华能南通电厂4XS50MW亚临界汽轮发电机组由美国GE公司制造,每台机组润滑油用量30t.机组于1989年安装结束,自投运前至今实施了GE技术规范中推荐的航天航空实际操作法??ARP598,用颗粒计数法测定润滑油系统工作液中的污染微粒,采用国际标准化组织制定的油液污染度等级标准评定其污染度。实践证明该方法是一项非常重要的技术质量监督措施,并在以下情况下实施(1)新机组安装结束后的油冲洗质量验收评定。(2)机组检修结束后的油循环冲洗质量检查。(3)油系统异常时判断磨损链的发展趋势及评估异常状况处理方案。
监控机组运行中油系统污染度平衡点。
1污染度标准应用取样检测方法1.1污染度污染度是指油系统工作液单位体积中固体颗粒污染物的含量,即工作液中所含固体颗粒的污染浓度。颗粒污染浓度用区间颗粒污染度表示,即单位体积工作液中在某一尺寸区间内的颗粒数,如每毫升油液中尺寸为5 45Mm的颗粒数。
1.2污染物类型和危害油系统工作液中的污染物根据其物理状态分为3种类型。(1)固体污染物油系统冲洗不芫全残留的氧化物焊渣、金属切屑、磨粒;运行中工作元件磨损产生的磨屑,管道内生成的锈蚀、剥落物;维修过程中侵入的污染颗粒。(2)液态污染物外界侵入和热交换器泄漏的水分、轴封漏汽凝结的水。(3)气态污染物工作液运行中界面搅入的空气及密封油携带少量氨气。
以上类型中固体颗粒污染物是引起元件磨损*主要的因素,由于它和元件表面的相互作用产生各种形式的磨损,导致元件表面损坏和性能下降。
1.3污染度标准的应用GE技术规范中原执行SAE749D污染度等级标准,现执行NAS 4406污染度等级标准。
NAS1638污染度等级标准1964年由美国航天学会提出,根据5个尺寸范围的颗粒浓度划分等级,将污染度SAE749D标准中6个等级扩展至14个等级,拓竞了应用范围,被世界各国广泛采用。我国国家标准2000年修订时也将该标准纳入GB7596?2000标准中,并要求在200MW及以上机组推广应用。
ISO4406污染度等级标准采用2个数码的污染度等级,前面的数码代表1ml液体中尺寸大于5Mm的颗粒数等级,后面的数码代表lml液体中尺寸大于15Mm的颗粒数等级,2个数码间用斜线分隔,ISO4406污染度等级标准采用颗粒浓度为2倍的等级差,以明确区分系统内不同工作元件的污染程度。
经多年实践应用及历史记录分析认为,5Mm的颗粒污染浓度是引起油系统淤积和过滤器堵塞故障的主要原因,而大于15Mm的颗粒污染浓度是造成工作元件磨损的主要因素。用5 15这2个具有特征尺寸的颗粒分析油系统中的污染源及对工作元件造成的危害是行之有效的。
14取样工作液取样的目的是取得能代表整个系统中的工作液样品。GE技术规范中对工作液的取样有如下要求。(1)增压泵入口取样代表由增压泵通过主油泵供给轴承的工作液。(2)主油箱回油室滤网前取样代表系统返回的工作液。(3)油箱底部取样:代表经分离、沉淀后的工作液。(4)油净化系统进口取样:代表净化前的工作液。(5)油净化系统出口取样代表净化后的工作液。(6)汽轮机各轴承出口取样代表轴承润滑后的工作液。(7)子系统回油母管取样:代表子系统工作液。
141取样要求为保证得到具有代表性的彻底混合的工作液样品,应在动力装置与系统稳定工作状态下取样。
142取样容器要求容器本体材料为无色透明的钢化玻璃,容器底部转角处呈弧形,底平面近水平,流出口应平滑,容器容积一般为500~1OOOml. 143取样容器清洁度要求取样容器的清洁度用容器单位体积内所含颗粒污染物的数量来表示,要求每毫升容器大于5Mm的颗粒数应小于10颗。采用的取样容器清洗方法、检验程序应按ISO3722标准的规定进行。
144取样程序在运行中的汽轮发电机组油系统上取工作液样品,应取得运行人员的同意,并在其协助下进行。
用不脱落纤维的布擦净采样管、防尘帽。(3)打开取样阀流出工作液约200ml(根据管线长短而定),其温度与系统中工作液温度相同时为佳。(4)在取样阀原开度的情况下,使工作液注入取样容器,直至液面达容器标记线下,迅速移开取样容器,盖上容器盖。(5)关闭取样阀。
1.5检测方法检测方法有显微镜计数法和自动颗粒计数仪法。
2机组安装结束油冲洗汽轮发电机组安装结束后,按GE技术规范要求采用“油冲洗循环工艺”,清除油系统设备、部件、管道及附件上的污染物,确保机组投运前油系统的清洁。
2.1油冲洗循环工艺油系统采用大流量、变温、空气注入搅动、振动冲洗工艺。利用外置式油系统动力及加热设备,采用临时措施,使用规定型号润滑油对管线分段进行冲洗。油系统冲洗分3个阶段:反冲洗(粗冲)、正冲洗(细冲)、循环冲洗(指油系统自身动力和外部动力设备按正常参数进行的循环)。同步采用外置式净化装置净化冲洗工作液。
22油冲洗循环工作步骤?25560D冲洗程序。
23循环冲洗阶段应注意的问题大流量冲洗装置中应装有精密过滤器,提高冲洗质量。但不可缩短油冲洗时间,防止油循环冲洗不彻底。
冲洗工作中冲洗流量应大于正常运行时流量,使管道流速增大,一般应不低于系统额定流速的2倍,并在系统回流的所有区段内,冲洗工作液应呈紊流状态。改变工作液温度时要在较短时间内芫成,注入空气搅动,同时振动管道*重要。
新机组油系统净化的主要对象是油系统中的设备、工作元件、管道及其附件,其清洁度必须达到GE规范。禁止因冲洗规范实施不严谨,用过滤工作液的方法来降低冲洗工作液污染度,掩盖油系统不洁。
根据4台机组油冲洗积累的经验,分段冲洗及循环冲洗的冲洗时间(有效时间)控制在720h左右。
循环冲洗过程中要监督和维护工作液,保证其各项质量指标符合运行中汽轮机油的质量标准。24仲裁检验仲裁检验采样应由施工、调试和生产三方共同按GE技术规范要求进行,并由监理委托检验。
检验方法采用污染度等级评定,为避免所取样品的偶然性,系统应处于循环状态,停止过滤工作液,要求连续取样3次,每次间隔2h,检验3次结果应一致,污染度等级达到GE技术规范为合格。若3个油样检测结果不一致,等级浓度倍率较大,说明油系统循环冲洗工作不彻底,应继续循环冲洗。
用污染度等级评定油系统清洁度时,应在机组冲转前、168h试运前及试运后3个阶段进行。
应按GE技术规范要求从主油箱回油室滤网前取样。
3检修结束油循环冲洗检修中润滑油接触的所有元件都进行了解体检修,虽然经仔细清理,但是还有大量颗粒污染物粘附于表面或遗留在各处,形成了新的污染源。因此,检修结束后应按GE技术规范要求,采用“油系统油泵循环冲洗工艺”进行循环冲洗。
31油系统油泵循环冲洗工艺利用油系统油泵进行循环冲洗前,为防止固体颗粒进入轴承中沉积,引起轴瓦与轴颈间出现划痕和磨损,应在冲洗前各轴承孔板处加装细滤网(120目)后进行循环冲洗。同时采用外置式净化装置同步净化工作液,降低冲洗工作液中污染物对系统的影响。润滑油系统见。
3.2油系统油泵循环冲洗步骤冲洗前应投入外置式净化装置,对工作液进行预处理,其质量指标检验均为合格。油循环中每4h检查1次主油箱的回油滤网,观察回油室与储油室的液位差,液位差较大时应及时清理滤网,防止溢油污染。油循环6h后全面检验各轴承临时滤网的清洁度,油循环每隔12h评定冲洗工作液颗粒污染度等级。经以上阶段油循环冲洗,主油箱污染度等级评定达NAS16389级时,向密封油箱进油,启动密封油泵,对密封油系统进行冲洗,并定时检查进油滤网压差,及时更换滤网。经分段冲洗后主油箱污染度等级达NAS16389级即可盘车,6 h后再检查各轴承进油口临时滤网应清洁芫好,待汽轮机冲转前全部拆除临时滤网。机组投运后24 h作跟踪检验与评定,工作液污染度等级低于运行中标准时可拆离外置式净化装置。
4运行中油系统异常评定与处理4.1评定油系统异常用自动颗粒计数仪检测运行中油系统工作液的污染度时检测结果精确度应为:累计颗粒污染度(大于5Mm颗粒)的*大相对误差应小于光。其污染度等级接近或超过允许极限值时,评定区间单位体积工作液中某一尺寸范围内的颗粒数倍率增加呈上升趋势即为异常。
4.2油系统异常的处理措施(1)将污染度等级评定结果通报相关部门,协同检查分析。(2)用外置式高精度过滤器进行处理。(3)检查主油箱回油室与储油室液位差,及时清理滤网,防止滤网堵塞溢流造成二次污染。清洗滤网时,应找出并研究污染的代表性样品,以确定污染源。(4)检查轴瓦温度峰值及振动情况。(5)检查子系统密封油供油滤网压差并及时清洗,防止污染物堵塞滤网,造成密封油箱低油位、低油压,降低油氨间的压差值。
铁谱检测:分析工作液磨损过程中磨粒、速率,判断磨损程度。(7)光谱分析鉴定磨粒的化学成分,用以诊断油系统的故障点。(8)检验工作液的各项质量指标,综合分析油系统状况。(9)将周期性检验改为跟踪检验。
5运行中油系统污染平衡与控制汽轮发电机组运行中油系统存在污染的动态平衡问题。将润滑油系统的颗粒污染度等级维持在较低的动态平衡点,是润滑油系统清洁度质量管理的一项重要工作。
5.1影响油系统污染平衡因素(1)工作环境及条件;(2)机械元件磨损;(3)润滑油性能;(4)净化设备的设置;(5)外界污染物的侵入;(6)过滤器及滤网精度的选择;(7)循环倍率;(8)现场维护检修工艺。
5.2油系统污染控制措施运行中应加强在线净化系统的维护和定期检测,根据净化系统进、出口污染度等级差判断过滤器装置是否正常,并及时更换滤材和滤芯。调整净化速率,保证每小时净化流量为油箱工作液体积的10%H20%.运行中的补油、检修结束返回主油箱的润滑油均应进行预处理,其颗粒污染等级达到运行中标准后方可注入。
做好防止外部污染物侵入的措施,如油箱呼吸孔、安装空气过滤器。
油系统的负压应调整合适,芫善油箱人孔门的密封性,防止负压过大时吸纳污染物。
保证油箱的容积,减少工作液污染度对污染等级上升速率和系统工作液净化速率的影响。
检查冷油器,调整轴封,防止漏水漏汽引起工作元件的腐蚀磨损。
设定循环倍率,保证工作液中污染物在油箱中的分离净化时间。
工作液中污染物浓度接近系统的极限值时,应采取外置式净化装置进行处理(处理前应确认主油箱油位是否在规定值的上限,否则应在补油后进行该项工作)。
采取以上有效措施,控制汽轮机润滑油系统在较低的污染平衡点上正常运行。
6技术质量管理应加强设备检修中的技术质量管理,并做好以下工作(1)检查润滑油回油管道(水平安装)的腐蚀情况,防止锈蚀物剥落,污染工作液。(2)检查主油箱回油室油滤网,鉴定污染物性质。(3)检查主油箱底部沉积物,定性分析,判断来源。(4)检查了解汽轮机轴瓦、轴颈的划痕和磨耗情况,与历史记录比较以确定检修结束后实施油循环冲洗方案。(5)检查各轴承进油口滤网情况,分析颗粒性质。(6)检查密封油箱是否清洁。(7)检查在线净化装置沉淀室、粗滤室的锈蚀情况,并取样定性分析污染物性质。机械式在线净化系统见。
7结语将GE技术规范中推荐应用于航天航空技术的污染度检测方法及标准用于汽轮发电机组润滑油系统工作液的污染监督,是先进的技术质量管理方法和预防性维护措施,提高了汽轮发电机组运行的安全可靠性。华能南通电厂在十几年的实践应用中,学习、分析、消化、实施该项技术措施,取得了显著成效。但在进一步降低运行中油系统污染度平衡点方面还有待于探索、研究、芫善。