12mw 汽轮机透平油带水的原因分析及解决方案
郑伟
营口中板有限责任公司
摘要：系统的分析了营口中板有限责任公司拥有的两台12mw 汽轮机组在运行中出现的透平油中带水的原因及危害，并且提出了解决问题的方法，并根据分析采取了措施。取得了良好的效果
关键词：汽轮机；透平油；带水；油系统；轴封系统
汽轮机油系统担负着机组轴承的润滑，冷却，机组的调速、保安任务以及密封等作用，是汽轮机安全运行的关键。汽轮机油质的好坏与汽轮机能否正常运行关系非常密切，而汽轮机运行的好坏直接影响着整个电厂的安全与生产。所以对汽轮机的透平油的质量好坏要引起足够的重视，汽轮机油监督的主要质量指标有：外状、运动粘度、机械杂质、水分、酸值、破乳化度、闪点、液相锈蚀等。一般新油的指标都是符合质量标准的，当新油加入到汽轮机油系统运行后，由于系统不清洁或潮汽、水分进入油中，油质就会劣化。所以对汽轮机透平油中带水的问题要引起足够的重视。
透平油里是怎么进入水分的呢？通过对生产实际的的分析以及查阅相关资料，我们归纳了以下几点原因：
一、轴封系统布置不合理
如果汽轮机高压缸前段轴封间隙调整得不合适，导致轴封供汽从该处沿轴颈窜入轴承室，造成油中带水，油质恶化。
1．轴封间隙的调整的轴向分布的规律应该是外侧小、内侧大。因为轴封外侧端部距离轴承很近，转子、汽缸垂弧冷热态变化对轴封间隙影响很少，转子过临界转速时该部位的晃度小，不易发生摩擦。即使发生摩擦，由于距支点近，钢度相对大一些，不易因晃度巨增而造成弯轴事故，而轴封里侧的情况则恰恰相反，这部分汽封间隙运行状态下的不确定度最大，为易弯轴的部位，为保持安全，应该调大一点。可见，汽封由于在轴封段的最外侧，调得小些对避免轴封漏汽会有关键性作用。
2．高压缸轴封（端部汽封）的作用在于阻止蒸汽沿着转子漏出。高压缸前后的端部汽封所承受的压差比较大，不但压差存在，为了不使动静机件发生碰磨，而总要留有一定间隙，间隙的存在肯定要导致漏汽，漏汽量一般要达到总汽量的0.5%。由于以上两个原因，很容易使该处的蒸汽沿转子进入轴承室，引起轴承温度升高，使油系统中带有由蒸汽凝结而成的水。如果汽轮机高压缸前段轴封间隙调整得不恰当，导致轴封供汽从该处沿轴颈流入轴承室，就可能导致油中带水，从而引起油质恶化。可见解决油系统中带水的问题关键是消除轴封漏汽。
3．轴承附近的缸体结合面泄露的蒸汽。结合面包括：高压缸结合面、轴封套结合面。汽缸在受到快速加热和冷却时，尤其是汽缸端部靠轴封处，由于该部位的约束紧固螺栓跨距大，对汽缸的约束力明显弱于其他部位，所以最易发生变形，在靠近猫爪内侧凹窝处易产生蒸汽外泄，高温蒸汽冲刷到轴承箱上使油中带水。
4．前、后轴封供汽联在同一根母管而引起供汽分配不均的问题。高压前轴封段共留有2个腔室，后轴封则留有1个腔室。高压蒸汽漏入前轴封第1腔室后被引入第2腔室抽汽加热给水。漏入前轴封第2腔室蒸汽与漏人前轴封第1腔室的蒸汽再与空气混合，被稍低于1个大气压的轴封加热器引走。由于供汽位置在轴端外侧，若它的压力调整不当可能使轴封供汽量大于轴封抽汽量而导致油中带水。
二、轴承内回油产生抽吸使用，使轴承室内形成负压
主油箱上排烟风机运行时会使回油管内产生负压，增大了轴承室的负压，从油档空隙处不断吸人气体。高、中压轴封进汽量过大，会造成高压缸前、后轴封及中压缸前轴封第一腔室成为正压，向外大量漏汽，漏汽进入轴承腔室凝结之后，就是导致油中带水。
三、外缸有变形
机组启、停机过程中，由于汽加热装置使用不当，或加、减负荷速度过快，会导致中压外缸温度差超限，这样长时间积累造成外缸变形，从而引起中压前轴封套与中压外缸连接洼窝处的汽缸法兰结合面产生内张口，中压外缸内蒸汽，通过内张口流经中压前轴封套向外大量泄漏。漏汽进入轴承箱内，
造成油中带水。
四、补充新油带人水
汽轮机油系统需要定期维修时，将新油通过油化器补充到油气系统中，所补新油，只能将油中的游离水和杂质处理调， 以目前处理条件，20 mg/l 以下的非饱和水是很难去除的；同时，油化验处理合格的油，打人高位油箱，在需要时进行自动补充。由于机房内温度高，湿蒸汽流入高位油箱后形成游离水，而这些水又会在补油时进入油系统。
五、冷油器泄露
冷油器投运后由于操作及设备工艺问题导致泄露，是同时冷却水压大于油压，水进入油中。
六、运行人员对运行指标的重视不够
作业区制定了对均压箱压力调整范围和前后汽封冒汽量的运行指标。但是，一部分责任心不强的操作人员为了省事，把汽封调大，使前轴封漏汽压力升高，进入前轴承箱的蒸汽增多，如此不能及时调整均压箱的压力和前后汽封冒汽量，使前汽封的溢汽向油中渗漏。
油系统中带水对汽轮机的安全运行有相当大的危害，当空气中和汽轮机内的水蒸汽进入润滑油系统后凝结成水，当油和水混合在一起后，再被搅动油即被乳化，而透平油被乳化后能使调节系统中套筒及滑阀等部件严重锈蚀，造成滑阀卡涩，降低系统灵敏度，加重机组运行负荷。同时，还会造成轴承和轴颈的磨损，引起调节系统和保安装置动作失灵或误动，严重时会导致机组超速甚至飞车。如果乳化液沉积于油循环系统中，就会妨碍油的循环，影响散热，造成供油不足，容易导致轴承烧瓦。汽轮机油乳化使汽轮机油的氧化加速，酸值升高，产生较多的氧化沉积物，从而进一步延迟了汽轮机油的破乳化时间，造成恶性循环。
我们公司使用的机组是两台青岛捷能汽轮机厂生产的C12-3.43/0.490型号汽轮机，这种机组使用的时全液压调节，透平油系统采用的是由深度精制基础油并加抗氧化剂和防锈剂等调制成的L-TSA32#透平油。按照国家标准标准GB11120-89，该油应符合下列要求：
运动粘度（40℃）：28.8—35.2mm2/S；
闪点（开口）：不低于180℃；
机械杂质：无；
水分：无；
破乳化值（40-37-3）ml ：不大于15min （54℃时）；
起泡性试验24℃：不大于450ml/0ml；
93℃：不大于100ml/0ml；
后24℃：不大于450ml/0ml；
氧化后酸值达2.0mgKOH/g时：不大于3000；
液相锈蚀试验（合成海水）：无锈；
铜片试验（100℃、3h ）：不大于1级。
由上可知，对油质的要求尤为严格。所以油中带水是我们必须解决的问题。
为了避免油
带水这种情况的
发生，我们对系
统做了一些改
进，在原有一台
滤油机的基础上
增设了一台滤油
机。并改进了油
净化系统管道，
现在这两台滤油
机能够独立的完成对作业区内四个油箱的滤洗工作而互不影响，在一台检修的时候另一台人可以继续工作。其系统图如图所示通过对现场阀门的开启和关闭，来控制滤油机滤洗的对象，极大的改善了滤油的效果，使汽轮机透平油带水的状况有了很大的改善。
同时我们又采取了另外的一些改进措施：
1. 针对轴封系统结构问题，在大修期间对轴封间隙做了合理调整，减少
了轴封漏气。
2. 提高运行操作水平及责任心，在变负荷工况下，加强了对轴封供汽压力的监调.
3. 保持冷油器油压大于水压，启停循环水泵时，严格执行操作规范，避免冷却水瞬间升高造成冷油器内部损坏，而导致油中进水。在机组运行中还应第七进行冷油器放水放油检查，发现冷油器泄露，应及时判断原因，确定异常设备后，尽快进行冷油器的切换，隔离工作。
4. 加强对主油箱系统排烟风机的运行调整，保持轴承箱在一定的微负压下运行，防止负压过大导致油中进水。
5. 加强了运行中对主油箱定期放水以及化学油质抽测工作。
6. 当发现油系统中已经进水，油中进水后，要及时采取过滤及排污的方法，最大限度排除水分，还要防止金属表面锈蚀。通过在运行汽轮机油中添加防锈剂（目前国内汽轮机油中普遍使用的防锈剂为“十二烯基丁二酸”，又称“746”防锈剂，油中的添加量一般为0.02%～0.03%。），以防在金属表面发生氧化反应。防锈剂在使用中将不断被消耗，可在油箱中放置监视棒，运行中定期观察、记录油系统的锈蚀情况，根据液相锈蚀试验结果及时补加。汽轮机油一旦发生乳化应及时处理，防止乳状液“老化”后不易破坏。可采用物理、化学方法来破环乳化液，其物理方法是采取加热、沉降、离心分离、机械过滤、高压电脱水等方法，达到油—水分离的目的。化学方法是在乳化的汽轮机油中加入适当的破乳化剂后，可减小或破环乳状液的稳定性，使油水分离，起到破乳化的作用。通常根据乳状液的类型选择HLB 值不同的破乳剂，若是W/O型的乳状液，可选用HLB 值≥7的破乳剂，以替代HLB 值为3.5～6的乳化剂。
通过一系列的改造和改进，透平油的含税远小于200mg/l的合格标准，保证了机组安全稳定的运行。为企业创造了更大的经济利润。
参考文献
[1]王胜．汽轮机油中带水原因分析与处理[J]．热力透平，2006，35
（3）.
[2]王晓健．12MW 余热发电机组汽轮机油中带水问题的原因及处理
[J]．电力情报，1999，（1）.
[3]杨林．汽轮机油中带水原因分析[J]．设苗管理与维护，2008，（3）.
[4]陈传宏 刘红军．营口中板有限责任公司12mw 汽轮机运行规程，2010，.
[5]刘红军．营口中板有限责任公司12mw 汽轮机检修规程，2010）.
[6]郭卫华，程贵兵，石景，杨贱华．小汽轮机油中带水问题分析与解决[J]．湖南电力，2005.
[7]才雷．汽轮机油中带水原因分析及解决方案[J]．四川电力技术，2003，（3）.
[8]侯乃光．汽轮机油中带水的原因分析及对策[J]．山西电力，2001，
（6）.
[9]刘巧玲．汽轮机油中带水原因分析及解决方案[J]．内蒙古石油化工，2009，（8）.
[10]叶勇．200MW 汽轮机油中带水原因分析及对策[J]．甘肃科技，2007，23（4）.
[11]刘震．12MW 汽轮机油中带水原因分析及解决方法[J]．石油化工应用，2007，27（2）.
[12]高振宇，代国超．135MW 汽轮机油中带水原因分析与处理[J]．水利电力机械，2007，29（6）.
[13]郭卫华，程贵兵，石景，杨贱华．小汽轮机油中带水问题分析与解决[J]．湖南电力，2005，（25）.
[14]孙浩．汽轮机油中带水问题的解决[J]．节能，2003，（1）.
[15]姜帆．汽轮机润滑油系统油中带水的处理[J]．上海电力，2004，
（1）
[16]崔跃升. 汽轮机油中进水的原因及处理[J]．科技资讯，2007，31
12mw 汽轮机透平油带水的原因分析及解决方案
郑伟
营口中板有限责任公司
摘要：系统的分析了营口中板有限责任公司拥有的两台12mw 汽轮机组在运行中出现的透平油中带水的原因及危害，并且提出了解决问题的方法，并根据分析采取了措施。取得了良好的效果
关键词：汽轮机；透平油；带水；油系统；轴封系统
汽轮机油系统担负着机组轴承的润滑，冷却，机组的调速、保安任务以及密封等作用，是汽轮机安全运行的关键。汽轮机油质的好坏与汽轮机能否正常运行关系非常密切，而汽轮机运行的好坏直接影响着整个电厂的安全与生产。所以对汽轮机的透平油的质量好坏要引起足够的重视，汽轮机油监督的主要质量指标有：外状、运动粘度、机械杂质、水分、酸值、破乳化度、闪点、液相锈蚀等。一般新油的指标都是符合质量标准的，当新油加入到汽轮机油系统运行后，由于系统不清洁或潮汽、水分进入油中，油质就会劣化。所以对汽轮机透平油中带水的问题要引起足够的重视。
透平油里是怎么进入水分的呢？通过对生产实际的的分析以及查阅相关资料，我们归纳了以下几点原因：
一、轴封系统布置不合理
如果汽轮机高压缸前段轴封间隙调整得不合适，导致轴封供汽从该处沿轴颈窜入轴承室，造成油中带水，油质恶化。
1．轴封间隙的调整的轴向分布的规律应该是外侧小、内侧大。因为轴封外侧端部距离轴承很近，转子、汽缸垂弧冷热态变化对轴封间隙影响很少，转子过临界转速时该部位的晃度小，不易发生摩擦。即使发生摩擦，由于距支点近，钢度相对大一些，不易因晃度巨增而造成弯轴事故，而轴封里侧的情况则恰恰相反，这部分汽封间隙运行状态下的不确定度最大，为易弯轴的部位，为保持安全，应该调大一点。可见，汽封由于在轴封段的最外侧，调得小些对避免轴封漏汽会有关键性作用。
2．高压缸轴封（端部汽封）的作用在于阻止蒸汽沿着转子漏出。高压缸前后的端部汽封所承受的压差比较大，不但压差存在，为了不使动静机件发生碰磨，而总要留有一定间隙，间隙的存在肯定要导致漏汽，漏汽量一般要达到总汽量的0.5%。由于以上两个原因，很容易使该处的蒸汽沿转子进入轴承室，引起轴承温度升高，使油系统中带有由蒸汽凝结而成的水。如果汽轮机高压缸前段轴封间隙调整得不恰当，导致轴封供汽从该处沿轴颈流入轴承室，就可能导致油中带水，从而引起油质恶化。可见解决油系统中带水的问题关键是消除轴封漏汽。
3．轴承附近的缸体结合面泄露的蒸汽。结合面包括：高压缸结合面、轴封套结合面。汽缸在受到快速加热和冷却时，尤其是汽缸端部靠轴封处，由于该部位的约束紧固螺栓跨距大，对汽缸的约束力明显弱于其他部位，所以最易发生变形，在靠近猫爪内侧凹窝处易产生蒸汽外泄，高温蒸汽冲刷到轴承箱上使油中带水。
4．前、后轴封供汽联在同一根母管而引起供汽分配不均的问题。高压前轴封段共留有2个腔室，后轴封则留有1个腔室。高压蒸汽漏入前轴封第1腔室后被引入第2腔室抽汽加热给水。漏入前轴封第2腔室蒸汽与漏人前轴封第1腔室的蒸汽再与空气混合，被稍低于1个大气压的轴封加热器引走。由于供汽位置在轴端外侧，若它的压力调整不当可能使轴封供汽量大于轴封抽汽量而导致油中带水。
二、轴承内回油产生抽吸使用，使轴承室内形成负压
主油箱上排烟风机运行时会使回油管内产生负压，增大了轴承室的负压，从油档空隙处不断吸人气体。高、中压轴封进汽量过大，会造成高压缸前、后轴封及中压缸前轴封第一腔室成为正压，向外大量漏汽，漏汽进入轴承腔室凝结之后，就是导致油中带水。
三、外缸有变形
机组启、停机过程中，由于汽加热装置使用不当，或加、减负荷速度过快，会导致中压外缸温度差超限，这样长时间积累造成外缸变形，从而引起中压前轴封套与中压外缸连接洼窝处的汽缸法兰结合面产生内张口，中压外缸内蒸汽，通过内张口流经中压前轴封套向外大量泄漏。漏汽进入轴承箱内，
造成油中带水。
四、补充新油带人水
汽轮机油系统需要定期维修时，将新油通过油化器补充到油气系统中，所补新油，只能将油中的游离水和杂质处理调， 以目前处理条件，20 mg/l 以下的非饱和水是很难去除的；同时，油化验处理合格的油，打人高位油箱，在需要时进行自动补充。由于机房内温度高，湿蒸汽流入高位油箱后形成游离水，而这些水又会在补油时进入油系统。
五、冷油器泄露
冷油器投运后由于操作及设备工艺问题导致泄露，是同时冷却水压大于油压，水进入油中。
六、运行人员对运行指标的重视不够
作业区制定了对均压箱压力调整范围和前后汽封冒汽量的运行指标。但是，一部分责任心不强的操作人员为了省事，把汽封调大，使前轴封漏汽压力升高，进入前轴承箱的蒸汽增多，如此不能及时调整均压箱的压力和前后汽封冒汽量，使前汽封的溢汽向油中渗漏。
油系统中带水对汽轮机的安全运行有相当大的危害，当空气中和汽轮机内的水蒸汽进入润滑油系统后凝结成水，当油和水混合在一起后，再被搅动油即被乳化，而透平油被乳化后能使调节系统中套筒及滑阀等部件严重锈蚀，造成滑阀卡涩，降低系统灵敏度，加重机组运行负荷。同时，还会造成轴承和轴颈的磨损，引起调节系统和保安装置动作失灵或误动，严重时会导致机组超速甚至飞车。如果乳化液沉积于油循环系统中，就会妨碍油的循环，影响散热，造成供油不足，容易导致轴承烧瓦。汽轮机油乳化使汽轮机油的氧化加速，酸值升高，产生较多的氧化沉积物，从而进一步延迟了汽轮机油的破乳化时间，造成恶性循环。
我们公司使用的机组是两台青岛捷能汽轮机厂生产的C12-3.43/0.490型号汽轮机，这种机组使用的时全液压调节，透平油系统采用的是由深度精制基础油并加抗氧化剂和防锈剂等调制成的L-TSA32#透平油。按照国家标准标准GB11120-89，该油应符合下列要求：
运动粘度（40℃）：28.8—35.2mm2/S；
闪点（开口）：不低于180℃；
机械杂质：无；
水分：无；
破乳化值（40-37-3）ml ：不大于15min （54℃时）；
起泡性试验24℃：不大于450ml/0ml；
93℃：不大于100ml/0ml；
后24℃：不大于450ml/0ml；
氧化后酸值达2.0mgKOH/g时：不大于3000；
液相锈蚀试验（合成海水）：无锈；
铜片试验（100℃、3h ）：不大于1级。
由上可知，对油质的要求尤为严格。所以油中带水是我们必须解决的问题。
为了避免油
带水这种情况的
发生，我们对系
统做了一些改
进，在原有一台
滤油机的基础上
增设了一台滤油
机。并改进了油
净化系统管道，
现在这两台滤油
机能够独立的完成对作业区内四个油箱的滤洗工作而互不影响，在一台检修的时候另一台人可以继续工作。其系统图如图所示通过对现场阀门的开启和关闭，来控制滤油机滤洗的对象，极大的改善了滤油的效果，使汽轮机透平油带水的状况有了很大的改善。
同时我们又采取了另外的一些改进措施：
1. 针对轴封系统结构问题，在大修期间对轴封间隙做了合理调整，减少
了轴封漏气。
2. 提高运行操作水平及责任心，在变负荷工况下，加强了对轴封供汽压力的监调.
3. 保持冷油器油压大于水压，启停循环水泵时，严格执行操作规范，避免冷却水瞬间升高造成冷油器内部损坏，而导致油中进水。在机组运行中还应第七进行冷油器放水放油检查，发现冷油器泄露，应及时判断原因，确定异常设备后，尽快进行冷油器的切换，隔离工作。
4. 加强对主油箱系统排烟风机的运行调整，保持轴承箱在一定的微负压下运行，防止负压过大导致油中进水。
5. 加强了运行中对主油箱定期放水以及化学油质抽测工作。
6. 当发现油系统中已经进水，油中进水后，要及时采取过滤及排污的方法，最大限度排除水分，还要防止金属表面锈蚀。通过在运行汽轮机油中添加防锈剂（目前国内汽轮机油中普遍使用的防锈剂为“十二烯基丁二酸”，又称“746”防锈剂，油中的添加量一般为0.02%～0.03%。），以防在金属表面发生氧化反应。防锈剂在使用中将不断被消耗，可在油箱中放置监视棒，运行中定期观察、记录油系统的锈蚀情况，根据液相锈蚀试验结果及时补加。汽轮机油一旦发生乳化应及时处理，防止乳状液“老化”后不易破坏。可采用物理、化学方法来破环乳化液，其物理方法是采取加热、沉降、离心分离、机械过滤、高压电脱水等方法，达到油—水分离的目的。化学方法是在乳化的汽轮机油中加入适当的破乳化剂后，可减小或破环乳状液的稳定性，使油水分离，起到破乳化的作用。通常根据乳状液的类型选择HLB 值不同的破乳剂，若是W/O型的乳状液，可选用HLB 值≥7的破乳剂，以替代HLB 值为3.5～6的乳化剂。
通过一系列的改造和改进，透平油的含税远小于200mg/l的合格标准，保证了机组安全稳定的运行。为企业创造了更大的经济利润。
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[6]郭卫华，程贵兵，石景，杨贱华．小汽轮机油中带水问题分析与解决[J]．湖南电力，2005.
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[13]郭卫华，程贵兵，石景，杨贱华．小汽轮机油中带水问题分析与解决[J]．湖南电力，2005，（25）.
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[16]崔跃升. 汽轮机油中进水的原因及处理[J]．科技资讯，2007，31