一   水電站用油的種類及作用

1. 水電站的用油種類

根據設備用油的要求和條件，水電站的用油主要分為潤滑油和絕緣油兩類。

1）潤滑油

潤滑油按照使用對象的不同又分為汽輪機油、機械油、空壓機油、潤滑脂等四種。

（1）汽輪機油（原稱透平油）:調速器和水輪機主閥壓油裝置液壓操作用油、推力軸承油槽和發(fā)電機上下導軸承油槽以及油潤滑的水導軸承油槽用油均為此類油。

（2）機械油:機械油的粘度較大，用于機組輔助設備機械潤滑，如電動機、起重機和水泵等潤滑用油。

（3）空壓機油:供空氣壓縮機潤滑用。還具有活塞和氣缸壁間的密封作用。

（4）潤滑脂（俗稱黃油）:供機組輔助機械的滾動軸承、兩支點端蓋式臥軸機組滾動軸承潤滑用。

2）絕緣油

根據使用對象不同，絕緣油分為變壓器油、斷路器油兩種。

（1）變壓器油:供機組電力設備絕緣和散熱用，主要是變壓器及電流、電壓互感器等。

（2）斷路器油:供油斷路器絕緣、消弧用。

2.油的作用

1）汽輪機油的作用

機組汽輪機油的主要作用為潤滑、散熱及液壓操作用。

（1）潤滑作用

油在機組的運行件與約束件之間的間隙中形成油膜，以潤滑油膜內部的液態(tài)摩檫，代替固體之間的干摩檫，從而減少設備的磨損和發(fā)熱，延長設備的使用壽命，提高設備的機械效益和安全運行。

（2）散熱作用

（3）液壓操作

2）絕緣油的作用

機組絕緣油主要用于電氣設備的散熱、消弧和絕緣。

（1）散熱作用

（2）絕緣作用

（3）消弧作用

二. 油的質量標準

為了使機組的各種設備處于良好運行狀態(tài)，對油的性能和成分有嚴格的要求。表3.1為國家規(guī)定的常用汽輪機油和絕緣油質量標準，現將其中部分指標介紹如下。

1  粘度

液體質點受外力作用后相對移動時，分子間產生的阻力稱為粘度。油的粘度分為動力粘度、運動粘度和相對粘度。動力粘度和運動粘度又叫絕對粘度。

對汽輪機油來說，粘度大時，容易附著在金屬表面，形成油膜，這是有利的；不利的是粘度過大會增加磨檫阻力，流動性差，散熱作用不良。因此，要選用粘度合適的汽輪機油。一般地說，在軸承面?zhèn)鬟f壓力大和轉速低的設備中使用粘度較大的油，反之，使用粘度較小的油。

為便于流動散熱，絕緣油的粘度應更小一些。

2  凝點

油品失去流動性的最高溫度稱為凝固點。當油品達到凝固點后，不能在管道和設備中流動，還會使?jié)櫥偷挠湍な艿狡茐?。對于絕緣油，也會大大減弱散熱和滅弧作用。故在寒冷條件下使用的油品，要求有較低的凝固點。

3 閃點

在一定條件下加熱油品，使油的溫度逐漸增高，油的蒸氣和空氣混合后，遇火呈現蘭色火焰并瞬間自行熄滅（閃光現象）時的最低溫度，稱閃點。閃點反映了油中是否含有較多沸點低易揮發(fā)的碳氫化合物。閃點低的油品，特別是絕緣油易引起燃燒和爆炸。規(guī)定汽輪機油的閃點用開口閃點測定器測定，絕緣油的閃點用閉口閃點測定器測定。

4酸值:中和質量為1g油中含有的有機酸所需氫化鉀數量為油的酸值（或酸價），以mgKOH/g表示。

酸能腐蝕金屬和纖維，同時酸和有色金屬接觸能形成皂化物，妨礙油在管道內的正常流動，將低油的潤滑性能。因此，酸值越低越好。油品在使用過程中，酸值會因油的氧化作用而逐漸升高，并帶來很多不良影響，故酸值是衡量油劣化程度的一個重要指標。當運行中的絕緣油酸值超過0.03mgKOH/g時，即需要處理或更換。

5抗氧化安定性:抗氧化安定性是指油品在較高溫度下，抵抗和氧發(fā)生化學反應的性能。

油品氧化后，會生成有機酸、膠質和瀝青狀物質。有機酸會使酸值增加，膠質和瀝青狀沉淀物可能堵塞油路和過濾器，影響設備正常運行。因此要求油品抗氧化安定性要高。通?？寡趸捕ㄐ允峭ㄟ^測定氧化后沉淀物的含量和氧化后酸值來衡量的。

6破乳化時間

水與油一起攪拌能形成乳濁液。如果停止攪拌后，短時間內，油能離析出來并達到完全分層，則說明油抗乳化性能好。并將此時間（以min計）定為破乳化時間。潤滑油乳化后，粘度增高，產生泡沫，使機械雜質不易沉淀，析出的水分還能破壞油膜，影響潤滑效果，加速部件破損，同時也會加速油的氧化。

7水溶性酸或堿:油品中若含有無機酸或堿，將使與油接觸的金屬部件受到腐蝕，并加速油的劣化。

8機械雜質:機械雜質指油脂中所含灰塵，金屬屑、纖維物、砂粒和結晶鹽類等固體物質。

9透明度

10水分

對于新的絕緣油和汽輪機油不允許包含水分。但在運行中，水分可能由外界混入或由油氧化生成，將給設備帶來不良的影響，必須加以重視。

    油的絕緣強度是表征油絕緣性質的一項指標，通常以浸入試油中相距一定距離電極的最小擊穿電壓表示。絕緣油中含有水分時能使絕緣強度降低，如果油中含有1/100000的水分，就可以使油的絕緣強度由50kV降低到18kV。當絕緣油中有水分和固體雜質同時存在時，使油的絕緣強度下降得更大。

汽輪機油中混入水分時，不但會形成乳化，而且還會加速油的劣化，造成油的酸值增大、油泥沉淀物增多和對金屬的腐蝕。

三、油的劣化及其防止措施

1 油的劣化

    水輪發(fā)電機組設備用油在貯存與運行過程中，由于密封不嚴與運行中各種因素的影響，油中產生了水分，出現了雜質，增高了酸價，油中沉淀物增多，油的組成及性質發(fā)生了變化，改變了油原來的物理和化學性質，致使設備的安全經濟運行得不到保證。機組用油發(fā)生的這種變化，稱為油的劣化。

    油劣化的性質與程度，取決因素有多種：新油組成成分和原有油的質量；油運行的方式和工作條件；油在運行過程中處于某種因素作用下的時間長短等。

    油劣化的危害決定于油劣化時的生成物及其劣化程度：對于劣化時產生的溶解于油中的有機酸，增大油的酸價，腐蝕金屬和纖維，加快油的劣化；對于劣化時產生不溶解于油中的油泥沉淀物，在油冷卻器附近或油箱及管道和閥門等處，將大大妨礙油的散熱及循環(huán)，使管道中循環(huán)油量減少，導致操作水輪機導葉或主閥時，開關動作不靈，直接影響運行的安全；對于高溫下運行所產生的氫和碳化氫等氣體，將與油面的空氣相混合成為爆炸物，對設備運行更是危險，應嚴加注意。

2 油劣化的原因及防止措施

    油劣化的根本原因是油在高溫下和空氣中的氧起了化學反應，油被氧化了。氧化后的油酸價增高，閃點降低，粘度增加，顏色加深，并有膠質狀油泥沉淀物析出。這不但影響了油的潤滑和散熱作用，還會腐蝕金屬，使操作系統(tǒng)失靈。

    促使油加速氧化的因素有以下幾方面：

2.1 水分

    水分混入油后，造成油的乳化，促進油的氧化，從而增加油的酸價和腐蝕性。水分從下列幾方面進入油中：略   

防止措施：應將用油設備密封，與空氣隔絕，注意冷卻水壓不宜過高，防止油冷卻器管滲漏。

2.2 溫度

當油的溫度過高時，會造成油的分解、蒸發(fā)和炭化，降低閃點，加速油的氧化。

油溫升高將加速油的氧化，因為溫度升高時，油吸收的氧氣量增加，氧化作用隨著加快。

油溫升高將降低油的閃點，因為油吸收的空氣量與溫度成正比例，高溫時吸氣，低溫時排氣。高溫時吸入空氣中的氧與油進行氧化，所以排出氣體中氧氣已減少，而且?guī)в屑淄椋蚨档土擞偷拈W點。

油溫升高的原因是設備運行不良造成的，如機組過負荷，冷卻水中斷，油面過低或因軸承摩擦表面之間的潤滑油膜被破壞而產生干摩擦等。由于機組安裝不好，運轉時擺度過大，機組運轉條件不良而產生空化和振動等，都會影響機組油溫升高。

防止措施：運行時保持油溫在規(guī)定范圍內，如溫度過高，應開大冷卻水管的閥門，加強油的冷卻；同時應檢查機組運轉是否正常，如負荷是否過高，機組擺度和振動是否過大，水輪機是否產生空化等。

2.3 空氣

空氣中含有的氧和水分，會引起油的氧化?？諝庵猩沉：蛪m灰狀礦物質自然降落，會增加油中機械雜質。油和空氣除直接接觸外，還可以泡沫形式接觸。泡沫使油與空氣接觸面積增大，氧化速度加快。泡沫產生的主要原因是：

防止措施：設備的注油和排油管口應低于油面，運行人員加油速度不能太快，避免因油的過大沖擊帶入空氣。

2.4 天然光線

含有紫外線的天然光線對油的氧化可起媒介作用，使油渾濁，質量降低。經天然光線照射后的油，在無日光照射的地方，劣化還會繼續(xù)進行。

防止措施：要避免與日光長時間接觸。

2.5 電流

電流通過油時，會對油進行分解，使油劣化，顏色變深，并生成油泥沉淀物。如發(fā)電機轉子鐵芯所產生的軸電流，通過軸頸后穿過軸承的油膜。

防止措施：搞好發(fā)電機的絕緣，在軸承座上加絕緣墊防軸電流流通。

2.6 其他因素

除以上五種因素影響油的劣化外，金屬的氧化作用，充油設備安裝和檢修后清洗不干凈留有贓物，以及油容器使用的油漆不當等因素，均會加劇油的劣化。

因此，運行中接受新油，貯存凈油、向用油設備充油以及對油進行監(jiān)督時，應注意控制兩個因素，即油的水分和溫升。

四、油的凈化與再生

根據機組用油劣化變質程度的不同，劣化后的油可分為污油和廢油兩種。輕度劣化或僅被水分和機械雜質污染的油稱為污油；深度劣化的油稱為廢油。污油的處理采用簡單的機械凈化方法可使用，稱油的凈化；廢油的處理必須通過化學或物理化學的方法，才能使油恢復原有性質，稱油的再生。

1  油的凈化

1.1 澄清法

污油較長時間處在靜止狀態(tài)時，油中比重大的水和機械雜質便會沉淀到底部。

澄清法不能除去油中全部水分和雜質，凈化沉淀的時間長  ，而且凈化不徹底，故一般不能單獨使用這種方法處理污油。但澄清法設備簡單經濟，對油質完全不產生損害，故水電廠中應用甚為廣泛。

油澄清的速度與油的黏度和油層高度有關。油的粘度大、油層高，程度速度慢；反之則澄清速度快。適當提高油溫可以減少油的粘度，加快沉淀速度。

1.2 壓力過濾法

把油加壓通過具有能夠吸收水分和阻止一切機械雜質通過的過濾層，稱為壓力過濾。過濾層一用特制的過濾紙做過濾介質。壓力過濾的設備，稱為壓力濾油機，其工作原理:

壓力濾油機由齒輪油泵、濾油器、油槽、預過濾器、閥門等組成。濾油器是壓濾機的主要工作部件，由15～20個鑄鐵濾板和濾框組成。在濾板與濾框之間放有特制的濾紙，并用螺旋夾將濾紙、濾板、濾框壓緊，濾油時，起動油泵電動機，將污油從壓濾機進油口吸入，通過預濾器粗濾，除去較大的雜質，再進入齒輪油泵。油泵對油產生擠壓作用，迫使油流入濾油機右上角的臟油進口，然后通過濾框孔口流入兩濾油紙時，因濾紙纖維有極細小的管孔而形成毛細管作用，不僅阻止雜質通過，還能吸收油中水分。過濾后除去了臟油中水分和機械雜質，凈油通過濾油器下方的匯流管流處。當濾紙中的纖維管孔被水和雜質充滿后，過濾紙必須更換清洗，經烘干后繼續(xù)使用。

壓力濾油機的濾油質量好，能徹底消除機械雜質，但無法徹底消除水分，操作簡單，使用方便，中小型電站應用較多。但壓力濾油機的生產率不如離心濾油機高。

1.3 真空濾油法

根據油和水的汽化溫度不同，利用真空汽化將油中的氣體和水分分離的辦法稱真空噴霧濾油法。利用這種方法處理絕緣油，速度快，效果好，水電廠中應用較廣泛。

真空噴霧濾油的工作原理是：將污油用壓力濾油機輸送至加熱器加溫，當油溫升高至50～70℃時，將油壓向真空罐，通過噴嘴擴散成霧狀，此時油中的水分和氣體，在一定的溫度和真空度下被汽化，使水分和氣體從油中分離出來。再將水蒸氣和氣體用真空泵經油氣分離檔板抽吸出真空罐，使水和氣體分離出來，達到凈化油的目的。

真空濾油的操作程序為：

（1）將污油由壓力濾油機在貯油罐內循環(huán)過濾，初步清除油中雜質和水分；

（2）將初步過濾的油輸送到加熱器加熱，然后壓向真空罐進行噴霧，使油噴成霧狀；

（3）待真空罐內油位計達1/2油量時，停一臺壓濾機或用油泵將罐內的油抽回至貯油罐，如此不斷循環(huán)，控制進入真空罐的油壓為196～294kpa，并調節(jié)出油，使進出油量平衡。

真空濾油主要用于對絕緣油的凈化處理，能在短時間內達到除水、脫氧，提高絕緣油的絕緣性能，增加絕緣電阻率，但不能消除油中的機械雜質。這種濾油方法的優(yōu)點是：速度快、質量好、效率高。對于油量較大的用油設備注油和換油，可縮短檢修時間。

2 油的再生(略)

§7.2油系統(tǒng)的設計

一 油系統(tǒng)的作用和組成:

1.油系統(tǒng)的任務

為保證機組設備的安全運行，油系統(tǒng)應完成下列任務：

（1）接受新油，并以自流或油泵壓送方式將新油送入貯油桶。

（2）貯備凈油，以供設備換用和添加。

（3）給設備充油。

（4）向運行設備添油，以彌補設備運行中油的損耗。

（5）檢修時從設備中排出污油，以自流或油泵壓送方式將污油送至污油桶（即運行油桶）。

（6）對污油桶中的污油進行凈化處理。

（7）油的監(jiān)督與維護主要任務是：分析、鑒定新油的品質；對運行油定期取樣化驗；對油系統(tǒng)進行檢查、修理和清洗。

2.油系統(tǒng)組成

正確的油系統(tǒng)組成不僅能使機組可靠與經濟地運行，從而縮短檢修時間，而且能給允許管理提供靈活方便的良好條件。油系統(tǒng)一般由以下幾部分組成。

1）油庫:油庫放置各種貯存油的油槽或油桶等貯存設備。

2）油處理室:油處理室放置各種輸油和凈油設備，中小型水電站主要有油泵、濾油機和電烘箱等。

3）油化驗室:油化驗室放置油化驗設備、儀器及藥物等，對新油和運行油進行化驗工作。

4）管網:管網是用管道把各用油設備與貯油設備連接起來，組成一個系統(tǒng)。

5）各種測量和控制元件:各種測量和控制元件，用以對機組潤滑和操作系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制，如液位信號器、示流信號器、溫度信號器和油水混合信號器等。

二.油系統(tǒng)圖

將水輪發(fā)電機組各用油設備、貯油設備、凈油設備及自動化元件用管道連接起來，表明這些設備連接和運行方式的圖，稱油系統(tǒng)圖。

制定油系統(tǒng)圖一般應遵循以下原則：

（1）能使一臺濾油機單獨地工作，并可與另一臺濾油機串聯或并聯工作。

（2）油能從任何一個貯油桶直接或經過油泵、濾油機進入任何一個用油設備或貯油桶；油也能從任何一個用油設備以上述方式進入任一貯油桶。

（3）絕緣油和汽輪機油、清油和污油的管路，盡量做到分開。

（4）經常操作的閥門應盡量集中，以便操作。在保證操作方便的基礎上，力求管件最少，管子長度最短。

（5）應能滿足保安、防火的要求。

下圖為某小型水電站的汽輪機油系統(tǒng)圖。機組設凈油桶UOT和污油桶COT，凈油桶貯備凈油，容量應大于最大機組用油量，以便及時更換劣化油和污染油。 污油桶也稱運行油桶，正常情況應為空桶，以便與凈油桶互為備用，二者容積相同。兩個油桶放在油庫中，以主供排油管引入廠房內各機組用油部位。

事故排油一般應排入專設事故油槽，但可酌情變通。不允許排入下游河道，以免污染環(huán)境。

機組使用汽輪機油部位有徑向推力軸承TB-GGB、發(fā)電機下導軸承GGB和水輪機軸承TGB、調速器油壓裝置和蝴蝶閥油壓裝置等。

主供排油管布置在廠房水輪機層下游側靠天花板處（發(fā)電機層樓板下）。

為了保證用油設備的正常運行，在吊車梁下設置重力加油箱。重力加油箱與主供油管連接充油，在運行過程中的機組用油損耗以自流方式添油。

油系統(tǒng)接受新油通過油泵注入凈油桶UOT，也可自流方式注入UOT（油車位置高于凈油桶情況）。

油系統(tǒng)運行操作程序說明，見表3-2。

表3-2     油系統(tǒng)操作程序說明

擬定系統(tǒng)圖時，在不影響主機設備安全運行的條件下，管道閥門應盡可能的少，操作應簡便。小型水電站的機組油系統(tǒng)，一般多為手動操作。向用油設備注油與添油應盡可能采用自流形式。

絕緣油系統(tǒng)圖的擬定與汽輪機油系統(tǒng)圖基本相同，只是絕緣油用戶主要在廠外，用油設備少，系統(tǒng)圖應更簡單。

三  油系統(tǒng)設備選擇

1.機組用油量估算

機組用油量決定油系統(tǒng)規(guī)模，用油量計算應以用油設備的制造廠家給的資料為準。油系統(tǒng)總用油量按下式計算：

V=ZV1+V2+ZV3                                  （3-2）

絕緣油用油總量亦可按（3-2）計算，只要按一臺變壓器和油開關的用油量代入式中V1、V2、V3即可。

2.油系統(tǒng)設備選擇原則

1）貯油設備

汽輪機油和絕緣油各設兩個油桶，即凈油桶和污油桶。容積按最大設備充油量的1.1倍，加上全部設備45天的添油量。事故油槽容積為兩油桶容積之和。

重力加油箱容積為0.5～1.0 m3，但不小于ZV3。

2）油凈化設備

一個電站設一臺壓力濾油機，絕緣油、汽輪機油共用。壓力濾油機生產率按容量最大一臺機組的用油量在4～6h內凈化，或在12～18h內濾清最大一臺變壓器用油量確定。

3）油泵

油泵是接受新油、設備充油、排油和凈化時使用的輸油設備，一般采用齒輪油泵，結構較簡單，維護方便，價格便宜。

油泵生產率應能在2～4h內充滿一臺機組或在6～8h時充滿一臺變壓器為標準確定。

小型水電站一般設一臺油泵。油泵揚程應能滿足輸送高程要求。

4）管道

宜采用無縫鋼管和有縫鋼管，連接管采用軟鋼管、耐油橡膠管和軟膠管。

主供油管和排油管按經驗選取。一般，壓力輸油管徑25～50㎜，自流排油管徑50～100㎜，小型機組輸油管徑多用40～50㎜。通向事故油槽管徑不小于100㎜。油管不宜采用鍍鋅鋼管。

四  油系統(tǒng)布置原則

1.油庫

汽輪機油庫一般布置在水輪機層副廠房中或安裝間下面。絕緣油庫多布置在廠外主變壓器附近，可為露天。室內油庫油桶間距離不小于0.8m，桶墻間距離不小于0.75m；室外油庫的上述距離不小于1.5m。油桶前通道不小于1.5m。

2.油處理室

油處理室應與油庫相鄰，管道和閥門沿墻布置，閥門距地面高度1.0～1.5m，離墻0.2m。設備間距離不小于1.5m ，設備距墻不小于1.0 m 。壓力濾油機與油泵不宜固定。油桶事故排油閥應裝在油處理室。油處理室應設6～8m²濾紙烘箱專用間。

3.管道

供排油管應與氣、水管路一并考慮，一般沿水輪機層上下游墻或水輪機層頂板布置。

五  油系統(tǒng)保安防火要求

1.油庫防火距離要求

（1）油庫與鄰近建筑物防火距離不小于12～14m。（2）露天油庫與廠區(qū)公路路基邊緣距離不小于10m。

2.油庫建筑防火要求

（1）廠內油庫及油處理室隔墻應為防火墻，油庫設兩個門，門應向外開。制門材料耐火極限1.5h。

（2）廠內油庫及油處理室門應設攔油檻，檻高以最大油桶油量漫地不外溢為準。

3.事故排油、貯油桶及通風照明要求

（1）事故排油時間不得超過11min，一般為10min，事故排油管直徑不小于100mm，事故排油閥應能在油庫外控制。（2）直徑大于3m的油桶上應設固定消火設備。油處理室應放制化學滅火器。

（3）油庫及油處理室照明應為防爆燈。

（4）室內油庫及油器具室每小時換氣三次；處理室為五次；油化驗室為三次。

§7.3  油系統(tǒng)的運行監(jiān)督與維護

為保證水電廠機組設備安全經濟運行，避免油類迅速劣化而發(fā)生設備事故，運行中必須對機組設備用油進行監(jiān)督與維護。

一 油系統(tǒng)的監(jiān)測

監(jiān)測目的:減緩油的劣化,保證設備的可靠運行

促使油劣化的因素:

減緩油劣化的措施:1～6

二 油質的監(jiān)測:

1 接受新油

水電廠新油一般由油槽車或油桶送至安裝場。視電廠油庫位置，采用自流方式或用油泵將新油送至貯油罐。運到的新油，均應按絕緣油和汽輪機油的標準進行全部試驗。

3.2 向用油設備充油或添油

新裝機組或大修后機組，投入運行前均需充油。正在運行的機組，由于蒸發(fā)或管件等設備密封不嚴漏損時，加速油的劣化。

3.3 運行中油的監(jiān)督與維護

機組運行過程中，運行人員應經常對設備用油進行觀察，并取油樣化驗分析，防止水分和雜質混入油中。油中的水分和雜質過多或油溫過高，應及時分析研究，找到原因，從速處理。應及時掌握油質量的變化情況，定時取油樣：新油及運行第一個月內，每隔10天取樣化驗一次；運行一個月后，每隔15天取樣化驗一次。當設備事故時，應進行簡化，研究事故原因，并對可否繼續(xù)使用作出判斷。

3.4 油庫存油的監(jiān)督與維護

為了保證運行設備的及時添油和機組事故時更換凈油，油庫內應有足量存油，并必須進行經常檢查。檢查內容為油質是否合乎標準，油量檢查必須經過簡化，新油和污油均須進行。污油應經過濾機過濾，保證貯油罐或油槽的清潔。

三 油溫的監(jiān)測

油溫應該按規(guī)程控制在一定范圍內:油溫過高,油易劣化; 油溫過低,油粘度增大;一般透平油≤45℃, 絕緣油≤65℃

故障情況:1 冷卻水中斷,軸承工作不正常,導致油溫升高;

         2冷卻水過大或滲入油中,導致油溫迅速降低.

四、油系統(tǒng)的檢查、修理和清洗

為了掌握機組用油設備的現狀是否正常，應及時對油系統(tǒng)進行檢查。發(fā)現不正常應及時處理。如管道接頭處漏油、油冷卻器漏水、用油設備中油泥沉淀、金屬及碎紙和棉紗等雜質混入油中等。及時掌握用油設備運行和油的變化規(guī)律，便可根據這些規(guī)律制訂油的運行操作規(guī)程。

機組油系統(tǒng)的檢查、修理工作應做到經?；员３衷O備隨時處于良好狀態(tài)。為保證設備的安全運行，應定期對用油設備、輸出設備、凈化設備和存油設備進行清洗。在輸送新油與凈油前，用油設備與輸油管道必須經過嚴格清洗，以免設備與管道中殘存的油泥、水分和機械雜質等污染新油和凈油。