汽轮机EH油水分高原因分析及应对措施

汽轮机EH油水分高原因分析及应对措施

程真全

（四川广安发电有限责任公司 四川 广安 638000）

摘要：针对我国南方地区汽轮机控制EH油水分普遍高的问题，进行深入分析认为EH油水分高的根源是环境湿度大所致。为此提出了采用强制干燥的方式解决问题的方法。

关键词：EH油系统 ;水分高 ;呼吸阀

一、汽轮机EH油系统构成

EH油系统是汽轮机数字电液系统-DEH中一个重要组成部分，它由供油系统、执行机构、危急進断系统三大部分组成。

EH油系统的功能是接受DEH输出指令，控制进气调节阀开度，改变进入汽轮机做功蒸汽流量，满足汽轮机转速及负荷的变化要求，同时也维护机組的安全稳定，可以说EH油系统是DEH的执行机构。EH油是一种三芳基磷酸脂，具有良好的抗燃性和液体的稳定性，其正常工作温度为20-60℃。供油系统以高压抗燃油为流体工质，为各个执行机构及安全部件提供动力油，并保证油的品质，供油系统由供油装置、再生装置、油冷却器等组成。执行机构接受DEH的指令信号，调节各调节门的开度。危急遮断系统受汽轮机遮断参数控制，当这些监控的参数超过限制值时，系统就会自动关闭全部阀门或者只关调节门，保证机组安全运行。

汽轮机EH油系统主要由EH油箱、EH油泵、出入口门、滤网、控制块、溢流阀、蓄能器、EH供回油管、冷油器以及一套自循环滤油系统和自循环冷却系统组成。

1.油箱：容积为900升，油箱板上装有液位开关、磁性滤油器、空气滤清器、控制块，另外油箱底部外侧装有电加热器，间接对EH油加热。

2.EH油泵：出口压力整定在17.5±0.5Mpa，油泵启动后，油泵以全流量85 Ｌ/min向系统供油，同时也向高压蓄能器供油, 当系统压力达油泵整定压力时，高压油推动恒压泵上的控制阀，控制阀操作泵的变量机构，使泵的输出流量减少，当泵的输出流量和系统用油量相等时，泵的变量机构维持在某一位置，当系统需要增加或减少用油量时，油泵会自动改变输出流量，维持系统油压，当系统瞬间用油量很大时蓄能器将参与供油。正常运行时一台油泵足以满足系统所需油量，偶尔在系统调节时间较长（如甩负荷），或部分高压蓄能器损坏使系统油压降低的情况下，备用油泵可能投入。

3.溢流阀：是防止EH油系统油压过高而设置的，确保持系统压力大于17兆帕；

4.油泵出口滤网：每台泵有出口滤网，滤芯为10微米；

5.蓄能器：一个高压蓄能器安装在油箱旁，吸收泵出口的高频脉动分量，维持油压平稳，在机头左、右侧中压主汽门旁各有两个高压蓄能器与高压供油母管HP相连，提供系统正常或瞬时油压，蓄能器是通过一个蓄能器块与油系统相连，蓄能器块上有两个截止阀，用来将蓄能器与系统隔离，并将蓄能器中的高压油排到无压回油母管DV，最后回到油箱。高压蓄能器中氮气压力为9.1Mpa。

6.低压蓄能器：低压蓄能器，与有压回油母管DP相连，它用来作为一个缓冲器在负荷快速卸去时，吸收回油系统的油压，消除排油压力波动。蓄能器有一个合成橡胶软胆及钢外壳组成，橡胶软胆是用来将气室与油室分开，软胆中充有干燥氮气，外壳上装有与相连的充氮防护气阀。低压蓄能器中氮气压力为0.21Mpa。

7.冷油器：防止油温太高轴承有可能发生软化、变形或烧损事故；

8.EH供回油管：供油通道；

9. EH油再生装置：在油箱旁安装有一套EH油再生装置，用来储存吸附剂和使抗燃油得到再生，它由硅藻土滤器（使油保持中性、去除水份等）和纤维滤器（去除杂质）、精密滤器串联组成。

10.自循环冷却系统：当EH油的油温偏高时，可以开启启动冷却循环泵，油箱内的油经冷却循环泵、冷油器回油箱，这一路称为EH油的自循环冷却系统；冷却循环泵控制由就地端子箱上的控制按钮控制启、停、投自动。EH油冷却水温控电磁阀：当油箱油温＞56℃，该电磁阀打开，冷却水通过冷油器，当油箱油温＜37℃，该电磁阀关闭。

二、EH油水份超标危害

1．使EH油水解劣化

水在EH油中成游离水、溶解水、乳化水三种形态。水是引起EH油水解的最主要原因，水解产生的酸性产物又催化进一步的水解，因此水含量高将使EH油迅速劣化。按GB7600-87标准要求，运行中EH油水份指标控制在≤1000ug/L。

2．酸值增加腐蚀设备

EH油水解时使EH油酸值增高，由于酸的腐蚀作用，将导致设备各元件的腐蚀，产生颗粒杂质、气泡等。

汽轮机电液调节系统中的电磁阀、伺服阀等部件的配合间隙比较小，特别是伺服阀的喷嘴和挡板之间、阀芯和阀套之间的间隙很小。当电磁阀、伺服阀等部件中的元件受腐蚀后，其配合间隙变大，造成各部件间隙漏油量增大，从面使EH系统流量增大。由于流量的增大，会对EH油管道及管道弯头、电磁阀、伺服阀等冲刷加剧，使管壁变薄，各部件配合间隙变得更大，造成危害。

由于腐蚀产生的气泡在运行中分离出来，特别是节流时在很小的局部减压区段内,气体加速从油中释放出来。导致EH系统的工作不稳定，引起管道、伺服阀、电磁阀、卸载阀等部件震动，还会影响到EH油泵的运转,加速EH油的老化。

腐蚀产生的微小颗粒等杂质很容易造成电磁阀、伺服阀等部件的卡涩，影响各部件的使用寿命，使EH系统不能正常调节，危及机组的安全运行。

三、EH油水分高的原因。

1.EH油系统组成。

EH油供油系统一般采用集装式,其主要部件包括油箱、呼吸阀、油泵及电机、滤网、滤油器、单向阀、溢流阀、蓄能器、再生装置、冷油器、加热器及热工监视仪表等（如图1所示）。

图1 EH油系统图

2.EH油水分高原因分析。

2.1EH油冷油器进水。

EH油冷油器一般采用管式冷却器，水室和油室间靠密封圈密封隔离。随着运行时间增加，可能出现密封圈老化及冷却管破裂和管子与管板胀口脱等原因造成冷却水进入EH油中。该问题简单易判断和处理，本文不做进一步论述。

2.2EH油吸附空气中的水分。

EH油系统中EH油箱作为汽轮机调节系统的储油容器，运行中EH油会随着调节系统的动作不停进出油箱，油箱油位会跟随变化，为使油箱上部气空间压力基本不变，通常在油箱顶部设有呼吸阀，使油箱内气空间空气保持与大气压力基本一致。

通常的呼吸阀在吸气时，箱外空气经过滤器进入油箱。由于箱外空气湿度随天气变化，特别在南方潮湿地区，箱外空气湿度特别大，一般的呼吸阀根本达不到除去空气中大量水汽要求，湿空气进入油箱后，由于EH油吸附水分的能力很强，空气中的水分混入EH油，从而造成EH油中水分超标，进而造成EH油质劣化，严重时影响机组安全。

四、应对措施。

为解决湿空气进入EH油箱造成EH油水分超标问题，可采用一种将呼吸阀的呼气和吸气分离，并在吸气侧采用空气干燥装置（如图2所示）。即：将要吸入的空气预先进行干燥除湿，使吸入的空气湿度特别低，不仅不会带水分进入EH油，还可吸收部分EH油中分离出来的水分经呼气通道排出，从而降低EH油中水分。

图2 油箱干燥呼吸装置图

空气干燥过程，因干空气密度大于水蒸汽密度原理，且随温度的升高，水蒸汽密度下降大于干空气。湿空气加热后，空气中的水分会蒸发向上析出，于是吸气加热室空气湿度是下部低于上部，下部较低湿度空气再经循环风扇吹入吸气加热室进一步分离出水份，这样吸气加热室内空气湿度就会不断降低。

当EH油箱内压力升高时，单向阀1开启单向阀2关闭，油箱内气体经过滤器1吸收空气中携带的油颗粒后排入油箱外大气。

当EH油箱内压力降低时，单向阀1关闭单向阀2开启，吸气加热室干空气经冷却器冷却后再经过滤器2进一步吸收水分和杂质后进入油箱，吸气加热室干空气补入油箱后压力降低由外部空气自然补进。空气流向如图箭头方向。

吸气加热室设电加热器，功率按油箱无吸气状态吸气加热室自然散热情况下温度100-150℃，冬、夏季温差大可分两档设置。

冷却器设计为多管带散热片自然通风冷却结构，按油箱周边环境温度最高40℃，油箱吸入空气温度不大于50℃设计。

五、总结

我国南方地区虽然空气湿度特别大，但通过采用一种油箱干燥呼吸装置的应用，完全可以解决这个长期困扰各电厂EH油水分高的顽疾。

参考文献：

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[4]潘炜.浅析如何进一步搞好透平油油质管理工作[J].应用能源技术,2020,0(5):27-29.