静电滤油机在汽轮机油系统中的应用

杨增超，何阳阳

(1.广州海恩能源技术有限公司，广东 广州 510000；2.德阳东汽电站机械制造有限公司，四川 德阳 618000)

0 引言

汽轮机润滑系统使用的汽轮机润滑油和液压控制系统使用的抗燃液压油，在机组运行中有严格的指标要求，如黏度、颗粒污染度、水分、酸值、抗氧化性、抗乳化性等[1-2]，其中颗粒污染度尤为重要，关系到汽轮机转子轴颈和轴承的磨损、控制系统电磁阀及伺服阀的灵活性，直接影响汽轮机设备的运行安全。

随着汽轮机设备向大容量、高参数方向发展，为了减小油动机结构尺寸，抗燃液压油向着高压方向发展[3-4]。随着对机组运行可靠性要求的提高，对汽轮机润滑油和抗燃液压油清洁度的要求也越来越高。为了保证机组运行中油质指标始终控制在标准范围内，需要对润滑油和抗燃液压油进行在线滤油处理，因此滤油机的选择及其处理效果将直接影响到汽轮机运行的安全可靠性。

1 滤油机的类型

根据过滤原理不同，滤油机可以分为机械过滤、离心过滤和静电吸附过滤(如表1所示)，在实际工程中也经常将几种不同的处理方式进行综合应用。

表1 不同原理滤油机的性能对比

1.1 机械滤油机

机械滤油机是通过机械滤网截留油中的颗粒状杂质，其过滤效果与机械滤网精度直接相关，过滤精度目前最高可达1 μm，此类型滤油机在电力系统中广泛使用。一般在润滑油系统中配置的双联滤油器、回油滤网、在线滤网，都属于机械滤油机。润滑油系统中的大颗粒杂质可以通过机械过滤油机去除，小颗粒杂质可以通过精密机械滤芯去除。

机械滤油机的缺点是：过滤精度越高，相应阻力也越大，供油压力压损较大；滤芯的使用寿命比较短，工作中需频繁更换滤芯，操作不慎时还可能造成人为污染；不能有效地滤除油液中的水分、胶状生成物和尺寸小于滤网孔径的杂物。为克服以上缺点，在工程应用中，机械滤油机经常与其他净化方法(如真空脱水等)联合使用，以达到最佳处理效果[5-7]。

1.2 离心过滤式滤油机

离心过滤技术就是采用离心机对油箱内的油液进行净化处理，通过将含有颗粒等污染物的油液高速旋转，使密度大于油液的杂质离心甩出，达到分离净油的目的。其优点是去除游离水及大颗粒杂质效果较好、处理能力大，缺点是去除小颗粒效果较差，且不能除去非游离水。离心过滤式滤油机在燃机电厂的燃油处理中有广泛的应用，在汽轮机润滑油系统中也经常与机械过滤处理方式联合使用。由于离心机高速旋转，设备噪音大，工作环境差，体积和重量也较大[8-9]。

1.3 静电滤油机

静电滤油机主要利用静电发生器产生的高压静电场，使油中污染物颗粒带上静电离子，在电场的作用下附着在纤维上，原理如图1所示。由于采用吸附原理，而非通过式过滤的方式，静电滤油机可以捕捉精细度达到0.02 μm的各类杂质，包括硬质金属材料、软体颗粒物等都可以清除。

图1 静电滤油机的原理

静电滤油机的特点：

(1)净化精度高，过滤精度达到0.1 μm，可去除亚微米污染物；

(2)可以有效结合真空系统及聚结系统，能够快速除水除气；

(3)净化速度快，可以快速处理颗粒、快速净化；流量大，可以满足冲洗、清洗需要；

(4)清洗系统作用，通过静电聚合净化技术不仅将油中的杂质、颗粒去除，还能将酸性产物、带电胶体、油泥、漆膜等有害物质清除干净，防止再生，提高油液的pH值，降价介质损耗因素和酸值，改善油品指标；

(5)适用范围广，即使油液中的水分超标也能正常工作，最高可以在含水量超过20%的油液中工作。

2 漆膜

2.1 漆膜的危害

“漆膜”也称之为积炭、结胶、漆状物质、弹性氧化物、漆皮等，是一种可能为橙色、棕色或黑色非溶解性的膜状沉淀物[2]，是油品变质的产物。

汽轮机润滑油系统中出现漆膜后，滑动轴承内形成的漆膜极易附着在金属表面，特别是在轴承最小间隙处，导致最小油膜厚度减小，最大油膜压力增大，承载能力减小，润滑油温升增大，对轴承安全运行将产生不利影响[4,10-11]。

漆膜现象及其危害在欧美、日本已被重视，美国制订了漆膜检测标准(ASTM D7843-18)，且将漆膜倾向指数列入了换油考核指标。我国也已在GB/T 34580-2017里将漆膜列为检测项目，但目前只有少数电厂和研究机构意识到了漆膜的危害。

漆膜的危害如下：

(1)由于轴承乌金表面工作温度较高，漆膜很容易附着在轴瓦工作表面，久而久之会使乌金表面呈熔融状态(见图2)；

图2 漆膜对乌金的危害

(2)堵塞间隙，增加摩擦；

(3)堵塞过滤器，造成设备损坏；

(4)冷却器上沉积的漆膜导致散热不良、油温上升、油品氧化加速；

(5)漆膜有极性，容易附着金属或固体颗粒，造成设备磨损。

2.2 漆膜的去除

润滑油中生成漆膜和油泥的“软颗粒”约占污染物总数的80%以上[12-13]，由于这类“软颗粒”尺寸较小，如果采用超微机械过滤方法很容易造成滤芯滤网的堵塞且过滤效果不理想，而静电滤油机是利用静电场力使颗粒污染物吸附在收集器上，因此能有效去除油液中的微小颗粒污染物，且纳垢容量大，所以被国外广泛用于去除油液中的漆膜和油泥。

静电滤油机不仅能有效去除润滑油中的漆膜不溶物，而且可冲洗已沉积在金属表面上的漆膜，确保设备的安全运行，延长油品的使用寿命。

3 静电滤油机在润滑油系统中的应用

防城港某电厂2019年6月对3#机进行大修时，轴瓦上面发现了非常明显的漆膜现象(如图3所示)，还有明显划伤的痕迹。油品取样检测后发现漆膜倾向指数超标，达到了18.2。该机组润滑油系统中配置了双联滤油器、回油滤网、在线滤网，但都属于机械过滤器，很难去除漆膜。此外，该电厂购买了某进口品牌离心式滤油机过滤后，也无法将漆膜去除。

图3 防城港某电厂3#汽轮机6#轴瓦漆膜现象

该3#机润滑油箱油量为43 m3，使用的是长城TSA 46汽轮机油(A级)。为了能将这一润滑油系统中的漆膜彻底清除，并防止漆膜再次产生，设计生产了流量为3000 L/h的VOC-E-5000型静电滤油机(如图4所示)，并应用于防城港电厂润滑油的净化再生。净化后的油品定期取样1000 mL，分别在第三方检测机构上海润凯和广研所进行化验分析。

图4 VOC-E-5000型静电滤油机

从表2中油品检验结果可以看出，在安装静电滤油机前漆膜倾向指数呈上升趋势，采用静电滤油机后，漆膜倾向指数明显降低(如图5所示)，最低值达到了3.9。另外，油品的水分、酸值、抗氧化性能也达到了指标要求。

表2 油品检测结果

图5 防城港3#汽轮机漆膜曲线图

4 静电滤油机在抗燃液压油系统中的应用

河北某电厂在2019年3月发现1#机抗燃液压油颜色漆黑(如图6所示)，取样后经上海润凯检测化验，其结果为漆膜倾向指数70.2，严重超标，酸值为0.23。

图6 净化前后油品取样照片

2019年5月采用我公司JD-KR4型静电滤油机对抗燃液压油进行净化，经过1个月的使用，油品漆膜指数下降至55.2。在第2个月的净化过程中，发现漆膜指数没有下降反而有一点点升高，在更换滤芯时发现净化设备的滤芯上都糊满了油泥/漆膜等杂质(如图7所示)，整个电极上全被油泥/漆膜所覆盖，导致净化再生装置的静电滤芯丧失吸附功能。更换滤芯后，又经过一个月的过滤后抗燃液压油漆膜指数下降至8.9(如图8所示)。

图7 滤芯上的油泥/漆膜

图8 1#机抗燃液压油漆膜倾向指数

5 结束语

电厂润滑油、抗燃液压油系统所需的滤油机，可根据实际需求进行配置，如果油品状况较好，配置普通的机械式滤油机或离心式滤油机即可[14]。如果油品状况较差，颗粒物较多，漆膜现象严重，应配置过滤精度高的静电滤油机。相比而言，静电滤油机过滤效果最好，对小颗粒、氧化物、油泥等杂质的去除率高[15]，并可以彻底有效的去除漆膜，能有效提高油质颗粒度指标的合格率，相应地提高汽轮机运行的安全可靠性。