660MW机组给水泵汽轮机润滑油进水的原因分析及处理

李龑

【摘 要】许昌龙岗二期2×6600MW两台小机在正常运行和启停机过程中，润滑油中带水较多的情况，给水泵汽轮机润滑油中带水，直接影响机组的安全运行。本文从设备结构及运行方式上分析了润滑油中带水原因，提出了导致润滑油中带水的主要因素，并有针对性地提出了治理方案。

【关键词】小机；润滑油；带水；密封；分析；负压

0.设备概况

许昌龙岗电厂2*660MW超临界机组配套的锅炉给水泵组，小汽轮机为凝汽式汽轮机，型号NK63/71/0，功率10065kW，转速为5689r/min，进汽温度377.6℃。小汽轮机共有两组轴端汽封（称为前、后轴端汽封）均采用高、低齿迷宫密封；给水泵型号是HPT300-340-6S/27A多级卧式离心泵，两侧轴端密封采用的是螺旋迷宫密封加外部密封水密封。汽轮机拖动给水泵运行。

1.汽泵润滑油中进水状况

在机组调试投产以后，在给水泵组停机、开机和正常运行中发生多次的润滑油进水的事件，，润滑油水分指标已严重超标。当时监盘发现汽泵润滑油箱油位不断上涨，就地在小汽轮机回油管道窥视窗的有机玻璃上都能明显看到水珠，立即从油箱底部放水阀放出大量油水混合物，化验室化验油中水分为2200mg/L，如此严重的润滑油进水事件，已威胁到了正在运行的设备安全。此时立即通知检修配合放出4A小机润滑油油箱内的游离水后，立即投入4A润滑油净油装置，运行方式是“脱水+过滤”。 通过对油箱底部的放水阀将含水量特别高的乳化油放掉，待润滑油水分化验基本合格后再补齐足量的油到润滑油系统中。

2.润滑油进水原因分析

2.1运行调控汽泵密封水不当造成润滑油中进水

为了阻止给水泵泵体内高压给水外泄，自由端和传动端都设计有螺旋迷宫密封。这种密封结构特点是轴套外圆与衬套内圆分别加工方向相反的多头螺纹，间隙一般控制在0.40-0.48。通过迷宫密封间隙控制泄漏的方式进行汽动给水泵的密封工作。汽泵密封水采用凝结水泵出口母管来水，其回水分为两路：一路经过密封水回水母管去地沟或凝汽器；另一路回到汽泵前置泵进口电动门前的前置泵进口管道，如图所示：

如果密封水回水不畅，就有可能造成小机油箱中进水，润滑油中大量带水，破坏了润滑油的油质，严重影响到汽动给水泵和小机的正常安全运行。

密封水压力调整方式：在正常运行情况下：密封水压力=泄荷水压力+0.1Mpa，凝结水以高于泄荷水0.1Mpa的控制压力注入，压力控制阀保持密封水与泄荷水之间的压差在0.1Mpa。汽泵密封水进水通过调节阀进行调节，阀后压力不宜过高，比汽泵前置泵的进口压力大0.05Mpa～0.1Mpa即可，密封水进排水温差大不能高于45℃（35℃高一报警，45℃高二报警），泄荷水管道的隔离门误关或阀芯脱落，都会造成泄荷水无法正常回到前置泵进口。如果泄荷水不能正常回到汽前泵入口，那么汽泵密封水的泄荷水不可避免会增加到回U形水封的水量中去，密封水回水量大，导致回水不畅。

密封水回水量的大小需要现场监视，当监视不力时就会发生密封水回水腔室底部检漏孔来不及排水，进而从呼吸器向外大量冒水。此时因给水泵组的润滑油系统内有负压，水就通过轴承油档的空隙被吸入油系统中。运行监视给水泵的密封效果好坏还有一个指标：密封水回水温度。当该温度明显比密封水进水温度高时（大于35℃即报警），表明泵内高温水外泄或螺旋密封的径向间隙变大了。

2.2给水泵轴端密封结构缺陷造成润滑油进水

水泵泵体内水侧与轴承腔室的油侧中间只有宽度约25的油挡来分隔，油挡为组合件，内部间隙极小。水侧由于满水存在一定微正压；油侧由于油箱排油烟风机的抽吸作用，存在一定的微负压；同时油侧的呼吸器（滤芯是烧结滤芯）因灰尘堆积而堵塞，因此，一旦满水极易将水分吸入润滑油系统中。给水泵泵轴设计因考虑到刚性要求，水侧与油侧的轴向长度（也即油挡宽度）不可能设计得过长。其次润滑油系统为使各轴瓦处的油烟不外冒和回油更顺畅，必须保证润滑油系统是负压的。正因为给水泵轴端的结构设计特点，给水侧的水分较易跑到油系统中去。

2.3汽轮机轴封系统设计不合理造成润滑油进水

给水泵汽轮有低压汽源和高压汽源两路，采用自动内切换。低压汽源也有两路：高温辅汽和四抽。正常运行时由低压汽源供汽，高压汽源作为备用。本机共有前、后两组轴端汽封，分别引自主机的高压、低压轴封供汽母管。给水泵组排汽经由排汽蝶阀接入主机凝汽器。本机两组轴端汽封均是迷宫式汽封。本机投运操作一般过程如下：给水泵密封水投运→润滑油系统投运→泵体注水放气→盘车→投轴封汽和拉真空→冲转。停运过程： 停机盘车→真空破坏→撤轴封汽→停盘车→泵体放水→停运润滑油系统。由于运行人员对系统的认识不足，特别是操作轴封汽和拉真空时，往往因人而宜，操作时间、轴封汽压力调节差别较大。投运轴封汽后没有及时拉真空，汽缸和轴封体内充满大量蒸汽，使小机两端轴封汽外溢。停运过程中，破坏真空没有及时隔离轴封汽，加之汽缸内残余蒸汽的蒸发，汽缸内微正压，会使轴封汽外溢。因为轴封外档与油箱外油档一般距离只有40-50，所以外溢蒸汽非常容易被润滑油系统的负压吸入油室中，从而致使油质乳化。

3.采取有效措施避免汽泵润滑油中进水

3.1加强汽泵密封水运行监视和调整，避免汽泵润滑油进水

通过以上对给水泵组结构及运行操作的详细分析，在机组启动、停机和正常运行过程中都有可能发生润滑油进水的事故。

启动阶段，在泵体注水前先投运密封水系统，且将密封水差压控制在50KPa左右；注意现场给水泵轴端的检漏孔滴水情况，尽量避免泵侧呼吸器冒水；主机建立真空以后稍开小机排汽蝶阀的旁路阀，控制小机排汽缸真空在-50KPa左右，避免由于阀门内漏导致汽缸内起压并且可将含水量大的空气抽走；适当关小小机油箱排油风机出口阀，使得油箱内保持微真空-2KPa左右，同时保证各轴承回油顺畅；检查小机前、后轴封处保温层，若有遮挡则联系相关人员清除；投入轴封蒸汽时，就地缓慢开启轴封进汽电动阀，注意观察两端轴封和汽缸顶部调阀门杆漏汽为不可见。

正常运行阶段，时刻关注密封水差压的波动大小，一般控制在100KPa-125KPa之间；关注密封水回水温度，一般比密封水温度略高8℃左右，若过高的话则适当调大密封水差压；注意观察对比检漏孔滴水大小；及时排出小机排油烟风机出口油烟分离器内积水。

停运阶段，及时调节密封水差压，使呼吸器不冒水；检查小机排汽减温水阀已可靠隔离；关闭小机排汽蝶阀后注意排汽压力不起压，若有必要则微开小机排汽蝶阀旁路阀；关闭前、后轴封电动阀后必须手动摇严，并及时开启阀后的疏水阀；不影响主机和邻小机的情况下，微开小机轴封回汽至轴加风机隔离阀；必要时停运小机排油烟风机；真空即将到零时及时隔离轴封汽；及时观察油箱油位的变化；及时对油箱放水。

3.2进行轴承呼吸器内滤芯改造或定期清理，从而避免汽泵润滑油进水

小机正常运行阶段造成润滑油进水的一个关键原因是油系统为微负压。降低负压可以抑制润滑油进水的发生机率。第一种方法，因汽机房打扫卫生灰尘和紧邻区域磨煤机漏粉，造成轴承呼吸器内烧结滤芯灰尘堵塞，且流通面积较小，导致该处局部负压升高，因此将该滤芯改造，加大流通面积，选用80目的不锈钢滤布包裹，减少了该处的负压，使得润滑油系统抽吸水分的能力降低；第二种方法，及时定期清理可以轴承呼吸器内烧结滤芯灰尘或更换滤芯，减少回油系统在该处的的负压，从而在检漏孔处接一台风机人为在油挡一侧造成一个负压。

禹州龙岗电厂使用了第二种方法，大大降低了润滑油进水的概率，特别是在4A汽泵组上的应用证明了这种方法的有效性。当时轴承呼吸器内烧结滤芯灰尘堵塞，监盘发现4A汽泵组小机油箱油位805mm较之前790mm增长15mm（油箱温度及环境温度不变情况下），令巡检就地检查4A小机回油窗挂有水珠状物质，令巡检从油箱底部放油发现油中带水较多。令巡检配合运检对4A小机油箱底部放水，将4B小机滤油改为4A小机润滑油滤油，化验室告4A小机润滑油滤网水分为2400mg/l，运检办票清理4A汽泵两侧轴承室呼吸器和加强油箱底部放水以及油系统滤油，然后化验室告4A小机润滑油水分达到良好值20mg/l。

3.3进行汽轮机轴封系统和进汽管道改造，启停机时正确操作轴封系统，避免汽泵润滑油进水

停机检修时，为了提高轴封系统管路隔离的严密性，进行以下改造：小机前、后轴封进汽电动阀后加装密封质量较好的手动隔离阀和放水阀；轴封回汽隔离阀前加装放水阀等。

停机检修时，拆除冗余且内漏的高压主汽阀及相关管路。通过设备改造尽可能消除小机单独隔离时有可能进入汽缸和油系统的蒸汽来源。

在机组启动阶段，尽量缩短轴封供汽与真空建立之间的时间，避免真空未建立轴封供汽时间太长；停机时也应在真空破坏后及时停供轴封汽。在运行操作时应充分考虑到这一点， 目前在启动、停机操作卡中均已列出，但这些需人为进行控制，具体可在相关的启、停措施中加以说明。

3.4进行汽泵冷油器运行监视和定检，避免冷却器泄露造成润滑油进水

由于冷油器冷却水采用循环水，受水库补给水和城市中水影响循环水水质经常恶化。润滑油冷却器冷却水氯离子80mg/L以上，造成冷却器内壁腐蚀和电化学腐蚀，从而造成给水泵油系统一直存在着备用状态下工作冷油器油侧进水，造成给水泵启动后油系统含水量超标。

所以：一方面化验室将汽泵润滑油中水分测量固化为定期工作，运行中加强汽泵润滑油箱油位监视和定期冷却水排水观察水样，以便及时发现和处理冷却器油中进水异常；另一方面利用小修机会对汽泵冷却器进行检查和修理，从而避免汽泵冷油器油中进水。

4.采取有效措施后的效果评价

根据以上分析，该电厂利用机组的计划检修机会，依次将每台小机的前、后轴封进汽管路、小机高压汽源和汽泵轴承腔室的呼吸器进行了彻底改造和清理检修；并且加强运行监视和正确调整，此后经历了几次开、停机操作都没有发现润滑油进水事件，油样化验结果多保持在合格的范围内≤80mg/L，取得了良好的效果。

【参考文献】

[1]杭州汽轮机股份有限公司.NK63/71/0型锅炉给水泵汽轮机产品使用说明书（主机部分）.

[2]上海电力修造厂《HPT300-340-6S/27A安装、运行及维护说明书》.

[3]长沙理工大学组编.600MW火电机组系列培训教材 汽轮机设备检修.中国电力出版社.

[4]曾贤.给水泵汽轮机油中带水原因分析及对策.电力安全技术.