汽輪機潤滑油箱油位下降原因分析及處理

引 言 

汽輪機潤滑油箱在潤滑油系統(tǒng)中起著儲存潤滑油，分離油中空氣、水分和雜質(zhì)的作用。為了確保向汽輪機各軸承正常供油，防止汽輪機軸承斷油燒損等事故，必須保證潤滑油箱內(nèi)存儲一定量的潤滑油。潤滑油箱油位也是機組運行安全的重要監(jiān)視參數(shù)之一。大型機組更要求設置“潤滑油箱油位低停機”保護，保證機組在事故情況下安全停運。

然而，在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常遇到潤滑油箱油位下降的情況。由于潤滑油箱油位下降原因較多，加之系統(tǒng)復雜，且大部分設備都集裝在潤滑油箱內(nèi)，解決起來比較困難，給生產(chǎn)運行帶來較大困擾。本文針對某電廠汽輪機運行中潤滑油箱油位下降問題進行分析，并提出解決方案，為類似故障的解決提供參考。

設備概況 

某電廠汽輪機為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司制造的NZK100-9.32/535型直接空冷凝汽式汽輪機。潤滑油系統(tǒng)由汽輪機主軸驅(qū)動的主油泵、冷油器、射油器、溢油閥、頂軸裝置、盤車裝置、排煙系統(tǒng)、油箱、啟動油泵、交流潤滑油泵、直流事故油泵、油位指示器、油壓降低保護裝置、油凈化系統(tǒng)以及連接管道、閥門及各種監(jiān)測儀表等構成。其中潤滑油箱采用集裝方式，將潤滑油系統(tǒng)中的大量設備集中布置在油箱內(nèi)，以便于運行及監(jiān)視。潤滑油供油系統(tǒng)為密閉系統(tǒng)，回油回到組合油箱后，通過濾網(wǎng)及其他凈化系統(tǒng)后再供給潤滑油系統(tǒng)。

潤滑油箱油位下降情況 

該電廠自2017年3月以來，1號汽輪機潤滑油箱油位出現(xiàn)無規(guī)律持續(xù)下降現(xiàn)象，且在油箱油位變化過程中，遠傳油位與就地油位完全一致。油位變化數(shù)據(jù)如表1所示。

原因分析 

針對上述問題，決定利用魚骨分析法對潤滑油箱油位下降的原因進行分析，相應的魚骨圖如圖1所示。按照圖1對可能造成潤滑油箱油位下降的原因逐一進行排查。

1.油位計故障

汽輪機潤滑油箱上只安裝1個頂裝式磁翻板油位計。該油位計由本體（由上、下導管組成）、翻板箱（由紅、白雙色磁性小翻板組成）、浮子（由磁體、頂桿、浮球組成）及油位變送器等組成，其結(jié)構如圖2所示。其工作原理為：容器內(nèi)的浮球在下導管內(nèi)隨油面高度的變化而上下浮動，磁體通過頂桿在上導管內(nèi)移動，利用磁力使翻板翻動。油位變送器將油位信號傳送至控制中心進行遠傳油位指示[2-3]。

遠傳油位信號來自就地油位計，遠傳油位與就地油位來源于同1套測量裝置，因此，當油位計出現(xiàn)問題，則2個油位顯示值都不準確，2個油位無對比價值。因遠傳油位與就地油位一致，且數(shù)值呈連續(xù)變化趨勢，所以排除油位計本體、翻板箱、油位變送器故障及浮球和磁體在導管中卡澀坐死的可能。如果浮球破裂，潤滑油會進入浮球內(nèi)部，浮球完全沉入潤滑油中，直至油位計上導管中的磁體下行至限位標牌處，而且不會因向潤滑油箱內(nèi)補充潤滑油而重新浮起來。因此，浮球破裂的可能性也被排除。 

2.系統(tǒng)泄漏

汽輪機潤滑油系統(tǒng)供、回油管道采用套管形式，即在供油管道外部套裝回油管道。經(jīng)過查找，回油管道上未發(fā)現(xiàn)漏點；取樣化驗冷油器冷卻水回水，未發(fā)現(xiàn)潤滑油成分。切換冷油器運行，發(fā)現(xiàn)潤滑油箱油位仍然下降；檢查機房負零米管溝內(nèi)潤滑油非壓力油管道，未發(fā)現(xiàn)泄漏點；檢查機組各軸承油擋漏油情況，也未發(fā)現(xiàn)有潤滑油外漏現(xiàn)象。 

3 系統(tǒng)內(nèi)閥門內(nèi)漏

檢查潤滑油箱取樣閥、放水閥，兩閥門開關靈活，關閉嚴密；解開潤滑油箱事故放油閥后法蘭查看，油閥關閉嚴密，不存在任何內(nèi)漏現(xiàn)象。 

4.環(huán)境溫度及潤滑油溫變化

環(huán)境溫度的變化會對潤滑油密度產(chǎn)生一定的影響，從而引起潤滑油箱油位的變化。但潤滑油箱油位應隨環(huán)境溫度或潤滑油溫的變化交替出現(xiàn)升高和下降現(xiàn)象，而非實?表現(xiàn)的一直呈下降趨勢。機組運行期間，潤滑油溫保持在38~40 ℃，未發(fā)生油溫大幅波動現(xiàn)象；且環(huán)境溫度對潤滑油密度的影響極其有限，不可能引起潤滑油箱油位的持續(xù)下降。 

5.潤滑油外排

機組正常運行中，潤滑油外排的操作有：主油箱定期底部放水、油質(zhì)化驗定期取樣和通過排煙風機外排[4]。在油箱油位下降期間，潤滑油水分維持在26~40 mg/L，并未對潤滑油箱進行放水操作；每周安排1 次潤滑油油質(zhì)分析，取潤滑油量為200 mL/次，不?以引起油箱油位的持續(xù)下降。因潤滑油水分含量在合格范圍內(nèi)，在此期間油凈化裝置采取間斷方式運行，每天只運行2 h，且裝置運行平穩(wěn)，并未發(fā)生油凈化裝置漏油的現(xiàn)象。排油煙管道上升段冷凝后的潤滑油經(jīng)回流管回至潤滑油箱內(nèi)，且排油煙量并不大，因此也不存在潤滑油外排現(xiàn)象。 

6.回油管道及回油濾網(wǎng)堵塞

潤滑油系統(tǒng)回油套管直徑Z小處為133 mm，Z大處達762 mm，回油管道堵塞的可能性較小，且從各軸承箱回油窗口觀察，回油狀態(tài)良好，未發(fā)現(xiàn)有回油停滯的現(xiàn)象?回油濾網(wǎng)安裝在潤滑油箱上部靠近油箱人孔處，與回油管相連接。通過潤滑油箱人孔可以清楚看到回油濾網(wǎng)回油通暢，不存在堵塞現(xiàn)象。 

7.潤滑油箱內(nèi)部壓力變化

在查看回油濾網(wǎng)堵塞情況時，打開潤滑油箱人孔，發(fā)現(xiàn)潤滑油箱油位快速上升，由-170 mm快速上升至100 mm；封上人孔后，油箱油位由100 mm快速下降至-60 mm。據(jù)此現(xiàn)象推斷，是潤滑油箱內(nèi)部壓力變化引起潤滑油箱油位的變化。按照運行規(guī)程要求，要及時調(diào)整各軸承箱抽空氣風門及排油煙風機出、入口擋板，使機組各軸承箱及潤滑油箱內(nèi)形成98~196 Pa的真空，目的是排除機組運行時因軸承摩擦耗功和轉(zhuǎn)動部件的鼓風作用而使?jié)櫥褪軣岱纸馑a(chǎn)生的油煙及油擋環(huán)等處漏入的空氣和水蒸氣。該電廠1號汽輪機潤滑油箱頂部安裝了1塊量程為-0.1~0.3MPa、精度等級為1.6的雙向壓力表。該壓力表無法精確顯示潤滑油箱及各軸承箱內(nèi)的真空值，在開關軸承箱各風門及排油煙風機出、入口擋板時，潤滑油箱上的壓力表幾乎沒有變化。

如果各軸承箱抽空氣風門開度過大，則經(jīng)油擋環(huán)漏入軸承箱的空氣量就會增加。漏入的空氣溶解到潤滑油中，經(jīng)回油管道進入潤滑油箱。潤滑油箱內(nèi)呈負壓狀態(tài)，潤滑油表面的空氣分壓力較低，溶解在潤滑油內(nèi)的空氣會從潤滑油中析出，在潤滑油表面形成大量的油煙氣泡，消耗了部分潤滑油。

因油煙氣泡無法將油位計浮球浮起來，所以測量顯示的油箱油位出現(xiàn)下降現(xiàn)象。另外，排油煙風機的出、入口擋板開度越大，潤滑油箱內(nèi)的空氣壓力越低，潤滑油表面的空氣分壓力就越低，形成的油煙氣泡的數(shù)量越多，消耗的潤滑油量也越多，這樣油箱油位也會表現(xiàn)為逐漸下降的現(xiàn)象[5]。但在打開潤滑油箱人孔時，油箱內(nèi)空氣壓力增加，油煙氣泡會瞬間破裂，導致潤滑油表面的空氣分壓力也增加，從潤滑油中析出的空氣量減少，形成油煙氣泡的數(shù)量和速度開始放緩，因此油箱油位開始上升。通過以上原因排查，Z終確定潤滑油箱油位下降是潤滑油箱內(nèi)真空過高所致。

解決措施 

基于上述分析，檢查汽輪機排油煙風機出、入口擋板開度及各軸承箱抽空氣風門開度情況并進行處理，具體如下。

（1） 檢查發(fā)現(xiàn)機組1號、2號軸承箱抽空氣風門全開，3號軸承箱抽空氣風門開度在2/3處，立即將各軸承箱抽空氣風門開至1/3處；

（2） 檢查發(fā)現(xiàn)排油煙風機入口擋板開至2/3處，出口擋板開度在4/5處，將排油煙風機出、入口擋板開至1/3處。

在上述的操作過程中，發(fā)現(xiàn)潤滑油箱油位逐漸由-130 mm緩慢上升至10 mm。經(jīng)72 h運行觀察，潤滑油箱油位再未出現(xiàn)下降現(xiàn)象，且油位指示平穩(wěn)。至此，潤滑油箱油位下降的問題得以解決。

建議 

為杜絕此類潤滑油箱油位下降問題再次發(fā)生，建議做好以下幾點：

1、更換潤滑油箱頂部安裝的真空壓力表，以精確顯示潤滑油箱內(nèi)的真空值。建議采用0.1級以上數(shù)字絕壓真空表。

2、增加潤滑油箱油位測量裝置，使遠傳與就地油位測量裝置相互獨立。出現(xiàn)油位變化時，及時排查油位計故障。建議采用測量準確度較高的雷達油位計或超聲波油位計。

參考文獻：

[1] 哈爾濱汽輪機廠有限責任公司.汽輪機潤滑油系統(tǒng)說明書[Z].哈爾濱：哈爾濱汽輪機有限責任公司，2006.

[2] 許濤，李陽海，周波，等.磁翻板液位計顯示異常分析[J].湖北電力，2012（4）：47-48.

[3] 曲徑幽.負壓狀態(tài)下磁翻板液位計典型故障分析[J].中國設備工程，2014（4）：43-44.

[4] 哈爾濱汽輪機有限責任公司.汽輪機排煙裝置說明書[Z].哈爾濱：哈爾濱汽輪機有限責任公司，2001.

[5] 王林暉.因主油箱油位測量引發(fā)的誤停機事故分析[J].華電技術，2012（1）：54-56.

來源：《內(nèi)蒙古電力技術》