汽輪機潤滑油系統直流事故油泵聯啟后無法停運的原因分析及對策

楊永斌

（陽城國際發電有限責任公司，山西 晉城 048102）

某電廠一期工程總裝機容量為2 100 MW(6×350 MW)，6臺機組的汽輪機均由德國西門子公司生產，其型號為K30-40-16、N30-2×10，為反動式單軸雙缸、雙排汽、亞臨界、一次中間再熱、節流調節凝汽式汽輪機。每臺機組的汽輪機潤滑油系統均配有2臺交流潤滑油泵和1臺直流事故油泵。其中，2臺交流潤滑油泵在正常運行時一用一備，直流事故油泵則是在交流潤滑油泵切換時、故障時聯啟補充油壓，或者當機組發生事故、交流潤滑油泵失去時為保證機組安全停運而使用。這2種油泵的具體參數見表1，潤滑油系統如圖1所示。

表1 潤滑油泵參數

1 設備故障情況

(1) 2011-06-19，對4號機組低壓備用電機進行定期絕緣(II段)測試。在測量42主機潤滑油泵絕緣時(需要給42主機潤滑油泵停電)，直流事故油泵因42交流潤滑油泵(以下簡稱交流油泵)停電時發故障報警而聯啟。42交流油泵絕緣測量完畢后送電列備，手動停運直流事故油泵，但主機潤滑油系統立刻發“CP019＜320 kPa”報警。通過油系統聯鎖聯啟42交流油泵和直流事故油泵，待油壓正常后延時5 s，42交流油泵自動停運(注：因為此時41交流油泵為預選泵，42為非預選泵，故油壓正常后非預選泵自動停運)。此時再次停運直流事故油泵，仍發“CP019＜320 kPa”報警。再次聯啟42交流油泵和直流事故油泵，仍然無法停運直流事故油泵。由于潤滑油泵油壓低為汽機主保護，因此沒再繼續試停。隨后，聯系熱工人員對CP019壓力開關進行校對，發現該壓力開關的壓力定值漂移為340 kPa。重新整定CP019壓力開關定值為320 kPa后，手動停運主機直流事故油泵，仍然出現前面的現象，無法停運直流事故油泵。此后，將“2臺交流潤滑油泵同時運行，油壓正常后延時5 s停運未預選油泵”的邏輯修改為“延時20 s”，然后手動改交流油泵預選(注：改預選時，先是2臺交流油泵同時運行，油壓正常后停未預選泵)。2臺交流油泵同時運行，在20 s內立即手動停運主機直流油泵，然后20 s后未預選的41交流油泵自動停運，這次未發油壓低報警，主機直流事故油泵安全停運。當時，4號機冷油器后的潤滑油溫48.1 ℃，母管油壓349 kPa，交流油泵出口壓力483 kPa。在直流事故油泵啟動后，母管油壓逐漸升至399 kPa，交流油泵出口油壓也已升至502 kPa。

(2) 2011-07-01，1號機組汽機2號軸瓦溫度高達101℃。為了控制軸瓦溫度，準備將主機潤滑油冷油器切換手柄切至中間位，使2個冷油器并列運行，以降低潤滑油溫。切換前潤滑油溫50 ℃，潤滑油母管油壓350 kPa。在將切換手柄切至中間位的初期，同樣發出“CP019＜320 kPa”報警。交流油泵和直流事故油泵聯啟，待油壓正常后未預選的交流油泵自動停運，在手動停運直流事故油泵時，同樣出現直流事故油泵無法停運的現象。隨后，保持1臺預選交流油泵和直流事故油泵同時運行，冷油器切換手柄位于中間位，待冷油器后油溫降至47 ℃、潤滑油母管油壓升至379 kPa后，再次手動停運直流事故油泵，停運正常。

圖1 潤滑油系統示意

2 故障原因分析

(1) 夏季來臨后，潤滑油溫會隨著環境溫度的升高相應升高，當冷油器入口潤滑油溫高于溫控閥的設定溫度后，溫控閥會自動調節，使通過冷油器的油量增加，且油溫越高，冷油器側的過油量越大，不經冷油器的熱油越少，進而使油系統的阻力增加，導致冷油器后的潤滑油母管油壓相對減小。

(2) 由圖1可以看出，直流事故油泵的出口直接與冷油器和油濾網后的潤滑油母管連接。因此，直流事故油泵啟動后，潤滑油母管油壓升高，進一步增加了交流油泵的供油阻力，造成交流油泵的出口壓力CP001相應升高，而且直流事故油泵的出口逆止門開度越大其出力越大，潤滑油母管油壓和交流油泵出口油壓升高也就越多。

(3) 直流事故油泵啟動后，由于供油阻力增加造成交流油泵的出力會有所下降，因此當停運直流事故油泵后，冷油器后的潤滑油壓下降，交流油泵的出力立即增加；但由于潤滑油溫偏高，溫控閥使大量的潤滑油要經過阻力大的冷油器側，因此冷油器后的潤滑油母管油壓的升高就需要一定的時間，再加上之前油溫高時潤滑油壓會相應偏低，極易在停運直流事故油泵時發潤滑油壓低報警導致直流事故油泵無法停運。

(4) 直流事故油泵停運時，其出口逆止門(由于卡澀或受力面小)關閉不及時，部分潤滑油會通過逆止門的開度造成回流泄壓，也會造成冷油器后的潤滑油母管油壓下降。

3 處理措施

(1) 油壓低聯啟交、直流油泵后，要及時復位交、直流油泵和各相關聯鎖子回路的報警，并檢查確認油泵預選與運行泵一致，確保備用油泵能夠正常聯啟，防止主機的供油中斷造成停機事故。

(2) 夏季進行交流油泵定期測絕緣和定期切換冷油器時， 應避開白天高溫時段和機組高負荷時段，防止工作時聯啟直流事故油泵后無法正常停運。

(3) 定期測絕緣或定期切換冷油器使直流事故油泵聯啟后停運時，應提前暫時關閉冷油器油側排空門，以提高潤滑油母管油壓，待相應工作結束且直流事故油泵安全停運后再將冷油器油側排空門恢復至原開度。

(4) 當直流事故油泵聯啟后無法正常停運時：

① 首先聯系熱工人員校對主機潤滑油系統相應油壓開關是否有偏移，以確保油壓開關測量準確；

② 在未采取措施之前，保持直流事故油泵運行，避免多次手動停運直流事故油泵，防止直流事故油泵短時多次啟停出現故障，進而造成事故；

③ 保持直流事故油泵和1臺交流油泵同時運行，將主機冷油器切換手柄切至中間位，使2個冷油器同時并列運行，以提高供油量和冷油器后的潤滑油母管油壓。待油溫下降、油壓升高趨勢穩定后手動停運直流事故油泵；

④ 若采取以上措施后仍無法正常停運直流事故油泵，就要采取上述4號機組的處理方法：保持直流事故油泵和1臺交流油泵同時運行，將“2臺交流油泵同時運行油壓正常后的延時5 s停運未預選泵”修改為“延時20 s”，然后手動改交流油泵預選，在這20 s內手動停運直流事故油泵，注意控制好手停事故油泵的時間，使直流事故油泵和交流油泵的停運間隔5～10 s，以降低油泵停運瞬間對油壓的影響。

(5) 利用停機機會對交、直流油泵出口逆止門的開關靈活度進行檢查，保證其能夠靈活開關。

隨著機組運行時間的增加，許多原本未出現問題的系統和設備將會由于老化和磨損出現各種不同的問題。應針對不同的設備類型，進行全面的危險點分析，以做到防患于未然。同時，還應利用每次機組停運的機會對正常運行中無法處理的設備進行仔細的檢查，排除各種可能出現的問題，保證設備的安全、穩定運行。