660 MW 机组汽动给水泵组润滑油中含水量超标原因分析及治理

刘书元，毛义云

（国家能源集团宝庆发电有限公司，湖南 邵阳 422200）

0 引言

湖南某发电有限公司两台哈尔滨汽轮机厂生产的CLN660-24.2/566/566 型超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式汽轮机。每台机组配置2台50%B-MCR汽动给水泵（以下简称汽泵），给水泵汽轮机（以下简称小机）为东方汽轮机厂生产的G16-1.0型单轴单缸冲动式汽轮机，给水泵为上海电力修造总厂有限公司生产的HPT300-340-6S/27A型卧式多级双壳芯包式的多级离心泵，汽动给水泵组共用一套润滑油系统，由给水泵汽轮机提供润滑油源[1]。

小机油站供油泵由电机直接驱动，从油箱抽油供给汽轮机、给水泵各轴承及盘车装置。汽轮发电机组高负荷长时间运行时，汽动给水泵组润滑油系统存在油中带水情况，最严重时含水量达到2 000 mg/l以上，远远超过标准值100 mg/l[2]，油质变差不仅影响润滑效果，情况严重时可能导致烧瓦，存在较大的安全隐患和安全风险。

1 汽动给水泵组润滑油中含水量超标的原因分析

1.1 润滑油冷却器冷却水进入润滑油中

汽动给水泵组润滑油系统有两台冷油器（一用一备），两台冷油器油侧通过联络管相连。正常运行中油侧压力均高于水侧（油侧压力为0.6 MPa，水侧压力为0.3 MPa），运行中冷却水不可能漏至润滑油中。机组停运后进行冷油器查漏均未发现漏点，所以排除了润滑冷油器水侧渗漏至油侧的可能性。

1.2 汽泵机械密封水进入润滑油中

汽泵轴端密封为整体快装式机械密封，其内套筒采用双斜面夹箍紧缩环与泵轴联接，泵内给水温度在180 ℃左右，是通过密封衬套上的螺旋纹逐级节流降压[3]，同时在汽泵轴端密封内接有压力为2.5 MPa 左右、温度为35 ℃的凝结水作为密封水实现密封。密封水起到密封、润滑、冷却的作用，进入轴端密封后沿轴分为相反的两路，通过迷宫密封降压后进行回收。经过试验分析机械密封水漏入润滑油中的可能性极小。

1.3 小机轴封蒸汽进入小机轴承箱

针对2号机组汽动给水泵组润滑油中含水量超标的问题，我们对2014年10月至2016年10月期间两台机组A、B小机润滑油含水情况进行了统计（油中含水量超标时一直加装移动式真空滤油机进行处理），如表1、表2所示。

表1 1号机组小机高压轴封压力与润滑油含水量化验结果

表2 2号机组小机高压轴封压力与润滑油含水量化验结果

通过运行数据和油质化验结果分析，发现在机组低负荷期间，汽动给水泵组润滑油中含水量均正常；当机组负荷较高，小机高压轴封压力高至95 kPa以上时，润滑油中含水量明显增大，可以判定轴封蒸汽漏入轴承箱是油中进水的主要原因。

原因分析：小机高压轴封蒸汽取自主汽轮机轴封母管，设计压力30~60 kPa，温度为120~170 ℃，运行中小机轴承箱内上部无油区为负压，小机高压轴封母管压力高时，漏汽量大，蒸汽通过轴封与前轴承箱间的间隙被负压抽至轴承箱，随润滑油回油携带一起进入油箱，造成含水量超标。当机组带额定负荷时，2号机组主机轴封漏汽量偏大，使得主机高压轴封母管压力较高，造成小机的高压轴封压力达160 kPa，超出设计压力较多，漏出的蒸汽被抽至前轴承箱与油充分混合后进入油箱，从而造成润滑油中含水严重超标。

2 汽动给水泵组润滑油中含水量超标的治理策略

2.1 调整改造小机轴封，减小高负荷时轴封漏汽量

在检修中把小机轴封由普通梳齿型改为侧齿梳齿型，汽封间隙调整至设计范围的最小值，改善轴封密封效果，减小了轴封蒸汽的漏出量[4]。

2.2 完善小机前轴承箱与轴封间的保温以及加装阻隔设备

为防止漏出的轴封蒸汽积聚在保温内部腔室无法散发，导致蒸汽进入轴承箱内。将小机前轴承箱与轴封间隙处保温进行整改，同时在小机轴承箱与轴封间用压缩空气对吹，把轴封漏汽快速吹走，防止蒸汽进入轴承箱内。经上述处理后，润滑油中含水量超标的问题有所改善，但有时仍然高于标准值100 mg/l。

2.3 进行小机轴封供汽系统技术改造

方案1（汽轮机厂家提供）：在小机高压轴封一段漏汽管道上增加一路溢流管道至凝汽器（见图1 中波纹线标注），可有效防止管路阻塞、超压问题。溢流控制采用气动调节阀控制。

图1 小机高压轴封供汽管道上增加一路溢流管道

方案2（自主创新）：原小机高压轴封供汽接自主机高压轴封供汽母管，在高负荷时，主机高中压轴封处于向外排汽状态，向低压轴封供汽方向流动提供低压轴封汽源，形成自密封，多余的蒸汽溢流至凝汽器。但由于主机高中压轴封漏汽偏大，高中压轴封母管管径较母管要小，经测量，在高压轴封母管疏水点（小机高压轴封接入点附近）的压力高达155 kPa左右，远高于主机轴封母管压力。

若将小机高压轴封供汽母管接入点改至主机轴封供汽母管（见图2），可减小高负荷时主机高压轴封漏汽形成的高压力对小机高压轴封漏汽的影响。运行方式调整为全开轴封母管至小机高压轴封供汽手动门，由轴封母管直接供小机高压轴封，微开主机高压轴封至小机高压轴封供汽手动门，保持高压轴封至小机高压轴封供汽管道热备用。

图2 小机高压轴封供汽母管接入点改至主机轴封供汽母管

对比分析两种方案，由于溢流管路投资较高，需要运行调节，还可能存在主机高压轴封母管通过小机高压轴封管路经新装溢流管路排汽，降低溢流效果的问题。最终采取第二种改造方案。

3 汽动给水泵组润滑油中含水量超标的治理效果评估

2016年11月17日对小机轴封供汽母管系统改造完成。11月22日机组启动并网运行。通过现场参数比对，机组额定负荷工况下，小机高压轴封母管压力由改造前的165 kPa 降至68 kPa。连续跟踪取样化验，汽动给水泵组润滑油中微水含量一直保持在30 mg/l 以下，至此彻底治理了汽动给水泵组润滑油中含水量超标的顽症。

4 结语

汽动给水泵组润滑油中含水量超标在电厂中经常出现，含水量超标的润滑油无法处理正常，长时间运行可能导致润滑油乳化变质，影响润滑效果，加速设备损坏，严重时可能导致轴颈处无法正常形成油膜，造成烧瓦事件。文中通过逐步分析，深入研究，勇于创新，自主技术改造，彻底解决了汽动给水泵组润滑油中含水量超标的问题，润滑油中含水量一直保持在100 mg/l以下的合格范围内。