。该厂的除氧器为低压旋膜式除氧器，正常工作时的压力为0.02 MPa，加上两处的高度差，改造后高压端轴封泄汽口处的压力一般不超过0.07 MPa，泄汽较改造前通畅许多。另外，可在此管道试装1 个阀门和l 块压力表，方便控制泄汽压力来保证汽封正常。同时，对汽封冷却器进行检查、清理，排除故障。将汽封冷却器本体增加压力表，确保汽封冷却器正常工作，有效地将轴封泄汽排出，保证泄汽口处的压力降低（最好能保证是微负压），减少漏向前轴承箱的蒸汽量。如果不能安装汽封冷却器，可以考虑把低压端轴封泄汽管接至射汽抽气器的辅助抽气口，或者直接接至凝汽器。

（6）汽轮油泵不能自启动的故障，可以在此油系统中增设1 台交流电动油泵替代汽轮油泵，在主油泵出口油压下降到0.64 MPa 时，交流电动油泵联锁自启给机组供油，这样既能够防止形成汽轮油泵冷凝液，还可以规避汽轮油泵由于腐蚀卡死引发的油系统中断问题[6]。

5 结束语

汽轮机油中带水可采取一系列改进措施加以解决，不仅迈过了生产运营中的一道技术难关，还能取得更好的经济收益，为后续发展奠定坚实的基础。在今后生产工作中，还需进一步结合这些经验与理论知识，为企业的安全生产提供有力保障。