汽轮机组的发展及对油品的需求

汽轮机机组大型化后.因轴承摩擦耗功所产生 汽轮机机组大型化后 因轴承摩擦耗功所产生 的热t增大 油品老化加快;同时参数提高后 增大， 的热 增大，油品老化加快 同时参数提高后 .转子裸被带走的热 较小型机组大，而机组 转子裸被带走的热t较小型机组大 转子裸被带走的热 较小型机组大， 检修周期要求延长， 检修周期要求延长，对长寿命汽轮机油的 使用提出了要求。 使用提出了要求。 *现代大容量汽轮机机组的系统油的循环倍率 现代大容量汽轮机机组的系统油的循环倍率 有增加趋势， 有增加趋势，油品在油箱中逗留的时间缩 短了.油箱沉积杂质 水分、 油箱沉积杂质、 短了 油箱沉积杂质、水分、分离空气的功 能减弱.对油品的破乳化性能 对油品的破乳化性能、 能减弱 对油品的破乳化性能、空气释放性 能等提出了更高的要求。 能等提出了更高的要求。
各阶段汽轮机经济性比较(背压 表 各阶段汽轮机经济性比较 背压 4.9kPa )
Table Economy comparaison of steam t in different periods
汽轮机技术阶段 常规先进亚临界 常规超临界 常规超临界 高效超临界 高效超临界
汽轮机进汽参数 MPa/ C/ C 16.7/538/538 24.2/538/56 24.2/566/566 24.5/600/600 30/600/600
汽轮机机组的发展及其对油品的需求
一、概述
• 汽轮机是一种以水蒸汽为工作介质， 汽轮机是一种以水蒸汽为工作介质， 将其热能转换为机械能的旋转式动力 机械。 机械。自1884年第一台有实际意义的 年第一台有实际意义的 多级反动式汽轮机问世以来， 多级反动式汽轮机问世以来，汽轮机 已走过了120多年的发展历程。 多年的发展历程。 已走过了 多年的发展历程
• 近年来，投运的参数最高的高效超临界汽轮机为装 近年来， 于日本橘湾电厂的2号机组 号机组， 于日本橘湾电厂的 号机组，功率为 1 050MW，初 ， 参数为25.1 MPa、600 ℃，再热汽温为 再热汽温为610 ℃[2]， 参数为 、 ， 以及装于德国Lübeck电厂的 电厂的425 MW机组，初参数 机组， 以及装于德国 电厂的 机组 再热汽温为607 ℃ 为30 MPa、590 ℃，再热汽温为 、 俄罗斯目前正在开发二次中间再热机组， 俄罗斯目前正在开发二次中间再热机组，今后计划 研制功率为800～1 000 MW，参数为 研制功率为 ～ ，参数为31.5 MPa、 、 650/650 ℃的汽轮机，同时将研制单机功率等级为 的汽轮机，同时将研制单机功率等级为1 600 MW的汽轮机 的汽轮机。 的汽轮机
• 从2003年开始，我国电力市场进入超速发 年开始， 年开始 展阶段，仪幻MW机型逐渐成为市场主力机 展阶段，仪幻 机型逐渐成为市场主力机 且有向1以刀 以刀MW更高等级、参数发展 更高等级、 型，且有向 以刀 更高等级 的趋势。如东汽-日立型超超临界 日立型超超临界600MW级 的趋势。如东汽 日立型超超临界 级 汽轮机机组，东汽一日立型超超临界1戊旧 汽轮机机组，东汽一日立型超超临界 戊旧 MW汽轮机机组等。东汽一日立型超超临界 汽轮机机组等。 汽轮机机组等 汽轮机机组的设备及参数见表，及图1、 汽轮机机组的设备及参数见表，及图 、图 2为东汽一日立型超超临界 为东汽一日立型超超临界6OOMW和 为东汽一日立型超超临界 和 1000MW、效率高、转速 由于汽轮机具有单机功率大、效率高、 运转平稳、单位功率制造成本低、 高、运转平稳、单位功率制造成本低、使用 寿命长等优点， 寿命长等优点，汽轮机在现代工业中得到了 广泛的应用。 广泛的应用。汽轮机是现代工业中重要的动 力机械。 力机械。汽轮机的主要用途是在燃料电站和 核电站中用作带动发电机的原动机。目前， 核电站中用作带动发电机的原动机。目前， 全世界有75%以上的发电量由蒸汽轮机电站 全世界有 以上的发电量由蒸汽轮机电站 所提供。 所提供。
汽轮机润滑系统的作用以及 对润滑油的要求 • 汽轮机因其用途重要，制造精密，对运行 汽轮机因其用途重要，制造精密， 的安全性提出了较高的要求， 的安全性提出了较高的要求，其中润滑油 系统的可靠性尤为受到关注。 系统的可靠性尤为受到关注。汽轮发电机 厂一般要求使用的汽轮机油应符GB11120 厂一般要求使用的汽轮机油应符 汽轮机油国家标准的要求。 一89L一TSA汽轮机油国家标准的要求 一 汽轮机油国家标准的要求
• 日本 年代开始由美国引进并发展超临界机 日本60年代开始由美国引进并发展超临界机 是目前世界上超临界机组发展最快、 组，是目前世界上超临界机组发展最快、水 平最高的国家之一。以三菱、东芝、 平最高的国家之一。以三菱、东芝、日立等 公司为代表的制造业， 公司为代表的制造业，也将发展高效超临界 汽轮机参数的计划类似的分为三个阶段， 汽轮机参数的计划类似的分为三个阶段，第 一阶段24.5 MPa、600/600 ℃已完成。第二 已完成。 一阶段 、 阶段计划采用31.4 MPa、593/593/593 ℃参 阶段计划采用 、 第三阶段则采用更高的34.5 MPa、 数。第三阶段则采用更高的 、 649/593/593℃的汽轮机初参数 ℃的汽轮机初参数。
*优良的粘温性和适当的粘 优良的粘温性和适当的粘 要在轴颈和轴瓦之间形成具够承载能力的润 滑油膜.孺要润具有优良的粘温性和适当的 滑油膜 孺要润具有优良的粘温性和适当的 粘度。 粘度。 *优良的低温操作性 优良的低温操作性 为满足机组冬季启动的铸要.求汽轮机油低温 为满足机组冬季启动的铸要 求汽轮机油低温 时仍具有良好的性及粘温性。 时仍具有良好的性及粘温性。
汽轮机正常运行对润滑油的要求
*良好的破乳化性 良好的破乳化性 汽轮机油在使用过程中易混入水分.使油品乳化而生成 汽轮机油在使用过程中易混入水分 使油品乳化而生成 乳化液，且油水不易分离.造成油品的润滑性降低 造成油品的润滑性降低， 乳化液，且油水不易分离 造成油品的润滑性降低， 同时加速润滑油的氧化变质。因此， 同时加速润滑油的氧化变质。因此，要求汽轮机油 具有良好的破乳化性。 具有良好的破乳化性。 *优良的空气释放性 优良的空气释放性 汽轮机油系统回油部分处于微负压状态， 汽轮机油系统回油部分处于微负压状态，这就为空气 的进入创造了条件。随同空气进入的灰尘、水分、 的进入创造了条件。随同空气进入的灰尘、水分、 报浮的杂质易造成油品变差。同时， 报浮的杂质易造成油品变差。同时，进入的空气破 坏了介质的连续性和不可压缩性.严重时会造成汽轮 坏了介质的连续性和不可压缩性 严重时会造成汽轮 机油系统断油事故。因此， 机油系统断油事故。因此，汽轮机油要有优良的空 气释放性。 气释放性。
*优异的抗氧化安定性及热稳定性 优异的抗氧化安定性及热稳定性 汽轮机油运转周期长，易与空气、 汽轮机油运转周期长，易与空气、蒸汽和金属 接触发生氧化反应， 接触发生氧化反应，生成的酸性物质和沉淀物 易腐蚀零件。因此， 易腐蚀零件。因此，要求汽轮机油具有优异的 氧化安定性和热稳定性。 氧化安定性和热稳定性。 *优良的抗泡沫性 优良的抗泡沫性 汽轮机回油时对油箱液面的冲击以及油泵运转 时对油的作用产生的泡沫易使空气进入油中， 时对油的作用产生的泡沫易使空气进入油中， 也易使超声波液位计产生虚假液位。因此， 也易使超声波液位计产生虚假液位。因此，汽 轮机油要有优良的抗泡沫性。 轮机油要有优良的抗泡沫性。
随普汽轮机的发展.汽轮机用油的重要性也逐 随普汽轮机的发展 汽轮机用油的重要性也逐 渐被认识，对油品也提出了更高的要求: 渐被认识，对油品也提出了更高的要求 *随着先进的数字式电液调节系统 随着先进的数字式电液调节系统(OEH)的应 随着先进的数字式电液调节系统 的应 用，由于抗燃油纯电调系统的工作压力大 大提高，提升力得到有效保证.其在大型机 大提高，提升力得到有效保证 其在大型机 组中得到了较普遍的使用。 组中得到了较普遍的使用。控制用油的独 立性和抗燃油的使用， 立性和抗燃油的使用，最大限度消除了油 质的影响和火灾隐息。 质的影响和火灾隐息。但抗然油的徽毒特 性的环保问题越来越受到人们的重视。 性的环保问题越来越受到人们的重视。因 此，无毒环保型替代用油应是研究方向。
• 蒸汽轮机电站除作为单纯的发电站之外， 蒸汽轮机电站除作为单纯的发电站之外， 还有热、电联供的热电站， 还有热、电联供的热电站，以及近年来不 断增建的始气轮机一蒸汽轮机联合循环电 此外，汽轮机因能变转速运行， 站。此外，汽轮机因能变转速运行，还被 广泛用于大型化肥和石油化工行业直接驱 动各种泵、风机和压缩机， 动各种泵、风机和压缩机，以及用来驱动 大型舰船的螺旋桨等。 大型舰船的螺旋桨等。
高效超临界汽轮机的发展情况
• 世界上诞生的首台超临界机组是由美国 世界上诞生的首台超临界机组是由美国GE 公司生产的125 MW高效超临界机组，机组 高效超临界机组， 公司生产的 高效超临界机组 初参数为： 初参数为：31 MPa、621/566/538 ℃。目 、 前参数最高的高效超临界机组为美国西屋 公司制造的双轴325 MW机组，初参数为 机组， 公司制造的双轴 机组 34.3 MPa、649 ℃，一次、二次再热汽温 一次、 、 均为566 ℃。这2台机组均于 台机组均于1959年投运 均为 台机组均于 年投运
汽轮机净热耗 基准 ~1.8% ~2. 6% ~4.2% ~5.2%
7745 ~7607 ~7545 ~7419 ~7343
超超临界参数是火电机组的发展
• 根据热力学的计算，采用超临界参数提高效 根据热力学的计算， 率的得益是非常明确的。 率的得益是非常明确的。目前阶段超超临界 参数26.25 MPa，600℃/600℃汽机的热耗（ 参数 ， ℃ ℃汽机的热耗（ 相对） 相对）比亚临界 16.7 Mpa，538℃/538℃可 ， ℃ ℃ 下降约4%， 下降约 ，与常规超临界参数 相比汽机 24.2MPa，538℃/566℃相比，汽轮机热耗 ， ℃ ℃相比， 相对）可下降约2.5%，相应热效率则分别 （相对）可下降约 ， 个百分点， 提高约 1.77个百分点和 1.1个百分点，发电 个百分点和 个百分点 克和7克左右 煤耗分别降低 12克和 克左右 克和 克左右。
• 汽轮机的发展是一个容量从小到大，参数、热效率 汽轮机的发展是一个容量从小到大，参数、 由低到高，热力系统、总体结构由简单到复杂， 由低到高，热力系统、总体结构由简单到复杂，技 术不断发展，安全、可靠、清洁、 术不断发展，安全、可靠、清洁、自动化要求越来 越高的过程。汽轮机的工作条件为高温、 越高的过程。汽轮机的工作条件为高温、高压和高 转速，其制造与发展涉及多个部门和学科领域， 转速，其制造与发展涉及多个部门和学科领域，其 中包括高强度耐热合金钢、优质大型铸锻件、 中包括高强度耐热合金钢、优质大型铸锻件、高效 率叶型和长叶片的研制、 率叶型和长叶片的研制、数按加工和焊接技术的应 以及热力学、流体力学、强度。 用，以及热力学、流体力学、强度。动、自动控制 计算机技术、测试技术的研究等。因此， 、计算机技术、测试技术的研究等。因此，汽轮机 是一种比较精密的重型机械。当前， 是一种比较精密的重型机械。当前，汽轮机的最大 单机功率已经发展到双轴1300MW和单轴 和单轴1200MW 单机功率已经发展到双轴 和单轴 等级，而核电站汽轮机的最大单机功率则已达到 等级， 1550MW的水平。 的水平。 的水平
汽轮机润滑系统的主要作用
1、向汽轮发电机组的各个轴承与盘车 、 提供润滑油。 装t提供润滑油。如在汽轮发电机组的 提供润滑油 滑动轴承中， 滑动轴承中，当汽轮机转子高速转动 时，在轴颈和轴瓦之间产生具有足够 承载能力的润滑油膜， 承载能力的润滑油膜，形成液体摩擦 ，从而起到润滑作用。
2、向转子联轴器提供冷却油。在汽轮机油循环 、向转子联轴器提供冷却油。 时，轴承高速运转中产生的热量通过系统的冷油 器被及时带走，对机组起到散热冷却作用。 器被及时带走，对机组起到散热冷却作用。 3、向调节保安部套提供压力油和安全油。用于 、向调节保安部套提供压力油和安全油。 调速系统的汽轮机油参与传递压力， 调速系统的汽轮机油参与传递压力，以及调速系 统的工作。向发电机氢密封空侧提供密封用油。 统的工作。向发电机氢密封空侧提供密封用油。 4、为顶轴装里提供充足的油源，以满足机组启 、为顶轴装里提供充足的油源， 动、停机过程中盘车暖机和均匀降温时顶起转子 的需要。 的需要。 5、具有油品的净化与储存功能 、