干货 | AP1000汽轮机润滑油进水原因及应对措施

汽轮机是发电厂十分重要的动力设备，带动发电机转子完成机械能到电能转换。它的运行状态直接关系着发电厂的运行安全与经济效益。在实际运行当中，汽轮机润滑油中经常出现含水量超标的情况，对润滑油的润滑性能有很大影响，可致使汽轮机运行中轴承温度升高、油膜被破坏、轴承乌金脱胎、转子轴径磨损等后果。另外，润滑油中水分的存在，容易导致油润滑油的酸化，降低金属设备的抗腐蚀能力。总之，润滑油中水分的超标，将严重影响汽轮机的安全稳定运行，做好润滑油中水分超标的原因分析并采取针对措施很有必要。

1、AP1000汽轮机简介

三代核电机组AP1000汽轮机为工作转速1500r/min的半转速型、单轴、四缸六排汽反动凝气式汽轮机，额定输出功率1251MW。辅助设备中有润滑油系统和轴封系统。润滑油系统主要由汽轮机转子驱动的主油泵、主油箱、冷油器及封闭式套装油管、控制油泵、盘车油泵和直流事故油泵构成，承担着向汽轮机各轴承、推力轴承及盘车装置供应润滑油的任务，另外，也是低压保安油的油源和发电机密封油系统的备用油源。轴封系统通过连续不断地输送一定压力的蒸汽和轴封排风机形成的持续真空来实现一台高压缸、三台低压缸以及各汽缸进汽主汽阀、进汽调节阀的蒸汽密封，并收集以上各处的蒸汽，通过凝结水冷却器后排入主凝汽器热井。

2、汽轮机润滑油中进水的危害

2.1对某些仪控元件造成影响

为保证汽轮机安全、稳定运行，在汽轮机的各个轴承上均安装有测振、测温等仪控元件，仪控元件中有电磁线圈、线缆等设备。润滑油中的水分对这些元件具有破坏作用，会造成电磁线圈和线缆绝缘性能降低，可能导致仪控元件的失灵甚至损坏。

2.2对发电机绝缘造成影响

发电机的氢气密封油系统与润滑油为同一油源，并且是密封油系统的备用油。氢侧密封油与发电机内部的氢气直接接触，从而导致润滑油中的水分汽化后进入氢气，造成氢气的湿度增加，潮湿的氢气在发电机内部循环，影响发电机线圈的绝缘性能。

2.3恶化油质，影响汽轮机安全稳定运行

润滑油工作环境恶劣，含水量超标后，极易造成油品乳化、黏度降低、恶化油质。转子和轴瓦乌金面之间在工作时需要刚度大且稳定的油膜，恶化的油质则对油膜的形成有相当大的影响。油膜形成不好，转子轴径和乌金面发生摩擦，会造成轴承振动加剧、回油温度升高、轴瓦脱胎、轴径损坏等不良后果。甚至会使汽轮机内部的动静部件之发生摩擦，导致严重的安全事故。油温升高又进一步加剧润滑油油质乳化、大量泡沫产生、酸值升高。大量的泡沫聚集在油箱中润滑油的表面，使油中的气体难以被分离、出现假油位。

3 、汽轮机润滑油中进水的主要原因

3.1轴封间隙超标

汽封块是静止的，汽轮机转子是运动的，轴封间隙为轴封齿与转子间的间隙。此间隙过小会导致动静部件摩擦从而造成大轴弯曲。为避免动静摩擦，在轴封安装时，往往将预留的轴封间隙超出设计值一些，但是如果间隙值过大，蒸汽就会沿着汽轮机转子向外漏出，部分蒸汽被轴承座内的负压吸入轴承座后凝结，从而导致润滑油中水分增加。

3.2轴封压力调整不当

汽封的高压腔室位于整个轴封的内侧，轴封蒸汽是正压，主要作用是密封缸内的蒸汽。低压腔室在整个轴封的外侧，为负压，由轴封风机抽吸形成。如果低压腔室负压调整不当，或者高压腔的轴封蒸汽过大，超过低压腔将蒸汽抽出的能力，则会形成轴封蒸汽的外漏，外漏的蒸汽进入轴承箱将水分带入润滑油。

3.3运行人员操作失误

轴封高压腔由轴封蒸汽—即主蒸汽或者辅助蒸汽供给，或者高中压缸内的高压蒸汽形成自密封时形成，压力较高。低压腔室的真空由轴封风机抽吸形成。启动时应先启动轴封风机，负压形成之后方可投入高压区的轴封蒸汽，轴封系统停运时应先切断高压区的轴封蒸汽，再停运轴封风机。运行人员在某次轴封系统停运操作中，轴封蒸汽仍在不间断正常供气的情况下，先停止了轴封风机的运行，导致大量轴封蒸汽漏出，蒸汽进入轴承箱后，造成润滑油中含水量达7000ppm。

3.4冷油器管束渗漏

AP1000汽轮机润滑油冷油器为管式冷油器，主油泵的设计压力为1.67MPa，润滑油泵设计压力为0.36MPa，直流应急油泵设计压力为0.31MPa，为冷油器提供冷却水的闭式冷却水系统设计压力为1.0MPa。机组正常运行时，冷油器内油压高于冷却水水压，即使管束发生渗漏，冷却水也不会进入润滑油中。但是在停机阶段，即主油泵退出运行、润滑油泵或直流应急油泵运行时，冷油器内部冷却水压力高于润滑油压力，如果管束发生渗漏，冷却水即进入润滑油系统。

3.5其他原因

除上述原因外，造成汽轮机润滑油系统进水的其他原因有 ：气缸结合面变形、轴封抽汽管线堵塞、轴封加热器内负压小、停机时轴封风机停运过早、汽封齿倒伏等。汽缸前后汽封所在的区域汽缸结合面紧固螺栓跨度较大，在启、停机过程中如果没能很好地控制汽缸上、下半的温差，容易使汽缸结合面变形，造成蒸汽从汽缸结合面漏出，进入轴承箱。在轴封系统运行过程中，轴封加热器内的负压、水侧进出水温度及温差、轴封风机排气量的大小以及水侧的水位，都应在巡检时加以关注。

如果发生轴封加热器内负压偏小、水侧进出水温度异常、进出水温差变小、轴封风机排气量变小，则可能是轴封抽气管线有堵塞、轴封风机抽吸能力下降所造成。在停机后不久，由于二回路中还有一定压力的蒸汽，主蒸汽管道上游的主蒸汽隔离阀关闭不严密或者关闭不到位，主蒸汽到达汽轮机主汽阀阀芯前部，通过阀杆漏气管道进入气缸轴封之后漏出，进入轴承箱。

4 、润滑油系统进水的应对措施

4.1合理调整轴封间隙

汽轮机各汽缸轴封间隙过大是轴封漏气，从而引起润滑油进水的主要原因之一。在检修中应加强对轴封间隙的监管，仔细调整、测量并确认高中压缸、各低压缸的轴封间隙，防止轴封间隙过大，避免因轴封间隙超标而导致轴封蒸汽的漏出。另外，此处如果出现轴封间隙超标导致蒸汽泄漏的情况，调整起来也相当麻烦。

4.2合理调整轴封压力及轴承箱内负压

轴封压力的调整包括轴封高压腔室内蒸汽压力的调节、低压腔室内负压的调节，以及两者的相互协调。将高压腔内供气压力及自密封阶段形成的压力及时调整在合理的范围之内，可以最大限度减少轴封漏气。另外，由于高压轴封和低压轴封工作位置和所需蒸汽参数不同，可将高压轴封供气和低压轴封供气分开，以消除轴封高压供气和低压供气的不协调情况。按照设计值合理及时调整轴低压腔封负压，最大限度减少蒸汽的外漏。

轴封漏气很难完全消除，轴承座两端难免会处于有蒸汽的环境之下，如果轴承箱内负压过高，则蒸汽比较容易被吸入轴承箱凝结成水。轴承箱内的负压由主油箱上的排烟风机产生，因此，可调节主油箱排烟风机入口阀门，在满足需要的情况下，尽量减小主油箱内和轴承箱内的负压，使轴承箱和外界的压差降至最小，以减少进入轴承箱的蒸汽量。为了力求准确，可以将主油箱没负压压力表的精度提高，如将此压力表的精度级别由0.5级调整到1.5级。

4.3严格按照规程操作

轴封系统的投运和退出均有详细的操作规程。在机组冲转前、冲转以及升负荷过程中，轴封系统需要根据机组的状态，密切监视，根据转子温度选择与控制其参数，避免转子热应力过高、转子与静止部件胀差过大，从而影响转子使用寿命以及使动静部件发生摩擦。在此过程中，必须严格按照运行规程操作，使高压腔室的蒸汽量与低压腔室轴封风机所带走的蒸汽量相匹配，防止蒸汽向外漏出。

4.4 加强检查，防止冷油器管束渗漏

AP1000汽轮机润滑油冷油器管束采用铜制管束，易与冷却水中的含硫离子发生化学反应，进而导致铜管腐蚀穿孔。机组运行中，加强冷却水的检查，如发现有润滑油渗出，应立即对可以渗漏的冷油器进行处理，以防止冷却水水压在可能的波动时进入润滑油。此外，由于润滑油泵出口设计压力低于冷却水压力，及时处理冷油器管束渗油，可确保停机时只有润滑油泵供油的情况下冷却水不会进入润滑油中。冷油器抽芯清理、大修后必须经打压试验合格后方可投入系统运行。

4.5提高检修质量，加强巡检力度

汽封在检修及安装时，应彻底清理、仔细检查各部件，使用合格有效的零部件，合理预留汽封间隙。启、停机过程中，运行人员遵照规程准确控制，以免上下缸温差过大、汽缸进水等使汽缸变形。特别是转子的振动情况必须正确处置，避免造成轴封碰磨、碰磨加剧振动这样的恶性循环的发生。机组运行期间，巡检时注意观察汽封漏气情况，轴封风机排气量、轴封加热器汽测水位变化，发现异常情况，及时作出准确判断，消除漏汽封气隐患。如果汽封已经发生漏气现象，在不严重且已做好充分评估的情况下，有必要在轴封和轴承箱之间架设一道屏障，以减少进入轴承箱的蒸汽量。

5 、结语

汽轮机润滑油系统中进水后，会导致润滑油的乳化，恶化润滑油油质，影响汽轮机各轴承的润滑效果，甚至造成轴承磨损、汽轮机内部设备损坏，影响汽轮机的安全运行。根据汽轮机润滑油进水的原因，采取针对性的预防措施，是必须要做的工作。另外，需按照规程要求监测油质，发现含水量超标及时处理，消除油中多余水分，优化润滑油油质，以避免汽轮机润滑油含水量超标。最终通过一系列的工作，保持汽轮机运行期间的油质符合要求，保证汽轮机的安全稳定运行。

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