1 000 MW超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油系統(tǒng)故障診斷

喬會君，劉占輝，趙紅君

(1.鄭州市鄭東新區(qū)熱電有限公司，河南 鄭州 450000；

2.河南省電力公司電力科學(xué)研究院，河南 鄭州 450052)

1 概述

某1 000 MW超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油系統(tǒng)主要由主油泵、渦輪泵、交流油泵、啟動油泵、直流油泵等組成。其中，主油泵由汽輪機(jī)直接驅(qū)動，交流油泵和啟動油泵由交流電機(jī)驅(qū)動，直流油泵由直流電機(jī)驅(qū)動，渦輪泵由油渦輪驅(qū)動，這些油泵均為離心泵。

機(jī)組正常運(yùn)行時，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動主油泵，從主油泵流出的潤滑油一部分經(jīng)過節(jié)流閥后流經(jīng)驅(qū)動渦輪泵，另一部分流經(jīng)旁通閥，兩路油混合到一起，經(jīng)冷油器調(diào)整油溫后供給各個軸承、頂軸油系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)等。渦輪泵在油渦輪的驅(qū)動下為主油泵提供潤滑油，具體情況如圖1所示。

圖1 汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)示意

在機(jī)組正常啟動、停止和盤車狀態(tài)下，交流油泵為軸承、頂軸油系統(tǒng)及發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)等供油。在失去廠用電或交流油泵故障時，直流油泵提供潤滑油，確保機(jī)組安全停機(jī)。由于主油泵布置在18 m汽機(jī)平臺，潤滑油油箱布置在4 m夾層，啟動主油泵無法形成自吸，渦輪泵也無法為其提供潤滑油，此時啟動油泵為主油泵提供潤滑油；當(dāng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，渦輪泵正常運(yùn)行時，啟動油泵即可停止運(yùn)行。

新機(jī)組或潤滑油系統(tǒng)調(diào)整過的機(jī)組，應(yīng)根據(jù)需要調(diào)整節(jié)流閥、旁通閥和溢流閥，使?jié)櫥蛪毫Α⒅饔捅贸隹趬毫爸饔捅萌肟趬毫_(dá)到機(jī)組正常運(yùn)行的要求。

2 故障特征及分析

2.1 故障特征

調(diào)試期間，該機(jī)組首次啟動，當(dāng)機(jī)組升速至額定轉(zhuǎn)速后，工作人員對其進(jìn)行潤滑油壓力調(diào)整。發(fā)現(xiàn)無論如何調(diào)整節(jié)流閥、旁通閥和溢流閥，只要啟動油泵停止工作，主油泵出口壓力即從1.83 MPa驟降至0.27 MPa，主油泵進(jìn)口壓力由0.22 MPa驟降至0。

2.2 故障分析

初步分析認(rèn)為，造成該故障的可能原因為：

(1) 主油泵無法正常工作；

(2) 渦輪泵故障無法正常工作；

(3) 套裝管道存在泄漏或堵死；

(4) 逆止閥安裝方向錯誤或不起作用等。

在機(jī)組啟動升速過程中，主油泵出口壓力隨著汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速增大從0.125 MPa逐漸升高。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1 500 r/min時，主油泵出口壓力0.54 MPa；當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速3 000 r/min時，主油泵出口壓力1.83 MPa。主油泵在3 000 r/min時與1 500 r/min時，潤滑油通過主油泵后壓頭升高比例為(1.83-0.125)/(0.54-0.125)，約為4。根據(jù)離心泵壓頭與轉(zhuǎn)速的平方成正比關(guān)系，判斷主油泵工作壓力正常。此外，隨著汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速增大，潤滑油壓力明顯變大，交流潤滑油泵電流從123 A降至94 A，交流潤滑油泵出力降低，說明主油泵出力隨轉(zhuǎn)速的增大而增大，已經(jīng)為機(jī)組提供潤滑油。上述分析表明：主油泵工作正常，且主油泵出口逆止閥(5)及油渦輪旁通閥正常。

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速從1 500 r/min升至3 000 r/min時，啟動油泵電流從95 A降至71 A，啟動油泵出力大幅降低。啟動油泵停止前，主油泵可正常工作，這說明渦輪泵出力逐漸增大，為主油泵提供了一定的潤滑油，即在啟動油泵停止前渦輪泵也可正常工作。油渦輪節(jié)流閥工作正常，否則渦輪泵將不能正常工作。

如果油系統(tǒng)套裝管道存在內(nèi)漏，會導(dǎo)致潤滑油大量泄漏，啟動油泵停止時將造成主油泵或油渦輪無法正常工作。機(jī)組啟動前，同時汽輪機(jī)升速至3 000 r/min后啟動油泵停止前，潤滑油壓力能夠調(diào)整到正常值，說明渦輪泵、直流油泵、啟動油泵至軸承潤滑油供油管路不存在問題。機(jī)組啟動前，啟動油泵啟動后，主油泵入口壓力可達(dá)0.19 MPa，說明啟動油泵出口至主油泵入口潤滑油管路不存在泄漏問題。因此，不能排除的可能存在泄漏的管路有：主油泵出口至油渦輪以及渦輪泵出口至主油泵入口(啟動油泵前)。

此外，當(dāng)渦輪泵出口逆止閥(1)安裝方向不正確時，啟動油泵停止后，暫無設(shè)備為主油泵提供潤滑油，主油泵出口壓力將降至0，潤滑油壓力也會降低，主油泵將不再為油渦輪提供動力，渦輪泵也將停止工作。

當(dāng)啟動油泵出口逆止閥(4)不起作用時，啟動油泵停止后，渦輪泵供給主油泵的潤滑油將從啟動油泵進(jìn)口處泄漏，造成主油泵供油不足，無法正常工作。

3 檢查方案及故障處理結(jié)果

根據(jù)故障特征及分析結(jié)果，工作人員決定停機(jī)對潤滑油系統(tǒng)進(jìn)行檢查。由于潤滑油管路為套裝管路，供油管安裝在回油管中間，管道檢查工作量相對較大。根據(jù)由易至難的檢修次序，首先放空潤滑油箱潤滑油，對啟動油泵出口逆止閥和渦輪泵出口逆止閥進(jìn)行檢查；然后檢查渦輪泵至主油泵入口供油管路有無泄漏或堵死；最后檢查主油泵出口至油渦輪管路有無泄漏。

在檢查渦輪泵出口逆止閥時發(fā)現(xiàn)，該逆止閥安裝方向不正確。為了進(jìn)一步排除故障，對啟動油泵做了進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)該逆止閥安裝方向正確，且能正常工作。渦輪泵出口逆止閥裝反，完全符合該機(jī)組潤滑油系統(tǒng)故障特征，潤滑油管路存在內(nèi)漏的可能性大大減小。此外，檢查潤滑油套裝管路工作量很大，且檢查后需要長時間濾油，才能使?jié)櫥偷挠唾|(zhì)達(dá)到機(jī)組工作需要，因此決定不對潤滑油管路進(jìn)行檢查。

檢修結(jié)束后，機(jī)組沖轉(zhuǎn)前，因渦輪泵出口逆止閥的作用，減少了啟動油泵供主油泵入口潤滑油的泄漏，啟動油泵電機(jī)電流降至61 A。

機(jī)組汽輪機(jī)升速至1 500 r/min時，啟動油泵電機(jī)電流、交流潤滑油泵電機(jī)電流、潤滑油壓力和主油泵出口壓力分別為68 A、119 A、0.20 MPa和0.58 MPa。與檢修前相比，啟動油泵和交流潤滑油泵電機(jī)電流分別降低了27 A和4 A，潤滑油壓力基本沒有變化，主油泵出口壓力增大0.04 MPa。

機(jī)組汽輪機(jī)升速至3 000 r/min后，啟動油泵電機(jī)電流、交流潤滑油泵電機(jī)電流、潤滑油壓力和主油泵出口壓力分別為58 A、93 A、0.21 MPa和1.8 MPa。與檢修前相比，啟動油泵和交流潤滑油泵電機(jī)電流分別降低了13 A和1 A，潤滑油壓力和主油泵出口壓力基本沒有變化。

在潤滑油壓力調(diào)整過程中，停止啟動油泵后，潤滑油壓力、主油泵出口壓力基本沒有變化，說明檢修后系統(tǒng)恢復(fù)正常。由此可見，渦輪泵出口逆止閥(1)安裝方向錯誤是潤滑油系統(tǒng)不能正常工作的根本原因。交流潤滑油泵停止后，潤滑油壓力由0.21 MPa降至0.10 MPa，交流潤滑油泵聯(lián)鎖啟動。開大旁通閥及節(jié)流閥后，主油泵入口壓力由0.14 MPa調(diào)整為0.098 MPa，主油泵出口壓力由1.8 MPa降至1.5 MPa；交流潤滑油泵停止后，潤滑油壓力下降為0.16 MPa，滿足機(jī)組的運(yùn)行需要。

4 結(jié)束語

機(jī)組潤滑油系統(tǒng)故障是因渦輪泵出口逆止閥安裝方向不正確引起的，經(jīng)過調(diào)整其安裝方向后，潤滑油系統(tǒng)滿足機(jī)組正常運(yùn)行的需要。

潤滑油系統(tǒng)為汽輪發(fā)電機(jī)組正常工作提供潤滑油，是汽輪發(fā)電機(jī)組最重要的系統(tǒng)之一。在設(shè)備安裝過程中應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，檢查各逆止閥的方向及管道焊接質(zhì)量是否滿足要求，盡量避免使用法蘭連接，禁止使用塑料墊、橡皮墊(含耐油橡皮墊)和石棉紙墊，并保證油管道在機(jī)組運(yùn)行時可自由膨脹，避免發(fā)生火災(zāi)、斷油燒瓦等重大事故。

1 于在鳳．汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油供油風(fēng)險分析 [J]．電力安全技術(shù)．2011(09)．

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4 于興亮．200 MW機(jī)組汽輪機(jī)潤滑油壓在線調(diào)整方法[J].西北電力技術(shù)．2005(06)．

5 李 彬．汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)主要問題分析及處理[J]．四川電力技術(shù)．2006(1)．