G6.6-0.78型给水泵汽轮机润滑油油质劣化原因分析及处理
火力发电厂汽轮机组润滑油系统包括调节系统和供油系统,其供油系统中透平油的黏度、闪点,是影响机组安全经济运行的一个重要因素。当透平油受到污染后, 将使轴承油膜承载能力下降; 油乳化变质,润滑性能变差; 油酸值增大,甚至出现水溶性酸,腐蚀设备、管道; 由于腐蚀和脏污可造成调节系统滑动零件卡涩、磨损, 进而导致负荷摆动; 透平油消耗量增大, 油处理负荷加重, 运行经济性变差等等。河北大唐国际王滩发电有限责任公司的给水泵汽轮机是东方汽轮机厂生产的G6.6-0.78型机组, 该机组在300MW发电机组中得到广泛应用, 其润滑油系统所用油为32L-TSA/GB11120-89透平油。L-TSA汽轮机油的质量要求为: 40℃运动黏度与新油原始值相差不大于20%, 在28.8～35.2mm2/s之间; 开口闪点与新油原始值相差不超过15℃,一般应大于等于180℃。
1、汽轮机油油质劣化及影响因素分析
2007年9月检验汽轮机润滑油时发现黏度、闪点下降较大, 润滑油颜色变深。因此, 对汽轮机润滑油进行了跟踪检测, 得到油质劣化过程中黏度、闪点变化趋势见表1。
表1 润滑油黏度和闪点的变化趋势
火电机组中, 给水泵汽轮机油质劣化的主要原因为:
(1) 受杂质影响。油中存在的水分、金属和颗粒物质等杂质会促进油的氧化, 并有助于泡沫、积垢和油泥的形成。管道的结垢或其他颗粒物质都有可能进入系统中, 而系统避免不了水分的存在, 水在油中以溶解状态存在, 超过饱和点后才析出游离水。水在油中会促进生锈, 形成乳化和老化产物、油泥等物质, 这些老化物质又会进一步促进油的氧化, 形成恶性循环。
(2) 润滑油系统油温度高, 有过热热源。温对透平油的氧化速度的影响是相当大的。一般温度在60℃以上, 温度每增加10℃, 氧化速度就会加倍。润滑油的局部“热点”能加速油的氧化过程, 发生热氧化变质。在高温下, 碳氢化合物的热裂解会形成不稳定的化合物, 进一步聚合成各种树脂和油泥。温度达到100℃以上时, 油泥开始碳化, 会形成焦炭样沉积, 可引起转子损坏。
(3) 供油系统结构和设计。油箱除用于存储系统的全部用油外, 还起着分离油中空气、水分和各种杂质的作用。所以油系统的结构设计对油品的质量有一定的影响, 若油箱过小, 增加油循环倍率, 油在油箱中停留时间会相应缩短, 起不到析出水分和破乳化作用, 将加速润滑油的劣化。油的流速、油压对油品的劣化也有直接影响。进油管道中的油应有一定的油压,且还应维持一定的流速(一般为1.5～2m/s)。回油管中的油没有压力, 流速一般较小(0.5～1.5 m/s)。若油速太大, 回油箱冲力也大, 造成油箱中的油飞溅,形成泡沫, 油中存留的空气加速了油品的变质。同时冲力造成的激烈搅拌会导致含水的油形成乳化状态。
(4) 油品的化学组成。导致运行中汽轮机油变质的内在因素主要是油品的化学组成。不同牌号或同一牌号不同批号的润滑油所采用的基础油不同, 而基础油中的石蜡烃、环烷烃和芳烃相对比例发生变化会直接影响着油品的黏度指数、倾点等理化性能。由于各种添加剂相互配合对油品的氧化安全性有一定的影响, 添加剂选择不当, 会导致油品性能变坏。
2、油质劣化的原因分析
给水泵汽轮机的油系统为成熟的设计方案, 油箱中油循环倍率在8～10, 不存在由于设计流速、压力问题所引起的油质劣化; 从表1可看出, 油系统杂质和水分一直未发生超标现象。因此, 油质的劣化不是由于系统设计问题和油中含有杂质造成的。
对给水泵汽轮机供油系统进行检修, 更换另一种优质的透平油。但是在相同工况下, 抗劣化时间只是由一个月延长到三个月, 初步判定油质劣化不是由于透平油本身的质量造成的。为进一步证实上述结论,作者对所用透平油进行了混油试验, 并对新油及运行中的汽轮机油进行了模拟蒸馏试验。
给水泵汽轮机所用的汽轮机油均为同一牌号的32L-TSA/GB11120-89透平油, 为排除由于批号不同而造成的润滑油混合后油质的变化, 作者进行了油泥析出试验, 将运行中的润滑油与新油采用1∶1比例进行混油, 混合后结果见表2。按照SH/T0505 方法,作者对原汽轮机油和劣化后的汽轮机油进行了模拟蒸馏试验, 结果见表3。
表2 汽轮机油的性能指标
表3 汽轮机油模拟蒸馏试验结果
