关于水轮机组油杂质超标治理的思考

摘 要：目前水轮机油杂质超标问题非常普遍。本文针对此现象进行原因分析，提出了油系统中加装磁棒组，采用磁性滤网以及采取合理的油循环冲洗方式等提高水轮机油品质的处理方法，并从运行、检修、油品转移和油系统清洗四个方面提出了相应的处理对策。希望对以后水轮机油杂质污染的超标治理工作起到一定参考作用。

关键词：水轮机油；杂质超标；影响；处理；控制

中图分类号：TK73 文献标识码：A

0  前 言

水轮机油俗称透平油。透平油作为水轮发电机组油系统的重要介质，就好像血液系统对人类一样的重要。保证透平油品质，保证水轮机组油系统的清洁度，对机组安全稳定运行起着至关重要的作用。如何合理有效地控制透平油杂质超标问题，不仅引起各级领导高度重视和专业工作者普遍关注，同时也摆到了我们化学监督工作的首位。

1  危 害

水轮机组油中最常见的主要杂质有金属颗粒（屑）、灰尘、毛刺、焊渣、脱落的油漆碎片等，它们混杂在水轮机油中，像磨料一样渗入到各个运动部件的配合面，不仅加速零件及设备表面磨损，破坏油膜，还会缩短零件和设备寿命。轻者引起转速波动、负荷不稳等严重缺陷，重者造成调速系统失灵、拒动，乃至造成飞车事故。

1.1 颗粒度

针对油中存在固体颗粒污染而言，是指单位体积的油品中所含不同直径的机械杂质的效量。虽然尺寸为40um的污染颗粒肉眼看不到，但是比40um更小的颗粒对液压元件或轴承来说却有灾难性的影响。作为油液中最主要的和危害性最大的污染物，它们对磨损过程起着关键性的作用。

1.2 机械杂质

对油系统而言，细小的颗粒状机械杂质进入轴瓦，将轴瓦的乌金及大轴划伤，致使油膜难以形成，其结果会导致轴承和轴瓦之间干摩擦，从而引起卡涩、烧毁轴承的事故，甚至机组将被迫停机。对调速（节）系统而言，可能导致液压系统中的引导阀、主配压阀以及多种控制阀卡滞，或油路、喷嘴堵塞等，造成供油不畅，油量不足，使轴瓦温度偏高。其次，滑阀与套筒之间的间隙很小，易受颗粒杂质的划痕和卡涩，使部套和系统的迟缓率加大，调速系统动作失灵，严重影响机组的安全运行，更为严重的会造成“飞车” 事故。甲厂，2010年1号机组在试运行结束及9月份进行C级检修时，曾发生一起因水轮机油中带有颗粒进入轴承中，与旋转的转子摩擦后形成沟槽，轴颈的磨损又破坏了油膜，致使轴颈与轴瓦发生摩擦而使轴瓦乌金熔化的现象。乙厂，2012年7月17日曾发生一起6号机事故低油压紧急停机事件，2013年2月27日又出现了1号机组并网后负荷调节不动的故障。事后送检的颗粒度结果如下：#6机NAS 9级（200MW以下，20120718送检），#1机NAS 12级（200MW以下，20130227送检）；虽然国标GB/T14541对小容量机组的颗粒度项目无明确规定，仅作为参考，但是毋容置疑，水轮机油清洁度下降会影响其抗油污能力对油质的要求和使用寿命，所以加强油质化学监督一点也不能放松。

2  原 因

2.1 外部运行环境及内部工作工况的影响

系统外部：在密封和过滤失效的情况下，水分、金属、颗粒物质、各类机械杂质等污染物可能侵入到水轮机油中，它们的存在会加速油质劣化，促使泡沫、积垢、乳化和油泥的形成。系统内部：由于机械磨损产生大量金属和非金属杂质，随着使用时间增加，油品发生物理化学变化而产生大量沉积物。通常情况下，系统布置的过滤器会将多数机械杂质过滤和除去。但是，当以上机械杂质、颗粒物在一定时间内，由于各种原因而大量聚集时，在过滤器或系统报警前就可能对轴瓦和调速系统产生了一定的损坏。

2.2  水轮发电机组的运行状况极易受上游来水情况影响，一般具有枯水季节长时间停运，丰水季节(汛期)超负荷运行等特性。

2.2.1 停运对水轮机油的影响

油运行一定时间以后由于劣化，油内酸值增加，对主轴轴颈产生腐蚀，较长时间停机，里面的透平油不流动，酸性较大的油滴附着在轴颈表面，使光滑的表面形成麻坑，造成轴旋转时摩擦阻力增大，从而使轴瓦温度升高。

2.2.2 运行对水轮机油的影响

长时间运行，容易导致机械部件疲劳，油品老化加速，其氧化产物中水溶性酸的存在会使设备锈蚀情况更为严重。偏高温度下运行，油与空气接触，在泵油过程中，透平油就可能被氧化，而后生成一种油泥或油沉淀物，附着在冷却器紫铜管的外壁上，运行中热油的热量就不易传导给水冷却器，热量不能被带走，导致轴瓦温度上升。超负荷运行，水轮机油中存在油温高，有过热热源的现象。温度对油质氧化速率的影响相当大，一般温度超过60℃时，温度每增加10℃，氧化速率就会加倍。油中如果有“局部的热点” 存在则可以加速油的氧化进程，产生热氧化变质。在高温下，烃类化合物所发生的热裂解反应会生成一系列不稳定的化合物，它们之间可以进一步聚合形成各种树脂和油泥。当温度达到100℃以上时，这些树脂和油泥便开始炭化，形成焦炭样沉积物，堆积在轴承箱中和油密封环上，严重磨损机组转轴，可引起转子损坏。

湿度对水轮机油的影响

水轮机油系统一般不是完全密封的系统，不能阻止污染物进入系统。由于有多个部位与空气接触，空气中潮湿空气凝结而成的水分进入水轮机油，在系统元件磨损产生的金属杂质（铁和铜）的催化作用下，会加速油质劣化。劣化后的水轮机油不仅腐蚀系统零部件表面和密封圈的工作性能，还会大大降低油品粘度，从而影响调速系统的工作稳定性。

2.3  油中添加剂及清洗剂残留带来的污染。

 在现代水轮机组油中，一般都添加了抗氧化剂（T501）和防锈剂（T746）。

这些添加剂随着时间的延长，会造成部分或全部的损失，其结果会使得油品快速的氧化和过早的出现锈蚀。在机组检修过程中，不可避免的会使用清洗剂，而清洗剂属于表面活性剂，可以促进油和水的混合，加速水轮机油的老化。

3  处理方法

为了确保油质达到国家标准，符合设备运行要求，避免事故发生，检修工作完成后水轮机组油系统的冲洗工作，应根据对油系统的检查和油质分析后综合情况而定，同时应考虑污染物的种类，更换部件自身的洁净程度以及检修中可能带入的某些杂质等。通常可以采取以下方法：

3.1 油系统中加装强力磁棒组或采用磁性滤网

在油槽（箱）底部等杂质易积存的地方加装强力磁棒组，以吸附油中的金属杂质。停机期间取出磁棒，检查其吸附的杂质、颗粒，清扫干净后回装。传统滤网过滤精度差，功能单一，可采用由不锈钢丝滤网和磁棒两部分组成的磁性滤网，油循环过程中可视需要随时清理且拆装方便。

3.2 分段循环，即按系统的布置利用外置滤油机或本机油泵进行分段油循环冲洗。如：首先将外置滤油机和油箱组成一个独立系统进行油循环，待油质合格后，再将油箱并入系统：而后将轴承进出口油管与轴承之问断开并用短管连接（轴承不参与循环回路）进行油循环冲洗（小循环），待油质合格后将短管拆除；恢复正常连接再进行油循环冲洗(大循环)。油冲洗期间要注意检查轴承处是否有杂质，并用面团粘除。

3.3利用温度交变，使黏附在油箱、管道和设备内壁上的氧化物等杂质松动、脱落，可采取升降油温并击打管道等措施，提高油冲洗效果。即用电加热器将油温升至70℃左右再自然冷却到环境温度（30℃以下），如此反复多次，同时击打管道加快杂质剥离、流动．以提高冲洗效果。

4  控制措施 

4.1  运行中的污染控制

4.1.1 减少外部污染

在通气孔和风机前加装干燥剂和滤网，保持水轮机油系统内部环境清洁，空气干燥。针对油质中由于设备磨损产生的金属颗粒，可考虑在每台机组集油槽安装强磁性过滤器（网）。对周围环境潮湿的部件进行改造，如采用全封闭式的不锈钢漏油箱，防止潮湿环境中的水分进入漏油箱。

4.1.2 对运行油的油质进行定期检测的同时，应重点将水轮机的轴封和油箱上的油气抽出器（吸油雾机）以及所有与大气相通的门、孔、盖等作为污染源来监督。当发现运行油受到水分、杂质污染时，应检查这些装置的运行情况或可能存在的缺陷，如有问题，应及时处理。

4.1.3 防止外界污染物的侵入，在机组上或其周围进行工作或检查时，应做好防护措施，特别是在油系统上进行一些可能产生污染的作业时，要严格注意不让系统部件暴露在污染环境中。

4.2  油转移时的污染控制

4.2.1 油转移至临时的油桶（箱），事前必须对临时油桶（箱）内部余油进行化验，直至合格，或者彻底清理，以防污染。

4.2.2 当油从运行系统内转移出来时，应尽可能将油排尽，特别是冷油器和油净化装置等内部含有污染物的大量残油应设法排尽。

4.3  检修时的污染控制

4.3.1 油系统放油后，应对油箱、油管道、滤油器、油泵、冷油器等内部的污染物进行检查分析，查明污染物成分和可能的来源，提出应采取的措施。

4.3.2 提高油系统的检修工艺标准

清理回油箱、压油罐、漏油箱、轴承油箱时应使用不带棉绒的较高级布料和海绵，然后用面团黏除残留物。严禁使用普通破布进行清理，避免大量的棉绒滞留在油箱内，防止污染油品，堵塞过滤器。拆卸设备部件清洗活塞及衬套时，应采用丝绸进行擦拭，不留下纤维物质，回装时注意避免清洗剂中的水分带进系统。A级检修时清洗机组油管路，应清除沉淀在管路死角的油泥、铁屑等杂物。

4.4  油系统的清洁

   对油系统内的污染物，凡是能够达到的地方必须用适当的方法进行清理。清理时所用的擦拭物应干净、不起毛，清洗时不宜使用化学清洗法，所用的有机溶剂应洁净，并注意对清洗后残留液的清除。清理后的部件应再用干净的油冲洗，必要时需用防锈剂（油）保护。

  5  结束语

经过近几年的实践，已有经验表明，高度重视水轮机油杂质超标对机组的影响，严格执行各项检修工艺质量标准和监督制度，合理安排检修工序，认真查明油质变化原因，对油中杂质超标采取积极有效的控制措施，是能够保证透平油品质，保证油系统清洁的。同时，我们也应该看到，彻底解决水轮机组油杂质超标问题，保障机组安全运行，还有很多问题有待我们解决，因此工作任重而道远。

参考文献 ：

[1] 孙坚明；李荫才  矿物汽轮机油维护与管理[M]  中国标准出版社，2006

[2] 孙坚明，孟玉婵，刘永洛．电力用油分析及油务管理[M]．中国电力出版社，2009