楊增超，何陽(yáng)陽(yáng)

(1.廣州海恩能源技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510000；2.德陽(yáng)東汽電站機(jī)械制造有限公司，四川 德陽(yáng) 618000)

0 引言

汽輪機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)使用的汽輪機(jī)潤(rùn)滑油和液壓控制系統(tǒng)使用的抗燃液壓油，在機(jī)組運(yùn)行中有嚴(yán)格的指標(biāo)要求，如黏度、顆粒污染度、水分、酸值、抗氧化性、抗乳化性等[1-2]，其中顆粒污染度尤為重要，關(guān)系到汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸和軸承的磨損、控制系統(tǒng)電磁閥及伺服閥的靈活性，直接影響汽輪機(jī)設(shè)備的運(yùn)行安全。

隨著汽輪機(jī)設(shè)備向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展，為了減小油動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，抗燃液壓油向著高壓方向發(fā)展[3-4]。隨著對(duì)機(jī)組運(yùn)行可靠性要求的提高，對(duì)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油和抗燃液壓油清潔度的要求也越來(lái)越高。為了保證機(jī)組運(yùn)行中油質(zhì)指標(biāo)始終控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，需要對(duì)潤(rùn)滑油和抗燃液壓油進(jìn)行在線濾油處理，因此濾油機(jī)的選擇及其處理效果將直接影響到汽輪機(jī)運(yùn)行的安全可靠性。

1 濾油機(jī)的類型

根據(jù)過(guò)濾原理不同，濾油機(jī)可以分為機(jī)械過(guò)濾、離心過(guò)濾和靜電吸附過(guò)濾(如表1所示)，在實(shí)際工程中也經(jīng)常將幾種不同的處理方式進(jìn)行綜合應(yīng)用。

表1 不同原理濾油機(jī)的性能對(duì)比

1.1 機(jī)械濾油機(jī)

機(jī)械濾油機(jī)是通過(guò)機(jī)械濾網(wǎng)截留油中的顆粒狀雜質(zhì)，其過(guò)濾效果與機(jī)械濾網(wǎng)精度直接相關(guān)，過(guò)濾精度目前最高可達(dá)1 μm，此類型濾油機(jī)在電力系統(tǒng)中廣泛使用。一般在潤(rùn)滑油系統(tǒng)中配置的雙聯(lián)濾油器、回油濾網(wǎng)、在線濾網(wǎng)，都屬于機(jī)械濾油機(jī)。潤(rùn)滑油系統(tǒng)中的大顆粒雜質(zhì)可以通過(guò)機(jī)械過(guò)濾油機(jī)去除，小顆粒雜質(zhì)可以通過(guò)精密機(jī)械濾芯去除。

機(jī)械濾油機(jī)的缺點(diǎn)是：過(guò)濾精度越高，相應(yīng)阻力也越大，供油壓力壓損較大；濾芯的使用壽命比較短，工作中需頻繁更換濾芯，操作不慎時(shí)還可能造成人為污染；不能有效地濾除油液中的水分、膠狀生成物和尺寸小于濾網(wǎng)孔徑的雜物。為克服以上缺點(diǎn)，在工程應(yīng)用中，機(jī)械濾油機(jī)經(jīng)常與其他凈化方法(如真空脫水等)聯(lián)合使用，以達(dá)到最佳處理效果[5-7]。

1.2 離心過(guò)濾式濾油機(jī)

離心過(guò)濾技術(shù)就是采用離心機(jī)對(duì)油箱內(nèi)的油液進(jìn)行凈化處理，通過(guò)將含有顆粒等污染物的油液高速旋轉(zhuǎn)，使密度大于油液的雜質(zhì)離心甩出，達(dá)到分離凈油的目的。其優(yōu)點(diǎn)是去除游離水及大顆粒雜質(zhì)效果較好、處理能力大，缺點(diǎn)是去除小顆粒效果較差，且不能除去非游離水。離心過(guò)濾式濾油機(jī)在燃機(jī)電廠的燃油處理中有廣泛的應(yīng)用，在汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)中也經(jīng)常與機(jī)械過(guò)濾處理方式聯(lián)合使用。由于離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，設(shè)備噪音大，工作環(huán)境差，體積和重量也較大[8-9]。

1.3 靜電濾油機(jī)

靜電濾油機(jī)主要利用靜電發(fā)生器產(chǎn)生的高壓靜電場(chǎng)，使油中污染物顆粒帶上靜電離子，在電場(chǎng)的作用下附著在纖維上，原理如圖1所示。由于采用吸附原理，而非通過(guò)式過(guò)濾的方式，靜電濾油機(jī)可以捕捉精細(xì)度達(dá)到0.02 μm的各類雜質(zhì)，包括硬質(zhì)金屬材料、軟體顆粒物等都可以清除。

圖1 靜電濾油機(jī)的原理

靜電濾油機(jī)的特點(diǎn)：

(1)凈化精度高，過(guò)濾精度達(dá)到0.1 μm，可去除亞微米污染物；

(2)可以有效結(jié)合真空系統(tǒng)及聚結(jié)系統(tǒng)，能夠快速除水除氣；

(3)凈化速度快，可以快速處理顆粒、快速凈化；流量大，可以滿足沖洗、清洗需要；

(4)清洗系統(tǒng)作用，通過(guò)靜電聚合凈化技術(shù)不僅將油中的雜質(zhì)、顆粒去除，還能將酸性產(chǎn)物、帶電膠體、油泥、漆膜等有害物質(zhì)清除干凈，防止再生，提高油液的pH值，降價(jià)介質(zhì)損耗因素和酸值，改善油品指標(biāo)；

(5)適用范圍廣，即使油液中的水分超標(biāo)也能正常工作，最高可以在含水量超過(guò)20%的油液中工作。

2 漆膜

2.1 漆膜的危害

“漆膜”也稱之為積炭、結(jié)膠、漆狀物質(zhì)、彈性氧化物、漆皮等，是一種可能為橙色、棕色或黑色非溶解性的膜狀沉淀物[2]，是油品變質(zhì)的產(chǎn)物。

汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)中出現(xiàn)漆膜后，滑動(dòng)軸承內(nèi)形成的漆膜極易附著在金屬表面，特別是在軸承最小間隙處，導(dǎo)致最小油膜厚度減小，最大油膜壓力增大，承載能力減小，潤(rùn)滑油溫升增大，對(duì)軸承安全運(yùn)行將產(chǎn)生不利影響[4,10-11]。

漆膜現(xiàn)象及其危害在歐美、日本已被重視，美國(guó)制訂了漆膜檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)(ASTM D7843-18)，且將漆膜傾向指數(shù)列入了換油考核指標(biāo)。我國(guó)也已在GB/T 34580-2017里將漆膜列為檢測(cè)項(xiàng)目，但目前只有少數(shù)電廠和研究機(jī)構(gòu)意識(shí)到了漆膜的危害。

漆膜的危害如下：

(1)由于軸承烏金表面工作溫度較高，漆膜很容易附著在軸瓦工作表面，久而久之會(huì)使烏金表面呈熔融狀態(tài)(見(jiàn)圖2)；

圖2 漆膜對(duì)烏金的危害

(2)堵塞間隙，增加摩擦；

(3)堵塞過(guò)濾器，造成設(shè)備損壞；

(4)冷卻器上沉積的漆膜導(dǎo)致散熱不良、油溫上升、油品氧化加速；

(5)漆膜有極性，容易附著金屬或固體顆粒，造成設(shè)備磨損。

2.2 漆膜的去除

潤(rùn)滑油中生成漆膜和油泥的“軟顆?！奔s占污染物總數(shù)的80%以上[12-13]，由于這類“軟顆?！背叽巛^小，如果采用超微機(jī)械過(guò)濾方法很容易造成濾芯濾網(wǎng)的堵塞且過(guò)濾效果不理想，而靜電濾油機(jī)是利用靜電場(chǎng)力使顆粒污染物吸附在收集器上，因此能有效去除油液中的微小顆粒污染物，且納垢容量大，所以被國(guó)外廣泛用于去除油液中的漆膜和油泥。

靜電濾油機(jī)不僅能有效去除潤(rùn)滑油中的漆膜不溶物，而且可沖洗已沉積在金屬表面上的漆膜，確保設(shè)備的安全運(yùn)行，延長(zhǎng)油品的使用壽命。

3 靜電濾油機(jī)在潤(rùn)滑油系統(tǒng)中的應(yīng)用

防城港某電廠2019年6月對(duì)3#機(jī)進(jìn)行大修時(shí)，軸瓦上面發(fā)現(xiàn)了非常明顯的漆膜現(xiàn)象(如圖3所示)，還有明顯劃傷的痕跡。油品取樣檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)漆膜傾向指數(shù)超標(biāo)，達(dá)到了18.2。該機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)中配置了雙聯(lián)濾油器、回油濾網(wǎng)、在線濾網(wǎng)，但都屬于機(jī)械過(guò)濾器，很難去除漆膜。此外，該電廠購(gòu)買了某進(jìn)口品牌離心式濾油機(jī)過(guò)濾后，也無(wú)法將漆膜去除。

圖3 防城港某電廠3#汽輪機(jī)6#軸瓦漆膜現(xiàn)象

該3#機(jī)潤(rùn)滑油箱油量為43 m3，使用的是長(zhǎng)城TSA 46汽輪機(jī)油(A級(jí))。為了能將這一潤(rùn)滑油系統(tǒng)中的漆膜徹底清除，并防止漆膜再次產(chǎn)生，設(shè)計(jì)生產(chǎn)了流量為3000 L/h的VOC-E-5000型靜電濾油機(jī)(如圖4所示)，并應(yīng)用于防城港電廠潤(rùn)滑油的凈化再生。凈化后的油品定期取樣1000 mL，分別在第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)上海潤(rùn)凱和廣研所進(jìn)行化驗(yàn)分析。

圖4 VOC-E-5000型靜電濾油機(jī)

從表2中油品檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，在安裝靜電濾油機(jī)前漆膜傾向指數(shù)呈上升趨勢(shì)，采用靜電濾油機(jī)后，漆膜傾向指數(shù)明顯降低(如圖5所示)，最低值達(dá)到了3.9。另外，油品的水分、酸值、抗氧化性能也達(dá)到了指標(biāo)要求。

表2 油品檢測(cè)結(jié)果

圖5 防城港3#汽輪機(jī)漆膜曲線圖

4 靜電濾油機(jī)在抗燃液壓油系統(tǒng)中的應(yīng)用

河北某電廠在2019年3月發(fā)現(xiàn)1#機(jī)抗燃液壓油顏色漆黑(如圖6所示)，取樣后經(jīng)上海潤(rùn)凱檢測(cè)化驗(yàn)，其結(jié)果為漆膜傾向指數(shù)70.2，嚴(yán)重超標(biāo)，酸值為0.23。

圖6 凈化前后油品取樣照片

2019年5月采用我公司JD-KR4型靜電濾油機(jī)對(duì)抗燃液壓油進(jìn)行凈化，經(jīng)過(guò)1個(gè)月的使用，油品漆膜指數(shù)下降至55.2。在第2個(gè)月的凈化過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)漆膜指數(shù)沒(méi)有下降反而有一點(diǎn)點(diǎn)升高，在更換濾芯時(shí)發(fā)現(xiàn)凈化設(shè)備的濾芯上都糊滿了油泥/漆膜等雜質(zhì)(如圖7所示)，整個(gè)電極上全被油泥/漆膜所覆蓋，導(dǎo)致凈化再生裝置的靜電濾芯喪失吸附功能。更換濾芯后，又經(jīng)過(guò)一個(gè)月的過(guò)濾后抗燃液壓油漆膜指數(shù)下降至8.9(如圖8所示)。

圖7 濾芯上的油泥/漆膜

圖8 1#機(jī)抗燃液壓油漆膜傾向指數(shù)

5 結(jié)束語(yǔ)

電廠潤(rùn)滑油、抗燃液壓油系統(tǒng)所需的濾油機(jī)，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行配置，如果油品狀況較好，配置普通的機(jī)械式濾油機(jī)或離心式濾油機(jī)即可[14]。如果油品狀況較差，顆粒物較多，漆膜現(xiàn)象嚴(yán)重，應(yīng)配置過(guò)濾精度高的靜電濾油機(jī)。相比而言，靜電濾油機(jī)過(guò)濾效果最好，對(duì)小顆粒、氧化物、油泥等雜質(zhì)的去除率高[15]，并可以徹底有效的去除漆膜，能有效提高油質(zhì)顆粒度指標(biāo)的合格率，相應(yīng)地提高汽輪機(jī)運(yùn)行的安全可靠性。