1概述1.汽轮机油净化的重要性汽轮机油是热力发电厂用量最大的一种润滑油，不仅起润滑冷却作用，有时还兼作液压调速系统的工作介质。对于5CMW汽轮机组而言每台机组主油箱容器量在10吨以上，135MW汽轮机组在20吨以上。其品质性能对汽轮机的安全运行具有重要的意义。衡量汽轮机油性能品质的主要指标有沾温性、防腐性、起泡性、空气释放性、破乳化性和析水能力等。

　　然而由于各种情况，汽轮机油容易恶化、变质和失效，一般表现为油中水份和杂质超标，这是现场最易遇到的问题。

　　汽轮机油中含水可造成如下危害：其一、会加速油品的氧化（老化）使油品酸值提高，形成油泥沉淀，进而引起设备轴承、调速部件等要害部位的腐蚀或油路堵塞。其二、油中含水将会破坏油膜的产生、降低润滑性能，加快磨损的速度。油中含颗粒状杂质可以造成轴承及轴颈划伤，以及造成汽轮机调速系统卡涩、负荷调整不灵等，引发恶性事故。

　　因此在机组运行中必须保证油质合格。

　　1.2实现油净化的方法为了能保证油质的合格，发电厂通常采取以下三种做法：一是换油，用合格的汽轮机油置换不合格的汽轮机油，该方法价格高，造成较大的浪费，只有在油质差，经过处理也不能满足要求时才被使用；二是购置滤油机对设备进行临时滤油，这种办法几台机组可公用一台滤油机，随挪随用、投资较省，但影响主油箱密封，造成油烟外漏，影响安全文明生产；同时滤油期间需要专人看护，而且滤油设备容易跑油、漏油，设备本身存在可靠性不高的缺点；还有一种方式是购置永久性的油净化装置，一般在机组投产前依据设计规程要求进行专门的设计安装。设计中一般考虑油净化装置有如下优点：可在线运行、设备固定，集防水除杂质于一体有的还带有油质再生功能。但据调查，现场安装的油净化装置投用率很低，一般不能达到在线运行的要求，造成这种局面，究其原因主要有以下几个方面：系统复杂、安全性能差。因不采用全密闭系统，存在跑油、漏油隐患，即使运行人员有很强的责任心，也难以避免跑油事故的发生。

　　国内现有的净化装置系统与现场实际结合不够，除杂质的滤网在油质不合格时需要经常清理、更换。有的采用化学吸附剂方式进行油质再生，吸附剂需要经常的更换，运行成本高。

　　1.3现有技术分析山东里彦发电有限公司四台机组在几年运行时间内因为汽轮机油油质的原因曾多次发生故障，对机组的安全运行造成较大的威胁。如何改变这种被动局面成为我厂面临的一个重要的研究课题。对此，我厂组织技术人员就油净化装置技术进行了深入的调查、研究，开发研制了汽轮机油在线净化设备，该设备结合现场实际需要，能够对汽轮机油品质进行在线净化，保证了机组的安全可靠运行。

　　我们了解的现有的滤杂质技术有以下三种：压力式滤油、普通滤芯式滤油及机械自动反冲洗滤芯式滤油，其中压力式和普通滤芯式滤杂质技术是最常见的滤杂质技术，该技术因需要将油提高到较高的压力用以克服滤纸、滤芯对油流的阻力，以保证流量，因而能耗较大，并且耗费大量的滤油纸和滤芯（如果滤纸更换不及时，甚至会带来滤纸纤维进入油中，造成油品的二次污染），且频繁更换滤纸、滤芯会造成油量损耗，因而运行成本高；而对机械自动反冲洗滤芯技术而言，则无上述缺点，且技术含量较高，能耗较低。

　　除水技术主要有以下四种技术：一、真空法：根据物理上的道尔顿定律和亨利定律，利用真空泵将油面上的水蒸汽压力降至该温度下水汽化压力，使水从油中蒸发除去。此方法除水效果较好，但是需要电加热及真空泵，能耗较大，并且受现有技术的限制，还不能保证设备长期的连续运行；二、聚结分离，利用的水油分离特性进行分离，能耗较少，效果虽然不如真空法明显，但如果多次分离仍可以满足油质的要求；三、靠重力自然分离或向油中添加破乳化剂促使油水分离，投资省，但分离速度较慢，且油箱需要较大的容积；四、采用离心分离设备进行离心分离，但能耗较高，分离效果尚可，但分离出来的水中含油较多，造成浪费。

　　1.4设计思路鉴于上述分析，技术人员根据现场情况，大胆创新，提出如下设计思路：油质再生虽然技术上可行，但系统较复杂，况且除水除杂质后油质达到要求，再生效果己不再明显，现场实际必要性不大，因而不再考虑设计这项功能，现场确实有必要时再对油质专门处理。

　　将自动反冲洗技术及聚结分离技术有机的结合起来，实现除水滤杂质的双重应用。

　　合理设计管路系统，实现系统全封闭运行，防止跑油漏油。

　　系统设计安全装置和监控仪表，防止超压漏油。原净化装置为防止大量跑油一般设计从油箱上部插入吸油管虹吸取油。当因跑油造成油箱油位低至一定限度时，靠虹吸破坏作用，中断油净化装置进油；但这种设计首先不能完全避免跑油，而且不利于油中水份和沉积在油箱底部杂质的排出，除水除杂质效能较差。新装置考虑从油箱油质最不利点（油箱的最底部）取油，达到最有利于净化效能的发挥。

　　设计关键点在于能实现在线运行，装置实现“傻瓜机”功能，减少运行值班人员、维护人员的工作量，降低能耗和运行成本。

　　根据上述思路，我们选定济南槐荫油净化机械厂为协作单位，由我厂提供设计方案，济南槐荫油净化机械厂进行制造，成功的研制了ZX组试验成功。

　　6型汽轮机油在线净化设备结构与性能ZX―6型汽轮机油在线净化设备采用和借鉴目前国内外先进的油净化元器件，如“自动反冲洗过滤器”、“聚结分离”脱水技术等进行优化组合，并设计了多重保护，使其象“傻瓜”机一样，可在无人值守的情况下，安全、可靠、高效地处理、净化油液。

　　该设备的正常功率为3kw，比同样出力的真空式滤油机功率（5kw）、油净化装置（8kw）要低许多，大大降低了能耗。

　　2.1主要性能参数最高工作压力：1.OMPa设计流量：6m3/h使用油温：20―80°C使用油液：汽轮机油滤后油液清洁度：美国MOOG4级滤后油液中的水含量：小于200x10注：MOOG4级为美国典型工业液压油污染标准4级，要求100ml油中含100~150m的颗粒不多于21个，50~100111的颗粒不多于225. 2.2设备工作原理和性能过滤采用了多级过滤组合，使油中颗粒杂质达到理想的极微少的含量，并且起到延长“聚结分离”

　　脱水部件寿命的作用。

　　在主齿轮油泵前装有粗过滤器，以保护齿轮油泵避免其受到硬质杂质的损伤和卡住。

　　主齿轮油泵后装有第一级工作过滤器：自动反冲洗过滤器“，其滤芯结构示意图见图所示。它有顶盖、油马达、网架、滤网、护罩、滤芯油马达排油接头、棘轮步进机构和底架等组成。

　　滤芯的工作原理是：油流从滤网外部径向地通过滤网，过滤后的油液大部分从壳体底部的排油管进入净油室，而3%左右的油流依靠滤网后和反冲洗回油压力差作动力，驱动油马达连续运转，油马达又拖动排污泵的两个叶片交替运转产生高压脉冲，反向冲击掉滤网外表面的沉积物，使其落入集污室。冲洗过程沿周期性地逐个扇面进行，每个冲洗周期约为7.3~10秒，清除的颗粒状杂质在护罩的导流下，沉积在自动反冲洗过滤器底部的集污室中。

　　由于滤油的油马达室利用油液自身压力作为动力，且自动周期性地将滤网上的污物一个扇面一个扇面地清除，即达到自动清网，达到颗粒状污物不会堵塞滤网的目的。本滤芯的设计流量为27m3 /h，当它用在本净化设备上时，由于流量小，可以延长其寿命。

　　尽管自动反冲洗滤芯可以把油中的大部分颗粒状杂质过滤出来，但为了更加可靠，在自动反冲洗过滤器后又设计了一个过滤能力为113.过滤精度为1（Fm的精滤器，它不仅可以滤下微小的颗粒状杂质，而且还可以滤除棉絮状杂质，由此进一步保护‘聚结分离“脱水设备，极大的延长其使用寿命。之所以把过滤能力为113.4m3H的精滤器用于6m3/的在线油净化设备上，目的是延长精滤芯的更换周期。

　　末级精滤：在“聚结分离”脱水器后还设计了第三级过滤器，它配置使用了高精度、深层次渐变孔径玻璃纤维滤材制作，并采用*W*形特殊折叠结构加大滤芯的过滤面积，在相同尺寸下，其过滤面积比其它结构的滤芯加50%，使用寿命在相同条件下可延长近70%它的纳污能力强，过滤精度为3由此可使油液的洁净度达到极高的水平。

　　聚结分离设备。本在线油净化装置选用了目前国际上最先进的“聚结分离”脱水技术。

　　聚结分离器的工作原理如所示。在聚结分离器内部安装有两组不同功能的滤芯一聚结滤芯和分离滤芯。当油液流经聚结分离器时，在其内部经历过滤、聚结、沉降、分离四个过程。实现滤除颗粒状污染物，脱除水份的功能，油液首先从内向外流经聚结滤芯。聚结滤芯是由经过特殊处理的玻璃纤维及其它合成材料进行适当组合，专门针对汽轮机油配制而成，具有良好的亲水性。聚结滤芯具有过滤颗粒污染物、聚结水份的双重功能。最内层的高精度滤材首先滤除油液中的颗粒状污染物；外面的破乳化聚结层将油液中的微小水滴聚结成水珠。尺寸较大的水珠就会依靠自身的重力沉降到集水槽。尺寸较小的水珠来不及沉降就会被油液夹带着流向分离滤芯。

　　分离滤芯由经过特殊处理的不锈钢网制成，具有良好的憎水性。当油液从外面向内流经分离滤芯时，小水珠被有效地拦截在滤芯的外面，只有让油液通过，不让水份通过，从而进一步分离水份。

　　2.3仪表及安全可靠性每个设备的进出口都装有压力表，可及时观察到设备的运行状态及前后压差。

　　油泵电动机皆采用了防爆电机，并在交流接触器上调好了过流保护。

　　6MPa设计，管道选用了承压6MPa的对接接头，保证了安全可靠。

　　除了供油泵本身的过压阀外，还在其出口管道山东电力技术国、法国、瑞典、英国和波兰等很多国家早在70年代就投入大量人力、物力对油流带电问题开展研究。近些年来，油流带电问题也引起我国的重视、变压器制造业、电力部门和有关高等院校都在认真进行研究。影响油流带电的因素很多，但油流速度被认为最主要的因素，油流速度加，油流带电程度随之严重。降低油的流速是防止油流带电的有效措施。

　　8号主变原有结构为3组风冷器进入汇流管，后分2支路（125通径）进入油箱，油流速度为：虽然流速有所下降，但仍然偏高，改造中将与油箱连接管路口径扩大为9150，用9165*4.5钢管，此时油流速度为：油流速度下降了近40%，这样对防止油流带电，提高主变运行安全性，延长其使用寿命将大有益处。

　　4结语该改造项目由山东电力设备厂和黄台电厂合作，于2002年1月份竣工，至今己运行一年有余。在进行机组容后的整体温升试验时，主变运行5组冷却器，顶层油温45*C（环境温度15*C）；2002年夏天气温连续多天高达40*C时，变压器满负荷运行，6组工作风冷器全部投入，顶层油温64.5°C，冷却系统较好的控制了主变顶层油温的温升，主变各项指标均符合预期要求。

　　在不改变变压器内部结构的情况下，通过改造冷却系统，实现变压器容10%的方案是可行的。□