水电站中压空压机润滑油乳化现象分析与处理

熊 妍，陈 明

（1.华电福新周宁抽水蓄能有限公司，福建 宁德352100；2. 华电宁德电力开发有限公司，福建 宁德352100）

0 引言

压缩空气系统是水电站的重要辅助设备之一[1]。周宁电站位于福建省宁德市周宁县境内，是穆阳溪流域梯级开发的第二级电站，安装有两台容量125 MW、额定水头400 m 的水轮发电机组，多年平均发电量6.58×109kW·h。电站现装设有两台德国J.A.Becker&Söhne 公司生产的SV1101/64 型中压空压机，W 型三缸，最大排气压力可达6.4 MPa；同时还设置有一个容积为4 m3的中压储气罐，为机组调速器及主阀的油压装置提供中压气源，建压储能。该电站2 号中压空压机大修后频繁发生曲轴箱润滑油乳化现象，乳化后的润滑油油色乳白、油质呈冰激凌状。润滑油品质的下降给空压机及电站的安全运行带来了严重的影响。本文对该现象进行了描述，认真分析造成该现象的原因，记录该现象的处理过程。

1 乳化机理研究

油的乳化是指油在使用一段时间后，由于油中混入不相溶的液体而形成白色乳浊液的现象。油的乳化需要具备3 个条件：

（1）具有互不相溶或不完全相溶的2 种液体。

（2）具有乳化剂的存在。

（3）具有形成乳化液的能量，如强烈的搅拌、循环、流动等[2]。

对于空压机来说，曲轴箱润滑油乳化主要是润滑油里混入了水分；曲轴箱使用的润滑油中存在的添加剂，对润滑油和水都具有一定的亲和能力，是不可避免的乳化剂；空压机运行时，在曲轴搅拌作用下润滑油与水分充分混合，润滑油温度上升，油水分界面张力降低，润滑油和水分就会离散成许多微粒互相分散入对方，此时如果润滑油和水分中含有亲油基和亲水基物质则会加速润滑油乳化[3]。

综合以上乳化机理研究，空压机曲轴箱润滑油乳化的3 个必备条件中，条件（2）和条件（3）是必然存在的，只有条件（1）是可控条件。空压机曲轴箱润滑油乳化最直接的原因是曲轴箱润滑油中混入了水分，寻找水分来源就成为解决润滑油乳化的突破口；防止水分进入润滑油中，便可防止润滑油乳化。

2 乳化原因分析

周宁电站2 号中压空压机的结构如图1、图2所示。空气经进气消声过滤器进入一级气缸；一级气缸压缩后的压缩空气由一级冷却器冷却进入一级气缸出口气水分离器，冷却后产生的冷凝液由一级卸载阀经排污管泄放排出，压缩空气则进入二级气缸；二级气缸压缩后的压缩空气由二级冷却器冷却进入二级气缸出口气水分离器，冷却后产生的冷凝液由二级卸载阀经排污管泄放排出，压缩空气则进入三级气缸；三级气缸压缩后的压缩空气由三级冷却器冷却进入三级气缸出口气水分离器，冷却后产生的冷凝液由三级卸载阀经排污管泄放排出，压缩空气则经过出气管进入中压储气罐。

图1 周宁电站2 号空压机结构图a

图2 周宁电站2 号空压机结构图b

根据前文分析，空压机曲轴箱润滑油乳化是液态水进入曲轴箱而导致的，因此，导致空压机曲轴箱润滑油乳化的原因可能有：

（1）排污管堵塞，导致冷却后产生的冷凝液无法排出。

（2）某级气缸出口气水分离器故障，导致冷却后产生的冷凝液无法排出。

（3）某级气缸出口卸载阀故障，导致冷却后产生的冷凝液无法排出。

（4）某级气缸活塞环存在问题，导致密封不严实，压缩气体中的水分在气压的作用下漏入曲轴箱。

3 乳化现象处理

3.1 电站维护人员检查处理

乳化现象的处理采用由简单到复杂的排除原则，维护人员先后对下列部件进行了检查。

（1）检查排污管

维护人员将周宁电站2 号中压空压机排污管拆卸下来进行检查。经过检查与试验，排污管通畅无堵塞，状态正常，说明此次曲轴箱润滑油乳化不是由于排污管的堵塞造成的。

（2）检查气水分离器

周宁电站2 号中压空压机共有三级气水分离器。维护人员依次将一级气水分离器、二级气水分离器、三级气水分离器拆卸下来进行检查。经过检查、清洗及擦拭，各级气水分离器状态正常，说明此次曲轴箱润滑油乳化不是由于某级气水分离器的故障造成的。

（3）检查卸载阀

周宁电站2 号中压空压机共有三级卸载阀。维护人员依次将一级卸载阀、二级卸载阀、三级卸载阀拆卸下来进行检查。经过检查与试验，各级卸载阀动作正常、无卡涩，油压表指示正常，说明此次曲轴箱润滑油乳化不是由于某级卸载阀的故障造成的。

至此，前文分析的可能造成空压机曲轴箱润滑油乳化的4 个原因中已经排除了前3 个，极有可能是最后一个原因导致的曲轴箱润滑油乳化。由于检查各级气缸活塞环需要进行空压机气缸解体，要由空压机生产厂家的专业人员进行，电站维护人员第一时间通知了生产厂家。

3.2 空压机生产厂家专业人员检查处理

周宁电站2 号中压空压机活塞及连杆组件示意图如图3 所示。经空压机生产厂家专业人员的检查，发现一级气缸中，一级活塞的第二道活塞环（图3 中件5）与第三道活塞环（图3 中件6）顺序装反。由于这两道活塞环的结构是有略微差异的，装反后造成活塞环与一级气缸壁密封不严，压缩气体中的水分在气压的作用下透过密封间隙进入曲轴箱与润滑油混杂，导致润滑油出现乳化。

活塞环顺序装反，极有可能是在上一次大修中，由于空压机生产厂家技术人员的粗心大意而造成的失误。将两道活塞环的顺序对调回来，换入新的润滑油，经过一段时间的观察，2 号中压空压机运行正常，润滑油油色、油质正常，乳化现象排除。

图3 周宁电站2 号中压空压机活塞及连杆组件示意图

4 结语

本文对周宁电站2 号中压空压机曲轴箱润滑油乳化现象进行了描述，认真分析造成该现象的原因，记录该现象的处理过程，为今后处理类似问题积累了经验，对其他空压机曲轴箱润滑油乳化现象的分析和处理具有一定的借鉴。