發電機組潤滑油泵故障分析及處理

劉養浩

（福建晉江天然氣發電有限公司，福建晉江362251）

發電機組潤滑油泵故障分析及處理

劉養浩

（福建晉江天然氣發電有限公司，福建晉江362251）

通過對9FA燃氣—蒸汽聯合循環機組潤滑油泵故障現象的分析，指出安裝、調試中對油系統的改進，導致油系統管路特性偏離設計值，是造成油泵軸承失效損壞的原因。采取相應改進措施后，運行驗證情況良好。

燃氣輪機；交流潤滑油泵；軸承故障

0 前言

某燃氣電廠一期4×350 MW單軸燃氣—蒸汽聯合循環機組，燃氣輪機型號PG9351FA，汽輪機為D10優化型三壓、再熱、雙缸下排汽，發電機采用靜態勵磁，全氫冷卻方式。余熱鍋爐采用三壓再熱、自然循環、臥式布置，美國NOOTER/ERIKSEN公司提供技術支持。

4臺機組的潤滑油系統由美國GE公司設計，主要由油箱、2臺交流潤滑油泵、1臺直流油泵、1臺直流密封油泵、冷油器和油煙風機等部件組成，承擔燃氣輪機、汽輪機和發電機的8個支持軸承的冷卻、潤滑工作。機組正常運行時，2臺主輔交流油泵互為備用，直流油泵作為異常情況下安全停機時使用，直流密封油泵單獨用于發電機氫系統的密封供油。由于潤滑油系統和密封油系統公用1只油箱，且供、回油系統有許多共用部分，潤滑油系統故障也會造成密封油系統停運，發電機氫系統就要排氫。對于每天啟停的機組，潤滑油系統故障會嚴重地影響整個機組的安全、可靠運行。交流潤滑油泵如果失去備用，機組就不能在第二天正常啟動，因為一旦出現在役設備故障，機組將被迫停機。

4臺機組的交流潤滑油泵是德國allweiler泵，屬單級液下長軸離心泵，泵軸上的軸承均采用單列向心深溝球軸承，泵的軸向推力由電機的下軸承承擔，電機與泵力的功率傳遞通過安裝在聯軸器上的彈性墊塊實現。

1 故障現象

（1）1號機組試運期間，潤滑油泵A電流大，泵的上軸承溫度達120℃，軸端運行異常并冒煙。

（2）2號機組試運行時，潤滑油泵A啟動后運行不到30 s，電機下軸承溫度高、電機電流明顯增大、軸端運行發出異聲并冒煙。

（3）1號機組輔助潤滑油B泵體上軸承溫度高達110℃、運行中發出異聲并損壞。

（4）1機組潤滑油B泵電機下軸承轉動異常、電流明顯增大而損壞。

圖1 泵上軸承損壞

2 原因分析

（1）上軸承。解體泵組檢查發現，泵的損壞主要是上軸承高溫燒壞（圖1），軸承卡簧脫離卡槽，軸承壓蓋移位，泵軸下竄，軸承保持架損壞。泵體上軸承失效是由于潤滑脂干涸，軸承在高溫狀態下潤滑條件惡化、滾珠磨損加劇，同時滾珠擠壓造成了軸承的保持架損壞，判斷造成軸承卡簧脫離卡槽的原因是滾珠擠壓或泵軸實際軸向推力過大。

（2）下軸承。解體檢查電機下軸承發現潤滑脂充足，但滾珠磨損嚴重（圖2），判斷是軸向推力過大造成，因為電機下軸承承擔著電機和泵組總軸向推力的疊加作用，當泵組向下軸向推力超出軸承的許可承載能力時，會加劇滾珠磨損，滾珠損壞后會使軸承架損壞導致軸承失效。

（3）聯軸器。檢查電機與泵體的聯軸器彈性墊塊，發現有聯軸器爪撞擊的印痕（圖3），分析認為從廠家供應的模塊中，泵和電機為一體化安裝，就位后需要對泵和電機重新找中，但現場的起吊設施簡陋，環境照明不足，在組裝中電機對輪撞擊聯軸器彈性圈造成變形。

3 失效機理及改進措施

3.1 失效機理

（1）特性曲線。將油泵、油管路、油箱、各種軸承、密封瓦及管路作為一個體系來看，可以簡化為油泵特性和管路系統特性兩類，如圖4所示。在機組設計階段，油泵的工作點為A點，但經過安裝、調試和油系統改進后，油管路系統的特性曲線上移，油泵工作點由A點移至B點，使油泵出口壓力升高，葉輪向下的軸向推力增大，油泵向下的軸向推力也增加，但因油泵與電機的軸向力傳遞由彈性圈完成，在整個油泵啟停周期中，軸向力并不是100%傳遞，使油泵上軸承承受了較大的向下軸向推力，加劇了軸承的損壞，同時使電機下軸承的軸向推力增加，導致磨損增加、壽命縮短。

圖2 電機下軸承損壞

圖3 聯軸器彈性圈變形

（2）影響管路特性曲線的因素。①為加快油循環、縮短系統調試的時間，在各臺機組的油系統管路上加裝了臨時濾網裝置，168 h試運后該裝置除濾網拆除外一直存留，使管路阻力系數增加。②機組調試期間，1#，3#軸承出現較大振動，其中1X的最大峰—峰值接近跳機值（0.225 mm），為降低的振動，將各軸承的進油油壓降到許可范圍內的較低值，同時將1#，3#支持軸承的頂部間隙在許可條件下進行了有限的縮小，也使管路阻力系數增加。③機組商業運行期間，曾出現過4#，5#，6#瓦振動增大的情況，5#瓦還出現過油膜振蕩問題，為此縮小了各瓦的頂部間隙，也會使管路阻力系數微增加。

圖4 油泵特性與管路特性曲線示意

3.2 改進措施

（1）改換電機和泵的潤滑脂品牌和型號，采取耐高溫的潤滑脂，如選擇SKF的LGHP2潤滑脂，能夠在150℃的高溫條件下正常運行，并定期對各軸承進行加油脂維護。

（2）在泵體上軸承下原有的密封槽上加裝油氈，防止潤滑脂流失。

（3）更換泵體上軸承的品牌和型號（單列深溝球軸承6314C3），采用SKF公司的單列角接觸軸承（7314BECBM），并保持新軸承外部尺寸與原軸承尺寸一致，軸承本身能承受一定的向下軸向推力，可減小電機下軸承承受的向下軸向推力負載。

（4）盡量避免現場拆卸電機，如必須拆除時，應仔細安裝、找中心，同時改善工作環境，如有足夠的操作空間、維護良好的起吊設施和充足照度的照明等，確保電機與泵體對中良好，對輪彈性墊處于良好狀態。

4 改進效果

改進后，機組運行時實測電機下軸承溫度87℃，泵體上軸承的實測溫度56℃。一周后再次實測，電機下軸承溫度78℃，泵下軸承64℃，且泵組的振動、噪聲和電機電流均無異常變化。將此改進措施全面推廣至其余3臺機組，4臺機組全部實施改進后運行5年期間，各交流潤滑油泵和電機的運行正常。

〔編輯李波〕

TK263.8+6

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.22