重負荷燃氣輪機的油泥和漆膜問題

1、重負荷燃氣輪機的油泥和漆膜問題    近年來一些重負荷燃汽輪機的油泥河漆膜問題逐漸增加，甚至一些維護的很好的機組也會發(fā)生油泥和漆膜的問題。形態(tài)各異的油泥和漆膜沉積在系統(tǒng)的多個部位，如一些黑色的硬膜沉積在機械軸封處，金色的粘膜沉積在閥上，炭狀物沉積在巴氏合金的軸承上，褐色膠狀物沉積在過濾器上等等。油泥和漆膜會 導致過濾器堵塞、供油不足、軸承磨損、閥粘結(jié)、調(diào)速失靈等后果，最終造成非正常停機的損失。 在燃氣發(fā)電機組中油泥和漆膜的產(chǎn)生有以下幾種原因：(1)加氫基礎(chǔ)油的廣泛使用，此類基礎(chǔ)油的飽和烴含量高，對極性添加劑和極性油泥的溶解度變差，所以導致油泥生成;(2)為了提高油

2、品的抗氧化性能，汽輪機油中的抗氧化劑的加量越來越多，某些抗氧劑的產(chǎn)物容易生成油泥;(3)汽輪機油在高溫和金屬的催化下發(fā)生氧化，生成溶解性差的油泥;(4)油品接觸過熱的金屬表面導致基礎(chǔ)油發(fā)生熱裂解，進而生成油泥;(5)汽輪機內(nèi)的靜電流導致局部高溫，引發(fā)油品的降解，進而生成油泥。此外還有設備本身的設計缺陷等原因。MS9001 E型燃氣輪機發(fā)電機組其簡單循環(huán)帶基本負荷燃用180號重油時的功率為113.8MW，壓比為12.3。其總體結(jié)構(gòu)布置中2號軸承布置在壓氣機與透平機之間，3號軸承布置在透平排氣擴壓段內(nèi)。壓氣機進口導葉可調(diào)，通過90TV一1控制。由主燃油泵供給燃料，主燃油泵的燃油旁通閥調(diào)節(jié)機組的燃料

3、量，進而控制負荷的變化。而燃油旁通閥由65FP一1控制，該燃機自2002年下半年以來多次發(fā)生因65FP一1故障造成開機延時或燃料量大幅波動而跳機。    1故障及原因分析    65FP1是一個電液轉(zhuǎn)換器（或稱伺服閥），當輸入線圈的電流信號發(fā)生變化時，扭矩馬達帶動電樞和柔性管動作，引起第一級噴射管兩側(cè)的流量變化，進而改變第二級滑閥兩端壓力并帶動滑閥動作，使油缸進油或出油，從而帶動燃油旁通閥工作。燃油旁通閥故障現(xiàn)象主要有兩種：一是在開機過程中，點火后燃油流量FQL偏離流量輸入信號FSR，流量過大造成超流量保護動作而啟動失敗，有時沒有流量

4、或者流量非常大而啟動失敗。另一種是在正常運行過程中，燃油流量FQL瞬間偏離流量輸入信號FSR，在幾秒鐘內(nèi)燃油流量上甩或下降，但在幾秒鐘內(nèi)又能恢復。當燃油流量下降時，負荷下滑，即刻又恢復，一般不會發(fā)生跳機，而當燃油流量上腿時，負荷上升，有可能造成排氣溫度高而跳機。    65FP1電液轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障后，曾經(jīng)解體清理，從解體情況看，內(nèi)部油濾上有不少油泥，滑閥金屬表面能刮下一層漆狀沉積物，呈硬質(zhì)半透明棕色涂層。這種油泥和漆狀物是伺服閥故障的原因。    造成液壓控制閥故障的原因好像是油質(zhì)惡化，但潤滑油常規(guī)化驗指標（黏度、清潔度、酸值等）均符

5、合要求，而且潤滑油到液壓油有一個0.5m的精濾，濾網(wǎng)壓差正常，即使更換了油濾，液壓控制閥并沒有好轉(zhuǎn)的跡象。進一步（2002年5月）分析潤滑油指標，潤滑油的抗氧化性試驗得出，7號、8號機Millipore油泥已分別達到4.21mg/100mL和6.12mg/100mL。    由于備品油選型和工期安排問題，在2003年初先對8號機用TURBO GT32潤滑油進行了更換。更換后，沒有再發(fā)生65FP一1的卡澀問題。但7號機沒有更換，問題依然存在，而且有嚴重化趨勢。到2003年3月中旬，對7號機潤滑油再次取樣，Mil-fipore油泥達到了9.16mg/l00mL，在4月

6、大修中用TURBO GT32油更換，更換后幾次開停機都沒出現(xiàn)65FP一1的卡澀現(xiàn)象。    2潤滑油的選型     燃氣輪機中的潤滑油處于極為惡劣的高溫氧化環(huán)境中，巴氏合金軸承可承受的溫度高達120，但軸承周圍的密封空氣溫度更高，那里油膜溫度可達130，有的最高甚至有140150，這已達到或超過礦物油及添加劑的溫度極限。加上暴露于密封空氣中，油的氧化非常劇烈。正因為燃機潤滑油在運行中遇到的最大挑戰(zhàn)是高溫氧化，所以燃機潤滑油規(guī)格中抗高溫氧化性能是最值得關(guān)注的指標。聯(lián)邦氧化試驗能比較好地反映油在高溫下的抗老化、抗油泥生成性能。聯(lián)

7、邦氧化試驗時，油中加入五種金屬作為催化劑（銅、銀、鋁、鎂、鐵），在175下，通入空氣流進行72h的老化。試驗報告油老化后粘度的變化、酸值的增加量、油泥的含量等。油品在此試驗中經(jīng)歷最苛刻的高溫抗氧化考驗。常規(guī)化驗對粘度和酸值關(guān)注比較多，但對于要用作液壓油的燃機潤滑油，油泥對液壓控制器的威脅要引起足夠的重視。    在比較了多種潤滑油的各種技術(shù)經(jīng)濟指標后，選擇殼牌公司的TURBO GT32。它是由基礎(chǔ)油XHVI和特殊的耐高溫添加劑配方。XHVI基礎(chǔ)油是合成烴類油，它的獨到之處是自身抗氧化性強，不易生成氧化物，同時具有很好的聚合物溶解性。經(jīng)油泥生成試驗（175 、72h

8、），TURBOG7，僅為35mg/ 100mL，而礦物燃氣輪機油高達7501000mg/100ML。    3換油工作    為了最大限度地清除系統(tǒng)中殘存的舊油、油泥、沉積物、漆膜等在維修過程中進入的雜質(zhì)，經(jīng)過清洗油箱及管路、反復用沖洗油沖洗、再清洗、再用工作油沖洗、排放后加注全新工作油。換油時，盡量放盡舊油，減少對沖洗油的污染。在6070油溫時排放，清除油箱、冷卻器等大容器內(nèi)積油，打開低位閥門和管路接頭，更換所有過濾器。沖洗過程中，盡量形成湍流，油溫最好能在3080波動。在進油口和回油管上加裝濾網(wǎng)，當濾網(wǎng)壓差過大時，應及時更換。加熱

9、油時，不得超過88，加熱器表面溫度不得超過120，停止油循環(huán)時加熱器表面溫度不得超過66。冷卻器單獨循環(huán)，伺服閥、軸承等敏感部件走旁路。工作油沖洗時油溫最好控制在6070。換油后，提取油樣全面化驗，與桶中新油對比。    4結(jié)論    對于燃汽輪機的潤滑油品質(zhì)建議定期進行分析試驗，特別對要用作液壓油的潤滑油，要進行旋轉(zhuǎn)氧彈試驗和Millipore油泥含量分析。當油泥含量達到5mg/100mL時，應及時換油，否則油泥生成速率會加快，給液壓控制件帶來威脅。    由于潤滑油不可避免接觸高溫介質(zhì)和高溫部件，容易

10、發(fā)生氧化，加劇了油泥的析出，從而不適合用作液壓油。因此，建議燃氣輪機設計中考慮將潤滑油與液壓油分開，從而避免液壓油接觸高溫部件或介質(zhì)，并且換油時，換油量也可相對小些。燃氣輪機概述1791年，英國人巴伯首次描述了燃氣輪機的工作過程;1872年，德國人施托爾策設計了一臺燃氣輪機，并于19001904年進行了試驗，但因始終未能脫開起動機獨立運行而失敗;1905年，法國人勒梅爾和阿芒戈制成第一臺能輸出功的燃氣輪機，但效率太低，因而未獲得實用。1920年，德國人霍爾茨瓦特制成第一臺實用的燃氣輪機，其效率為13%、功率為370千瓦，按等容加熱循環(huán)工作，但因等容加熱循環(huán)以斷續(xù)爆燃的方式加熱，存在許多重大缺點

11、而被人們放棄。隨著空氣動力學的發(fā)展，人們掌握了壓氣機葉片中氣體擴壓流動的特點，解決了設計高效率軸流式壓氣機的問題，因而在30年代中期出現(xiàn)了效率達85%的軸流式壓氣機。與此同時，渦輪效率也有了提高。在高溫材料方面，出現(xiàn)了能承受600以上高溫的鉻鎳合金鋼等耐熱鋼，因而能采用較高的燃氣初溫，于是等壓加熱循環(huán)的燃氣輪機終于得到成功的應用。1939年，在瑞士制成了四兆瓦發(fā)電用燃氣輪機，效率達18%。同年，在德國制造的噴氣式飛機試飛成功，從此燃氣輪機進入了實用階段，并開始迅速發(fā)展。隨著高溫材料的不斷進展，以及渦輪采用冷卻葉片并不斷提高冷卻效果，燃氣初溫逐步提高，使燃氣輪機效率不斷提高。單機功率也不斷增大，

12、在70年代中期出現(xiàn)了數(shù)種100兆瓦級的燃氣輪機，最高能達到130兆瓦。與此同時，燃氣輪機的應用領(lǐng)域不斷擴大。1941年瑞士制造的第一輛燃氣輪機機車通過了試驗;1947年，英國制造的第一艘裝備燃氣輪機的艦艇下水，它以1.86兆瓦的燃氣輪機作加力動力;1950年，英國制成第一輛燃氣輪機汽車。此后，燃氣輪機在更多的部門中獲得應用。在燃氣輪機獲得廣泛應用的同時，還出現(xiàn)了燃氣輪機與其他熱機相結(jié)合的復合裝置。最早出現(xiàn)的是與活塞式內(nèi)燃機相結(jié)合的裝置;5060年代，出現(xiàn)了以自由活塞發(fā)氣機與燃氣輪機組成的自由活塞燃氣輪機裝置，但由于笨重和系統(tǒng)較復雜，到70年代就停止了生產(chǎn)。此外，還發(fā)展了柴油機燃氣輪機復合裝置;

13、另有一類利用燃氣輪機排氣熱量供熱(或蒸汽)的全能量系統(tǒng)，可有效地節(jié)約能源，已用于多種工業(yè)生產(chǎn)中。燃氣輪機的工作過程是，壓氣機(即壓縮機)連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮;壓縮后的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃氣，隨即流入燃氣渦輪中膨脹作功，推動渦輪葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉(zhuǎn);加熱后的高溫燃氣的作功能力顯著提高，因而燃氣渦輪在帶動壓氣機的同時，尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功。燃氣輪機由靜止起動時，需用起動機帶著旋轉(zhuǎn)，待加速到能獨立運行后，起動機才脫開。燃氣輪機的工作過程是最簡單的，稱為簡單循環(huán);此外，還有回熱循環(huán)和復雜循環(huán)。燃氣輪機的工質(zhì)來自大氣，最后又排至大氣，是開式循環(huán)

14、;此外，還有工質(zhì)被封閉循環(huán)使用的閉式循環(huán)。燃氣輪機與其他熱機相結(jié)合的稱為復合循環(huán)裝置。燃氣初溫和壓氣機的壓縮比，是影響燃氣輪機效率的兩個主要因素。提高燃氣初溫，并相應提高壓縮比，可使燃氣輪機效率顯著提高。70年代末，壓縮比最高達到31;工業(yè)和船用燃氣輪機的燃氣初溫最高達1200左右，航空燃氣輪機的超過1350。燃氣輪機由壓氣機、燃燒室和燃氣渦輪等組成。壓氣機有軸流式和離心式兩種，軸流式壓氣機效率較高，適用于大流量的場合。在小流量時，軸流式壓氣機因后面幾級葉片很短，效率低于離心式。功率為數(shù)兆瓦的燃氣輪機中，有些壓氣機采用軸流式加一個離心式作末級，因而在達到較高效率的同時又縮短了軸向長度。燃燒室和

15、渦輪不僅工作溫度高，而且還承受燃氣輪機在起動和停機時，因溫度劇烈變化引起的熱沖擊，工作條件惡劣，故它們是決定燃氣輪機壽命的關(guān)鍵部件。為確保有足夠的壽命，這兩大部件中工作條件最差的零件如火焰筒和葉片等，須用鎳基和鈷基合金等高溫材料制造，同時還須用空氣冷卻來降低工作溫度。對于一臺燃氣輪機來說，除了主要部件外還必須有完善的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)，此外還需要配備良好的附屬系統(tǒng)和設備，包括：起動裝置、燃料系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、空氣濾清器、進氣和排氣消聲器等。燃氣輪機有重型和輕型兩類。重型的零件較為厚重，大修周期長，壽命可達10萬小時以上。輕型的結(jié)構(gòu)緊湊而輕，所用材料一般較好，其中以航機的結(jié)構(gòu)為最緊湊、最輕，但壽命較短。

16、與活塞式內(nèi)燃機和蒸汽動力裝置相比較，燃氣輪機的主要優(yōu)點是小而輕。單位功率的質(zhì)量，重型燃氣輪機一般為25千克/千瓦，而航機一般低于0.2千克/千瓦。燃氣輪機占地面積小，當用于車、船等運輸機械時，既可節(jié)省空間，也可裝備功率更大的燃氣輪機以提高車、船速度。燃氣輪機的主要缺點是效率不夠高，在部分負荷下效率下降快，空載時的燃料消耗量高。不同的應用部門，對燃氣輪機的要求和使用狀況也不相同。功率在10兆瓦以上的燃氣輪機多數(shù)用于發(fā)電，而3040兆瓦以上的幾乎全部用于發(fā)電。燃氣輪機發(fā)電機組能在無外界電源的情況下迅速起動，機動性好，在電網(wǎng)中用它帶動尖峰負荷和作為緊急備用，能較好地保障電網(wǎng)的安全運行，所以應用廣泛。

17、在汽車(或拖車)電站和列車電站等移動電站中，燃氣輪機因其輕小，應用也很廣泛。此外，還有不少利用燃氣輪機的便攜電源，功率最小的在10千瓦以下。燃氣輪機的未來發(fā)展趨勢是提高效率、采用高溫陶瓷材料、利用核能和發(fā)展燃煤技術(shù)。提高效率的關(guān)鍵是提高燃氣初溫，即改進渦輪葉片的冷卻技術(shù)，研制能耐更高溫度的高溫材料。其次是提高壓縮比，研制級數(shù)更少而壓縮比更高的壓氣機。再次是提高各個部件的效率。高溫陶瓷材料能在1360以上的高溫下工作，用它來做渦輪葉片和燃燒室的火焰筒等高溫零件時，就能在不用空氣冷卻的情況下大大提高燃氣初溫，從而較大地提高燃氣輪機效率。適于燃氣輪機的高溫陶瓷材料有氮化硅和碳化硅等。全球燃氣輪機市場

18、份額目前，全世界從事燃氣輪機研究、設計、生產(chǎn)、銷售的著名企業(yè)有28家，全世界使用的工業(yè)燃氣輪機約有5萬臺，而且全球的燃機市場幾乎被歐美公司所壟斷。由于不同的歷史背景，燃氣輪機不同技術(shù)道路發(fā)展，一條以羅羅、普惠、GE為代表的航空發(fā)動機公司用航空發(fā)動機改型而形成的工業(yè)和船用航改輕型燃氣輪機(俗稱“航改機”);一條是以西門子、ABB、GE公司為代表，遵循傳統(tǒng)的蒸汽輪機理念發(fā)展起來的工業(yè)重型燃氣輪機(俗稱“工業(yè)機”)，主要用于機械驅(qū)動和大型電站。世界范圍內(nèi)市場主要被GE公司、西門子/西屋、阿爾斯通/ABB、索拉公司、羅羅公司、三菱和俄羅斯的企業(yè)瓜分。我國燃氣輪機工業(yè)概況我國解放前沒有燃氣輪機工業(yè)，解放

19、后全國各地試制過十幾種型號的陸?？沼猛镜娜細廨啓C。1956年我國制造的第一批噴氣式飛機試飛，1958年起又有不少工廠設計試制過各種燃氣輪機。1962年上海汽輪機廠試制船用燃氣輪機，1964年與上海船廠合作制成550KW燃氣輪機，1965年制成6000KW列車電站燃氣輪機，1971年制成3000KW卡車電站。在這期間還與703研究所合作制造了3295KW、4410KW、18380KW等幾種船用燃氣輪機。1969年哈爾濱汽輪機廠制成2200KW機車燃氣輪機和1000KW自由活塞式燃氣輪機，1973年與703研究所合作制成4410KW船用燃氣輪機，與長春機車車輛廠合作制成3295KW機車燃氣輪機。1

20、964年南京汽輪電機廠制成1500KW電站燃氣輪機;1970年制成37KW泵用燃氣輪機;1972年制成1000KW電站燃氣輪機;1977年制成21700KW快裝式電站燃氣輪機;1984年與GE公司合作生產(chǎn)了PG6541B型36000KW燃氣輪機;從1984年至2004年已生產(chǎn)了PG6541B型、PG6551B型、PG6561B型、PG6581B型四種型號燃氣輪機，功率由36000KW上升到現(xiàn)在的43660KW。2003年國家發(fā)改委決定南京汽輪電機集團有限責任公司與GE公司進一步擴大合作生產(chǎn)范圍，在南京汽輪電機集團有限責任公司生產(chǎn)S209E型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置中的燃氣輪機、汽輪機和發(fā)電機

21、。1978年東方汽輪機廠制成6000KW燃氣輪機;1972年杭州汽輪機廠制成200KW燃氣輪機;1972年青島汽輪機廠制成1500KW卡車電站燃氣輪機。2003國家發(fā)改委決定在秦皇島建一座燃氣輪機生產(chǎn)基地，與美國GE公司合作生產(chǎn)MS9001FA型燃氣輪機。該生產(chǎn)基地隸屬于哈電集團，與哈爾濱汽輪機廠、哈爾濱電機廠共同生產(chǎn)S109FA-SS型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設備。2004年8月在秦皇島組裝的第一臺MS9001FA型燃氣輪機已發(fā)運到杭州半山電廠。工作原理燃氣輪機的工作過程是，壓氣機(即壓縮機)連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮;壓縮后的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃氣，隨即流

22、入燃氣渦輪中膨脹做功，推動渦輪葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉(zhuǎn);加熱后的高溫燃氣的作功能力顯著提高，因而燃氣渦輪在帶動壓氣機的同時，尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功。燃氣輪機由靜止起動時，需用起動機帶著旋轉(zhuǎn)，待加速到能獨立運行后，起動機才脫開。燃氣輪機的工作過程是最簡單的，稱為簡單循環(huán);此外，還有回熱循環(huán)和復雜循環(huán)。燃氣輪機的工質(zhì)來自大氣，最后又排至大氣，是開式循環(huán);此外，還有工質(zhì)被封閉循環(huán)使用的閉式循環(huán)。燃氣輪機與其他熱機相結(jié)合的稱為復合循環(huán)裝置。燃氣初溫和壓氣機的壓縮比，是影響燃氣輪機效率的兩個主要因素。提高燃氣初溫，并相應提高壓縮比，可使燃氣輪機效率顯著提高。70年代末，壓縮比最高達到31;工

23、業(yè)和船用燃氣輪機的燃氣初溫最高達1200左右，航空燃氣輪機的超過1350。內(nèi)部結(jié)構(gòu)燃氣輪機由壓氣機、燃燒室和燃氣渦輪等組成。壓氣機有軸流式和離心式兩種，軸流式壓氣機效率較高，適用于大流量的場合。在小流量時，軸流式壓氣機因后面幾級葉片很短，效率低于離心式。功率為數(shù)兆瓦的燃氣輪機中，有些壓氣機采用軸流式加一個離心式作末級，因而在達到較高效率的同時又縮短了軸向長度。燃燒室和渦輪不僅工作溫度高，而且還承受燃氣輪機在起動和停機時，因溫度劇烈變化引起的熱沖擊，工作條件惡劣，故它們是決定燃氣輪機壽命的關(guān)鍵部件。為確保有足夠的壽命，這兩大部件中工作條件最差的零件如火焰筒和葉片等，須用鎳基和鈷基合金等高溫材料制

24、造，同時還須用空氣冷卻來降低工作溫度。對于一臺燃氣輪機來說，除了主要部件外還必須有完善的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)，此外還需要配備良好的附屬系統(tǒng)和設備，包括：起動裝置、燃料系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、空氣濾清器、進氣和排氣消聲器等。燃氣輪機有重型和輕型兩類。重型的零件較為厚重，大修周期長，壽命可達10萬小時以上。輕型的結(jié)構(gòu)緊湊而輕，所用材料一般較好，其中以航機的結(jié)構(gòu)為最緊湊、最輕，但壽命較短。與活塞式內(nèi)燃機和蒸汽動力裝置相比較，燃氣輪機的主要優(yōu)點是小而輕。單位功率的質(zhì)量，重型燃氣輪機一般為25千克/千瓦，而航機一般低于0.2千克/千瓦。燃氣輪機占地面積小，當用于車、船等運輸機械時，既可節(jié)省空間，也可裝備功率更大的燃氣輪

25、機以提高車、船速度。燃氣輪機的主要缺點是效率不夠高，在部分負荷下效率下降快，空載時的燃料消耗量高。不同的應用部門，對燃氣輪機的要求和使用狀況也不相同。功率在10兆瓦以上的燃氣輪機多數(shù)用于發(fā)電，而3040兆瓦以上的幾乎全部用于發(fā)電。燃氣輪機發(fā)電機組能在無外界電源的情況下迅速起動，機動性好，在電網(wǎng)中用它帶動尖峰負荷和作為緊急備用，能較好地保障電網(wǎng)的安全運行，所以應用廣泛。在汽車(或拖車)電站和列車電站等移動電站中，燃氣輪機因其輕小，應用也很廣泛。此外，還有不少利用燃氣輪機的便攜電源，功率最小的在10千瓦以下。燃氣輪機的未來發(fā)展趨勢是提高效率、采用高溫陶瓷材料、利用核能和發(fā)展燃煤技術(shù)。提高效率的關(guān)鍵

26、是提高燃氣初溫，即改進渦輪葉片的冷卻技術(shù)，研制能耐更高溫度的高溫材料。其次是提高壓縮比，研制級數(shù)更少而壓縮比更高的壓氣機。再次是提高各個部件的效率。高溫陶瓷材料能在1360以上的高溫下工作，用它來做渦輪葉片和燃燒室的火焰筒等高溫零件時，就能在不用空氣冷卻的情況下大大提高燃氣初溫，從而較大地提高燃氣輪機效率。適于燃氣輪機的高溫陶瓷材料有氮化硅和碳化硅等。按閉式循環(huán)工作的裝置能利用核能，它用高溫氣冷反應堆作為加熱器，反應堆的冷卻劑(氦或氮等)同時作為壓氣機和渦輪的工質(zhì)。燃氣輪機潤滑油系統(tǒng)(上)燃氣輪機潤滑油系統(tǒng)是任何一臺燃氣輪機必備的一個重要的輔助系統(tǒng)。它的作用是在機組啟動、正常運行以及停機過程中

27、，向正在運行的燃氣輪機發(fā)電機組的各個軸承、傳動裝置及其附屬設備，供應數(shù)量充足的、溫度和壓力合適的、干凈的潤滑油，以確保機組安全可靠地運行，防止發(fā)生軸承燒毀、轉(zhuǎn)子軸頸過熱彎曲、高速齒輪法蘭變形等事故。此外，部份潤滑油可能從系統(tǒng)分流出來，成為液壓油系統(tǒng)的油源，或經(jīng)過濾后作為控制油系統(tǒng)的用油。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的潤滑油系統(tǒng)有幾種不同的配置，對于單軸機組，燃氣輪機與汽輪機共用一套潤滑油系統(tǒng);對于多軸機組，燃氣輪發(fā)電機組與汽輪發(fā)電機組可以共用一套潤滑油系統(tǒng)，也可以各自單設一套潤滑油系統(tǒng)，這要視機組的總體布置而定，不過，由于電站分期建設的需要，大多數(shù)多軸機組采取各自單設一套的方式;還有一種航空衍生型的燃氣輪

28、機，由于燃氣初溫很高，其燃氣發(fā)生器要求使用品質(zhì)更高的潤滑油，因此燃氣發(fā)生器單獨設一套潤滑油系統(tǒng)，而動力渦輪與發(fā)電機另設一套，前者用合成油，后者用礦物油。單就潤滑油系統(tǒng)而言，不管是共用系統(tǒng)還是分設系統(tǒng)，其設計原理是一樣的。整個潤滑油系統(tǒng)的組成應包括下列一些設備：1.潤滑油箱潤滑油箱可設在機組的一個或幾個底盤內(nèi)，也可以設計成單獨的容器。當油箱由幾個容器組成時，應在它們之間用管道連通以平衡油箱內(nèi)的壓力。油箱除了起貯油的作用外，還擔負著分離空氣、水分和各種機械雜質(zhì)的任務。油箱中油流速度應盡量緩慢，回油管應布置在接近油箱的油面，以利于油層內(nèi)空氣逸出。油箱的容量越大，越有利于空氣、水分和各種雜質(zhì)的分離。通

29、常用循環(huán)倍率K(全部潤滑油每小時通過油箱的次數(shù))表示系統(tǒng)容積的相對情況，以Q表示系統(tǒng)的每小時油的容積流量，V表示系統(tǒng)的容積(油箱+管路)，循環(huán)倍率K=Q/V。通常規(guī)定K=810，最大不超過12。這是為了使從系統(tǒng)回來的潤滑油，有足夠的時間將其夾帶的空氣、水分分離掉。不過，為了結(jié)構(gòu)緊湊，避免因油箱體積過大而使設備笨重，多數(shù)機組油箱容量偏小，這迫使用戶要選擇分水性能更好和空氣釋放值較小的潤滑油。2.主潤滑油泵這是機組正常運行時的工作油泵，可以由主機通過輔助齒輪驅(qū)動，也可以由交流電動機驅(qū)動，大型機組為了簡化結(jié)構(gòu)多采用電動。油泵的容量根據(jù)系統(tǒng)總的用油量、調(diào)節(jié)閥門溢流量和管路的泄漏量決定。主油泵常用的有齒

30、輪泵和螺桿泵，也可以是離心泵。3.輔助潤滑油泵這是機組啟動和停機時的工作油泵，或在主油泵出故障時投入使用，通常由交流電動機驅(qū)動。此泵多采用浸入式離心泵。其壓力和容量一般和主油泵相同或稍微高一些。4.應急潤滑油泵該泵在停機時因輔助潤滑油泵故障而投入，或因失去交流電源而投入，或因主、輔泵都不能工作機組緊急停機而投入。由于應急泵只在故障時工作，其壓力和容量一般較小。也有的潤滑油系統(tǒng)用高位油箱代替應急油泵。潤滑油流過各潤滑點(軸承、齒輪等)后溫度上升1433(配備減速齒輪時溫升可達33)，因此，從系統(tǒng)回來的潤滑油必須冷卻以保證合適的供油溫度。目前應用較為廣泛的仍然是管式冷油器。常用的冷卻方式為水冷，其

31、次是氣冷，氣冷的優(yōu)點是不需要冷卻水，可在缺水地區(qū)使用，但由于空氣的傳熱系數(shù)比水的要低得多，因此空冷式冷油器體積相對要龐大得多。在采用水冷方式時，常常設置兩個并聯(lián)的可切換的冷油器。主潤滑油濾多采用兩個并聯(lián)的可切換的濾油器。主油濾應設置在冷油器的下游。除上述的設備之外，潤滑油系統(tǒng)還需要有閥門、孔板、溫度開關(guān)、壓力開關(guān)、油箱液位指示器、潤滑油加熱器等各種組件和設施，以保證系統(tǒng)正常、安全、可靠地工作。燃氣輪機的潤滑油系統(tǒng)(下)為保證對燃氣輪機及其驅(qū)動的設備提供良好的潤滑，除了有設計完善的潤滑油系統(tǒng)外，選擇性能優(yōu)越的潤滑油也是一個重要因素。早期燃氣輪機由于渦輪進口溫度不是很高，其所用的潤滑油基本與汽輪機

32、用油一致，但隨著渦輪進口溫度的不斷提高，燃氣輪機對潤滑油質(zhì)量指標的側(cè)重點與汽輪機的側(cè)重點明顯不同，燃氣輪機強調(diào)的是油的高溫抗氧化性能，而汽輪機則看重油的抗乳化性能(分水性能)。目前，不少廠商正在研制上述兩種性能均優(yōu)的聯(lián)合循環(huán)用油，特別是同一潤滑油系統(tǒng)的單軸機組的用油。潤滑油為基礎(chǔ)油添加防銹、防腐、抗氧化等各種添加劑后的制成品?；A(chǔ)油可以是礦物油，也可以是合成油。由于合成油純度高，其性能及使用壽命均優(yōu)于礦物油，但價格一般為礦物油的23倍。評價潤滑油優(yōu)劣的性能指標有油的物理性能、表面性能和氧化性能三個方面，對此燃氣輪機制造廠商會提出選擇建議。& 對潤滑油的要求，原則上有下列幾個方面：1.要

33、求適應軸承、齒輪裝置等的啟動、加速、滿轉(zhuǎn)速及超速等各種工況所需要的潤滑油性能。2.要求適應液壓系統(tǒng)如油缸、伺服閥等所需要的液壓油性能。3.熱傳遞油性能。能把軸承、齒輪裝置等各種熱表面的熱量吸收，并將其傳輸給潤滑油換熱器(冷油器)。4.在一定溫度和壓力下工作、靜止或貯存狀態(tài)都具有穩(wěn)定的物理性能、表面性能和氧化性能。5.能適應潤滑系統(tǒng)中及其他用油系統(tǒng)中的各種機械材料，并能保護材料不受腐蝕。6.具有自動排除空氣和水等污染物的性能。7.具有一定的抗燃能力等。在選擇潤滑油時，除了遵照設備制造廠商的建議之外，應該更側(cè)重于下列的性能指標：1.黏度和黏度指數(shù)為了常溫下燃氣輪機啟動時確保各軸承的靜壓潤滑和液壓系

34、統(tǒng)的快速反應能力，希望在啟動時潤滑油的黏度不要太高，為此絕大多數(shù)渦輪機械選擇40時黏度為28.835.2/s的潤滑油，即黏度等級為ISOVG32的潤滑油。在燃氣輪機正常帶負荷運行時，軸承間隙內(nèi)的工作溫度有可能高達120以上，此時要求油的黏度高一些。為此，應選擇黏度隨溫度變化較為平緩的、即黏度指數(shù)較大的潤滑油。這里建議油的黏度指數(shù)在100以上，至少不應小于90。2.氧化安定性燃氣輪機工作時，潤滑油受到強烈的熱氧化作用，汽輪機油常用的揮發(fā)型防銹抗氧化劑對燃氣輪機用的潤滑油已不適宜。對于在溫度高于260的環(huán)境中工作的軸承，文獻49中明確規(guī)定其使用的潤滑油中不宜含有DBPC(二叔丁基對甲酚)一類的揮發(fā)

35、型抗氧化劑。對于氧化安定性，傳統(tǒng)的考核指標是油氧化后酸值達2.0mgKOH/g時所需要的小時數(shù)(國外常簡稱為TOSTLife，即總的氧化穩(wěn)定性試驗壽命)，在燃氣初溫不是很高的情況下，僅考核這一指標已足夠，而且只要求其在2000h以上就可。但是，由于TOST是在95的試驗條件下進行，而這一溫度與燃氣輪機軸承的工作溫度頗有距離，對新一代燃氣初溫更高的燃氣輪機，光考核TOST已經(jīng)不夠，因此增加了油的旋轉(zhuǎn)氧彈試驗指標，以便在更高的溫度下考核油的性能。旋轉(zhuǎn)氧彈試驗的溫度為150，比TOST要高得多。3.破乳化值，也稱分水性能這是指油和水的分離能力，測量的方法是在專用的試管內(nèi)放入40mL的油和40mL的水

36、，按規(guī)定的試驗程序混合，然后測量油水完全或基本完全分離的時間(min)，油水分離的程度可以是40-37-3.40-40-0等。對于燃氣輪機，這不是十分強調(diào)的性能指標，因為在燃氣輪機中，潤滑油被水(或蒸汽)污染的可能性不大。而在汽輪機中，油水混合的可能性很大，對油的破乳化值不能忽視，其指標至少是油水分離至40-37-3，時間不大于15min。對于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，如果燃氣輪機與汽輪機共用潤滑油系統(tǒng)，則必須兼顧油的高溫性能和分水性能。4.空氣釋放值由于大多數(shù)燃氣輪機的軸承均使用密封空氣，因此軸承的回油中必然會混進空氣。這些進入油層中的空氣，必須要在油回到油箱后的短暫停留時間內(nèi)從油層中釋放掉。在選擇

37、潤滑油時，其空氣釋放值應不大于油在油箱內(nèi)循環(huán)一次的時間。5.起泡性能起泡性能與空氣釋放值是兩個相互關(guān)聯(lián)而又容易混淆的概念。其實空氣釋放發(fā)生在油層之內(nèi)，泡沫則產(chǎn)生于油的表面之上。通常認為，在油面上形成5mm的泡沫是正常的。但泡沫過多，油箱的通(排)氣口充滿泡沫時，就會因妨礙空氣的排放而招致嚴重的后果。因此油的起泡性能至少應符合一般汽輪機油的標準。除此之外，新油的顏色應淺，以不超過ASTMD1500中的2.0為宜。對于帶有負荷齒輪箱的機組，必須考慮油的承載能力，應選擇承載能力(FZG)7級以上的油。燃氣輪機發(fā)電廠燃氣輪機發(fā)電廠英文名：gas turbine power plant以高溫氣體為工質(zhì)，

38、按照等壓力加熱循環(huán)工作燃料中的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能和電能的工廠。燃氣輪機發(fā)電廠用液體和氣體燃料通過燃氣輪機轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后帶動發(fā)電機發(fā)電。燃氣輪機的絕熱壓縮、等壓加熱、絕熱膨脹和等壓放熱等四個過程分別在壓氣室、燃燒室、燃氣渦輪和回熱器或大氣中完成。大型燃氣輪機的壓氣機為多級軸流式，中小型的為離心式。燃氣渦輪一般為軸流式，在小型機組中有用向心式的。燃氣渦輪帶動壓氣和發(fā)電機。燃氣輪機組單機容量小的約為1020kW，最大的已達140MW 。熱效率30%34% ，最高達38%。燃氣輪機結(jié)構(gòu)有重型和輕型兩種，后者主要由航空發(fā)動機改裝。由于體積小、重量輕、啟動快、安裝快，用水少或不用水，能使用多種液體和氣

39、體燃料，在發(fā)電上多用于調(diào)峰。此外，燃氣輪機在油氣開采輸送、交通、冶金、化工、艦船等領(lǐng)域也得到廣泛應用。燃氣輪機的密封燃氣輪機先進密封技術(shù)是近十幾年來在國外引起高度重視的一個分支領(lǐng)域，先進密封技術(shù)帶來的好處，已經(jīng)實實在在地體現(xiàn)在發(fā)動機性能提高、燃油消耗率降低、運行和維修成本減少等方面。汽缸密封：在汽輪機運行過程中，汽輪機滲漏和汽缸變形是最為常見的設備問題，汽缸結(jié)合面的嚴密性直接影響機組的安全經(jīng)濟運行，檢修研刮汽缸的結(jié)合面，使其達到嚴密，是汽缸檢修的重要工作，在處理結(jié)合面漏汽的過程中，要仔細分析形成的原因，根據(jù)變形的程度和間隙的大小，可以綜合的運用各種方法，以達到結(jié)合面嚴密的要求。汽缸密封是金屬對

40、金屬的密封接觸，只有在密封接觸壓力使接觸面產(chǎn)生永久變形時，才能形成絕對的密封。但這是不允許的，缸面變形必將影響下一次的密封效果。因此，螺栓預緊力的極限必須保證缸面變形在彈性范圍內(nèi)。然而，這種使缸面產(chǎn)生彈性變形的螺栓力不足以形成耐高溫高壓的氣密性密封，即使在具有超高表面光潔度的完善的缸面情況下，也仍會出現(xiàn)泄漏。因為，盡管表面非常良好，但總是存在著極其細微的能生成足以通過空氣流的泄漏通道的表面缺陷。汽缸密封可采用博科思高溫密封劑，博科思高溫密封劑已經(jīng)在西門子渦輪機上用了50多年(1952年與西門子合作研發(fā))。博科思高溫密封劑是一種單組份、膏狀密封劑，是一種工業(yè)用途優(yōu)質(zhì)密封劑，適用于對光滑、平整密封

41、面(對接接頭)的溫度和壓力情況要求高的工況。尤其適用于密封金屬接頭：蒸汽輪機和燃氣輪機、壓縮機、泵、外殼、法蘭接頭等。博科思耐高達900的熱蒸汽、氣體，熱、冷水，輕質(zhì)燃油、潤滑劑，原油及天然氣。密封面及接頭處極好的粘著力可確保耐壓高達250巴(255kg/cm2)的壓力。我們可以發(fā)布一個對于產(chǎn)品應用在蒸汽渦輪機和燃氣渦輪機機加密封面(對接接頭)10年的擔保，但要基于產(chǎn)品的正確使用和行業(yè)規(guī)定的維修。博科思不是一種危險物質(zhì)。艦船用燃氣輪機艦船動力裝置主要有：蒸汽動力裝置、柴油機動力裝置、核動力裝置、燃氣動力裝置和聯(lián)合動力裝置。前兩種裝置發(fā)展得比較早，廣泛應用于各類艦船，后面三種，系近十多年來迅速發(fā)

42、展起來的新型動力裝置。艦船燃氣輪機動力裝置是指以燃氣輪機為主機的全燃化動力裝置。它自五十年代末期起，尤其是六十年代中期以來，已得到了極其廣泛的應用。功率總數(shù)日益增長，裝艦使用范圍日益擴大，已由快艇發(fā)展到了護衛(wèi)艦、導彈驅(qū)逐艦、巡洋艦和直升機航空母艦等，可謂是舍我其誰。燃氣輪機作為軍艦動力的優(yōu)勢在軍艦動力方案選擇上，燃機輪機的主要競爭對手是艦用柴油機和艦用蒸汽輪機，但是由于燃氣輪機先天優(yōu)勢與軍艦動力系統(tǒng)性能要求更為吻合，燃氣輪機成為了各國軍艦動力系統(tǒng)發(fā)展的唯一選擇。老牌海軍強國如美國海軍、英國海軍、日本海上自衛(wèi)隊的主力水面作戰(zhàn)艦只早已完成動力燃氣輪機化。燃氣輪機第一個優(yōu)勢是功率密度極大。一般情況下

43、，同等功率的燃機體積是柴油機的三分之一到五分之一，是蒸汽輪機的五分之一到十分之一左右。這是由于燃氣輪機本身精巧的連續(xù)轉(zhuǎn)動熱力學循環(huán)結(jié)構(gòu)造成的，體積小、功率大，非常適合軍艦分艙小、航速要求高的特點。燃氣輪機的第二個優(yōu)勢是啟動速度快。雖然燃機的轉(zhuǎn)速是三種動力系統(tǒng)中最高的，但是由于整個轉(zhuǎn)子十分輕巧，在啟動機幫助下在1-2分鐘就可以達到最高轉(zhuǎn)速。而柴油機由于轉(zhuǎn)子運動源于活塞的往復，加速較慢，蒸汽輪機更是“反應遲鈍”，整個系統(tǒng)達到最高功率輸出可能需要長達一小時的時間。而啟動速度，對于軍艦的戰(zhàn)時出動和反潛作戰(zhàn)時加減速性能有著直接的影響。燃氣輪機第三個優(yōu)勢是噪聲低頻分量很低。由于燃氣輪機本身處于高速穩(wěn)定轉(zhuǎn)動

44、當中，產(chǎn)生的噪聲更多是高頻嘯聲。而柴油機的活塞往復產(chǎn)生了大量低頻機械振動噪聲，恰好迎合了海洋容易傳播低頻噪聲的特點，導致軍艦容易被敵方聲納探測。所以柴油機動力尤為不適合給反潛軍艦作動力系統(tǒng)。自研燃機尚未裝備我國艦用燃氣輪機研發(fā)的起步并不算晚。根據(jù)“中國艦用燃氣輪機總師訪談錄”的介紹，1958年我國開始著手研發(fā)計劃的具體組織實施，決定成立南、北方兩個聯(lián)合設計組，先開展大、中、小三型機組的可行性論證和方案設計。1959年底，前蘇聯(lián)向我國轉(zhuǎn)讓了M-1艦用燃氣輪機技術(shù)，我國對該機組進行了以技術(shù)練兵為目的的仿制工作。僅用了11個月，上海輪機廠就完成了該型燃機的首臺樣機制造。不過由于各種原因，仿制樣機經(jīng)過

45、3年才排除大量故障通過驗收試驗。后來該型燃機在一艘高速炮艇上進行了試驗并且裝備了部隊。1964年完成設計的6000馬力燃機組是我國第一次自行設計研制的艦用燃機，但是由于研制周期過長加之原裝配對象計劃調(diào)整未能裝備部隊。與世界上其他國家主要依靠航空發(fā)動機改燃機不同，我國由于航空發(fā)動機水平落后，采取的是改進和專用研制并舉的道路。1967年我國決定將轟六轟炸機上的渦噴8發(fā)動機改進為大功率艦載燃氣輪機，這是我國首次進行“航改燃”實踐，但是最終因為發(fā)達國家同意進口相應型號受到?jīng)_擊無果而終。后來我國一直在艦用燃機方面不斷嘗試，但是一直沒能拿出一款成熟可靠性能優(yōu)良的艦載燃氣輪機。這就是中國6艘裝備燃氣輪機的驅(qū)

46、逐艦都采用外國產(chǎn)品的原因，其中112.113兩艘驅(qū)逐艦因為受到美國禁運影響，其裝備的LM2500燃氣輪機到了使用時限也難以獲得大修。航空動力工業(yè)發(fā)展拖累艦用燃機我國在艦載燃氣輪機方面一直沒能突破技術(shù)瓶頸的主要原因有很多，既有航空動力方面的問題也有艦用燃機工業(yè)本身的體制問題。其中最主要的一個原因是我國航空動力工業(yè)缺乏長期發(fā)展規(guī)劃。我國航空動力工業(yè)像很多落后國家一樣是從仿制和修理開始的。在老大哥的幫助下，我國迅速建立起一個能夠和世界一流水平比肩的航空工業(yè)體系，但是我國并沒有為航空工業(yè)以及航空動力工業(yè)制定一個從仿制到研制的長遠發(fā)展規(guī)劃，而是將航空工業(yè)本身的任務局限于仿制、生產(chǎn)和修理，確定了以生產(chǎn)為主

47、的“遍地批量廠”發(fā)展方針。我國航空工業(yè)的運行狀態(tài)就是，仿制生產(chǎn)再仿制再生產(chǎn)，長期處于這種發(fā)展狀態(tài)下，我國航空動力工業(yè)對于現(xiàn)代航空動力系統(tǒng)的研究發(fā)展客觀規(guī)律認識極為不足。航空發(fā)動機研制沒能突破相關(guān)技術(shù)瓶頸，與航空發(fā)動機技術(shù)相通的艦用燃機更是無從談起。在2004年，中國一航開發(fā)研制的國產(chǎn)新型燃氣輪機QC185在珠海航展上首次面世。而該機就是以太行核心機為基礎(chǔ)改進的輕型燃機，不過輸出功率17兆瓦的水平也不足于我國目前發(fā)展大型水面艦艇的需要。另外，我國艦用燃氣輪機主要研制和生產(chǎn)單位存在于航空工業(yè)之外，在體制方面非常不利于航空發(fā)動機向燃氣輪機的改進工程。用于發(fā)電的主要形式簡單循環(huán)發(fā)電由燃氣輪機和發(fā)電機獨立組成的循環(huán)系統(tǒng)，也稱為開式循環(huán)。其優(yōu)點是裝機快、起停靈活，多用于電網(wǎng)調(diào)峰和交通、工業(yè)動力系統(tǒng)。目前的最高效率的開式循環(huán)系統(tǒng)是GE公司LM6000PC 輕型燃氣輪機，效率為43%。前置循