1 引言
大型汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油屬于一種不揮發(fā)的油狀潤滑劑， 用于汽輪機(jī)軸和聯(lián)動(dòng)機(jī)組的滑動(dòng)軸承和齒輪箱等設(shè)備部件上， 主要功能為潤滑、 冷卻、 密封和清潔防銹等。 潤滑油油質(zhì)性能的優(yōu)劣直接影響大型汽輪發(fā)電機(jī)組安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[1]。
引起大型汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油劣化因素之一是水分和金屬微粒等污染物造成的污染。 油中含有水分 （游離水和溶解水） 和高濃度的金屬微粒，除會(huì)帶來潤滑性能下降、 銹蝕金屬表面、 卡澀調(diào)速部套、 劃傷軸承表面等共知的危害外， 還會(huì)因水和金屬微粒污物共存， 通過金屬顆粒的催化作用， 加速油液的氧化變質(zhì)， 降低油液的壽命[2-4]。 同時(shí)大型汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油在電廠汽輪機(jī)組正常運(yùn)行過程中水分污染物和顆粒物污染物會(huì)不可避免且無間斷增加， 因此， 汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場都基本配備了在線或離線的濾油機(jī)， 用于保持潤滑油油質(zhì)[5-6]。
2 目前電廠用礦物渦輪機(jī)油過濾系統(tǒng)介紹
目前電廠配備的在線和離線濾油機(jī)設(shè)備均采用更換濾芯**顆粒物和水分的工藝裝備， 具體流程包括： 原油粗濾、 精濾、 加熱破乳、 聚結(jié)膜分離水分子、 加熱后負(fù)壓真空脫水、 分離膜出油、冷卻降溫、 保安濾網(wǎng)隔離輸送潤滑油。 目前電廠用的濾油機(jī)能夠達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)為： 濾油精度≤SAE AS4059F， 累計(jì)計(jì)數(shù)， 8 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)； 抗乳化性≤30（54 ℃）/min； 酸值≤0.3 mgKOH/g； 水分含量≤100 mg/L。 正 常 運(yùn) 行 情 況 ， 設(shè) 備 前 置 精 濾 網(wǎng) 精度≤5 μm， 后置聚結(jié)脫水膜≤3 μm 精度濾網(wǎng)， 使用壽命*長 5 000 h。 但是在汽輪機(jī)計(jì)劃檢修或周期大修時(shí)， 潤滑油會(huì)出現(xiàn)大量顆粒物、 水分和油泥沉淀物等， 濾網(wǎng)使用壽命急劇下降到 1 h。 隨著濾芯更換頻次大幅上升， 額外增加了人力、 物力和時(shí)間成本。 而且更換下來的濾芯是****危
廢物資， 需要特別保存、 處理， 日常運(yùn)行成本非常高且危害環(huán)保。 此外現(xiàn)在電廠配備的濾油機(jī)還存在噪音大、 沒有完全真空以及濾油性能不理想等多種問題[7-8]。
3 新型電廠用礦物渦輪機(jī)油過濾系統(tǒng)研究
針對(duì)上述問題， 先設(shè)計(jì)了一套濾膜材料選型的過濾試驗(yàn)裝置， 試驗(yàn)流程為原油粗濾—精濾—油泵輸入—油泵輸出—熱交換降溫—過膜過濾—凈油產(chǎn)出。 在設(shè)備、 環(huán)境和介質(zhì)等條件一致的情況下， 通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析金屬膜材料、 有機(jī)分離膜材料和陶瓷膜材料濾芯的濾油效率和濾后凈油質(zhì)量參數(shù)， 確定了陶瓷膜材料濾芯能夠滿足過濾潤滑油中顆粒度和水分的要求， 而且精度更高[9]。
此外陶瓷膜作為一種無機(jī)濾膜產(chǎn)品， 其具有耐壓力強(qiáng)度高（≤30 MPa）， 耐高溫（≤400 ℃），性能優(yōu)良， 使用壽命長（≤50 000 h）， 而且完全可再生修復(fù)， 化學(xué)穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。
在以上工作的基礎(chǔ)上研究開發(fā)了一種新型電廠用礦物渦輪機(jī)油陶瓷膜濾芯過濾系統(tǒng)， 其流程圖見圖1。
該電廠用礦物渦輪機(jī)油原子分離膜濾芯過濾系統(tǒng)， 包括熱油泵、 濃縮油分離艙、 過濾總成及濾后凈油儲(chǔ)存艙： 熱油泵與油站原油輸出管道連接， 用于向系統(tǒng)內(nèi)輸送原油； 濃縮油分離艙與熱油泵連接， 用于將原油分離并輸出輕質(zhì)原油； 過濾總成包括依次連接且聯(lián)通的濃縮油上循環(huán)艙、原子分離膜濾芯艙和濃縮油下循環(huán)艙， 濃縮油上循環(huán)艙與濃縮油分離艙連接， 輕質(zhì)原油進(jìn)入濃縮油上循環(huán)艙后經(jīng)由原子分離膜濾芯艙錯(cuò)流過濾后進(jìn)入濃縮油下循環(huán)艙， 濃縮油下循環(huán)艙與油站原油輸出管道連接， 以將濾后凈油輸送至系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)循環(huán)過濾； 濾后凈油儲(chǔ)存艙的兩端均與原子分離膜濾芯艙連接形成閉環(huán)回路， 以對(duì)原子分離膜濾芯艙進(jìn)行反沖洗。
具體過濾步驟如下： 1）開啟油站原油輸出管道上的閥門， 油站原油儲(chǔ)油箱的原油輸出， 進(jìn)入熱油泵， 熱油泵將原油泵入濃縮油分離艙并注滿，直至濃縮油分離艙壓力達(dá)到 0.4 MPa； 2）開啟濃縮油分離艙的輕質(zhì)原油出油口處閥門， 輕質(zhì)原油進(jìn)入過濾總成并注滿， 直至濃縮油上循環(huán)艙、 原子分離膜濾芯艙和濃縮油下循環(huán)艙內(nèi)壓力均達(dá)到 0.4MPa； 3）部分濾后凈油從濃縮油下循環(huán)艙流出并流入油站原油輸出管道， 再進(jìn)入熱油泵， 實(shí)現(xiàn)循環(huán)過濾； 部分濾后凈油從原子分離膜濾芯艙流出并流入濾后凈油儲(chǔ)存艙； 4）開啟**管路上的閥門，存儲(chǔ)在濾后凈油儲(chǔ)存艙的濾后凈油通過管路流入油站油箱。
該電廠用礦物渦輪機(jī)油陶瓷膜濾芯過濾系統(tǒng)還具有反沖洗工藝， 用于重復(fù)利用陶瓷膜濾芯，主要步驟如下： 1）關(guān)閉原子分離膜濾芯艙與濾后凈油儲(chǔ)存艙端部的濾后凈油入口相連接的閥門， 關(guān)閉第 2 管路和第 3 管路上的閥門； 2）開啟第 1 管路上的閥門， 以使濾后凈油儲(chǔ)存艙的濾后凈油流入原子分離膜濾芯艙； 3）關(guān)閉濾后凈油入口與反沖洗氣體排放裝置連接的閥門， 開啟濾后凈油入口與反沖洗儀用氣源輸入裝置連接的閥門； 4）0.4 MPa反沖洗儀用壓縮空氣進(jìn)入濾后凈油儲(chǔ)存艙并將濾后凈油儲(chǔ)存艙內(nèi)的濾后凈油通過第 1 管路壓入原子分離膜濾芯艙， 并在壓力作用下將濾后凈油反向壓入系統(tǒng)的循環(huán)管路中， 完成飽和壓差反沖洗；5） 關(guān)閉濾后凈油入口與反沖洗儀用氣源輸入裝置連接的閥門， 開啟濾后凈油入口與反沖洗氣體排放裝置連接的閥門， 排空濾后凈油儲(chǔ)存艙中的氣體； 直至濾后凈油儲(chǔ)存艙中再次注滿濾后凈油； 6）關(guān)閉第 1 管路上的閥門， 開啟原子分離膜濾芯艙與濾后凈油儲(chǔ)存艙端部的濾后凈油入口相連接的閥門和第 2 管路上的閥門繼續(xù)運(yùn)行。
4 新型電廠用礦物渦輪機(jī)油濾油機(jī)現(xiàn)場試驗(yàn)
本文研究開發(fā)的新型電廠用礦物渦輪機(jī)油陶瓷膜濾芯過濾系統(tǒng)在某 600 MW 汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油系統(tǒng)上進(jìn)行了過濾試驗(yàn)， 過濾前后的油質(zhì)見表 1。
過 濾 后 的 潤 滑 油 油 質(zhì) ： 濾 油 精 度 ≤SAEAS4059F（累計(jì)計(jì)數(shù)）5 級(jí)， 水分含量≤40 mg/L， 結(jié)果表明本文研究開發(fā)的基于陶瓷膜濾芯的新型電廠用礦物渦輪機(jī)油過濾系統(tǒng)能夠滿足大型汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油的過濾要求， 并且精度更高。
結(jié)論
（1）目前電廠配備的在線和離線的濾油機(jī)系統(tǒng)過濾材料均采用有機(jī)合成材料， ****且不可分解， 不符合當(dāng)今科技環(huán)保的發(fā)展趨勢。
（2）濾材的過濾試驗(yàn)結(jié)果表明陶瓷膜材料濾芯能夠滿足過濾潤滑油中顆粒度和水分的要求。 并且陶瓷膜作為一種無機(jī)濾膜產(chǎn)品， 其具有耐壓力強(qiáng)度高， 耐高溫， 性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)， 通過反沖洗裝置可再生修復(fù)， 穩(wěn)定性好。
（3）本文研究開發(fā)的基于陶瓷膜濾芯的新型電廠用礦物渦輪機(jī)油過濾系統(tǒng)能夠滿足大型汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油的過濾要求， 并解決了傳統(tǒng)濾油機(jī)過濾精度低、 效率低和更換濾芯產(chǎn)生污染的問題。
