探討機燃氣輪與汽輪機潤滑油系統異常分析與處理

李家虎

山東電力建設第一工程公司

探討機燃氣輪與汽輪機潤滑油系統異常分析與處理

李家虎

山東電力建設第一工程公司

汽輪機、燃氣輪機潤滑油系統承擔機組軸系的潤滑任務，系統異常會造成潤滑油壓下降，備用油泵聯起不成功會造成潤滑油中斷，軸承失去潤滑，機組軸系振動會增大，嚴重時會引發軸瓦磨損的惡性事故。結合多起潤滑油系統故障案例進行分析，給出了潤滑油系統異常的解決方案和防范措施，對發電企業潤滑油系統缺陷排查和處理具有參考和借鑒意義。

汽輪機；燃氣輪機；潤滑油；

前言

汽輪機、燃氣輪機作為發電機組的動力部分，用于拖動發電機發電，汽輪機的動力為高溫高壓蒸汽，燃氣輪機的動力為高溫燃氣。汽輪機、燃氣輪機具有技術先進、參數高、功率大等特點，目前燃煤汽輪機發電功率已達1000 MW 以上，9F 級燃氣輪機聯合循環功率也超過了450 MW。汽輪機、燃氣輪機都和發電機連接，形成大功率發電設備，運行機組轉子的重量和慣性巨大，需要良好的軸承潤滑保證發電機組安全運行。然而大型汽輪機、燃氣輪機的潤滑油系統故障較多，原因復雜，存在的缺陷具有隱蔽性。

1、潤滑油系統的常見故障

1.1潤滑油系統的組成

大型汽輪機發電組一般設置高壓油泵、主油泵及射油器、交流潤滑油泵、直流潤滑油泵。高壓油泵在機組啟停時使用，通過射油器向主油泵入口和潤滑油系統供油，也是主油泵的備用泵。主油泵安裝于主機前的軸承箱內，由汽輪機主軸拖動，具有壓力高、流量大的特點。高壓油泵或主油泵的高壓油通過射油器降壓、增加流量后向各軸承供油。輔助油泵在機組啟動或停運階段供油。直流潤滑油泵作為最后一道防線，在上述設備不能正常工作時啟用。

大型汽輪發電機組的高壓油泵、主油泵、交流潤滑油泵、直流潤滑油泵均為離心泵。主油泵與主軸相連，為臥式布置，因離心泵不具有自吸功能，來油由主油箱內的射油器供給。如果運行中射油器故障，會造成主油泵斷油，無法形成供油循環，同時也會中斷潤滑油的供給。交流潤滑油泵由電機拖動，可以在主油泵故障情況下供給潤滑油，也可以在機組停運時作為盤車用潤滑油。直流油泵在交流潤滑油泵故障時啟用。由于設備結構原因，燃氣發電機組不設主油泵， 一般只設置交流潤滑油泵和直流潤滑油泵。

2、潤滑油系統故障的解決方案

上述潤滑油泵故障原因均為油泵蝸殼內部積存空氣，造成油泵啟動后不能建立油壓，一般采取加裝排空氣孔或增加排空管的方法來解決。對立式油泵而言，潤滑油液面高于葉輪內部葉片形成密閉流道時，才會在泵輪轉動時因離心力作用形成連續的油流，并在泵輪出口形成油壓，頂開油泵出口逆止門向系統供油。為保證潤滑油能夠順利排出，一般采取以下措施：

（1）潤滑油泵排空孔應位于蝸殼上部，對應蝸殼內部腔室的最高點，保證蝸殼內部空氣排出。如果排空氣孔位置較低，如低于油泵葉輪上翼緣位置，蝸殼頂部的空氣無法排除，泵輪的離心力不能形成連續流道，造成泵輪甩出的油在內部擾動，斷續排出，使油壓出現波動。

（2）為保證油泵空氣排出通暢，必須保證油泵泵殼排空孔徑滿足在靜置狀態下空氣正常排出的要求，油泵泵殼開孔應大于10 mm，防止空氣孔在運行中堵塞，如果開孔過小，會導致潤滑油由于張力而堵塞排空氣孔，導致空氣不能通暢排出。對于油泵泵殼排空氣孔后部設置有較長管路的，應加大排空氣管的直徑，一般應大于15 mm，并定期檢查。

（3）定期進行油泵的切換試驗，驗證交、直流潤滑油泵是否工作正常。新版《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》在防止汽輪機、燃氣輪機軸瓦損壞事故部分明確指出：汽輪機的輔助油泵及其自動裝置，應按運行規程要求定期進行試驗，保證處于良好的備用狀態。機組啟動前輔助油泵必須處于聯動狀態。機組正常停機前，應進行輔助油泵的全容量啟動試驗。根據潤滑油泵異常分析，需要將潤滑油泵切換試驗、啟停試驗過程中油壓的建立時間作為試驗的重要對象。按常規的試驗方法，在啟動潤滑油泵后，如果油壓不正常，可以連續試驗多次，如能夠恢復正常則不進行處理。然而，實際上如果潤滑油泵在第1 次啟動中不能快速建立油壓，第2 次啟動恢復正常，一般是油泵中存有空氣造成的，如不進行處理，則可能在運行潤滑油泵故障時油壓建立滯后，成為斷油燒瓦事故的重大安全隱患，必須引起足夠重視。

（4）在防止立式潤滑油泵進空氣的防范措施中，補充外置式臥式潤滑油泵作為備用也是可行的。外置油泵具有檢修方便的特點，但也要考慮臥式離心泵的工作特性，潤滑油泵蝸殼上部也要裝設排空氣管道，并保證其暢通。

3、潤滑油系統的新要求

新版《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》對汽輪機、燃氣輪機油系統提出了更多的要求，尤其是針對潤滑油系故障頻發的情況，采取了加入潤滑油儲能器設備等第三油源作為防護的措施。加裝儲能器作為機組潤滑油泵故障的備用油源，旨在針對目前潤滑油系統的缺陷，避免潤滑油系統異常時多臺潤滑油泵均不能有效防止斷油燒瓦事故的發生。如果能保證潤滑泵工作正常，備用泵能夠正常啟動并建立油壓，也是能夠滿足安全運行要求的。這就需要在日常工作中加強設備管理，及時發現和處理設備使用中出現的問題，做好以下幾點。

（1）建立潤滑油系統油泵的運行和試驗臺帳。首先要保證在試驗規程要求的條件下進行試驗，熟悉操作步驟；其次要對試驗過程進行詳細的記錄和分析，對交、直流潤滑油泵事故聯起試驗、啟停試驗中油壓建立的時間、壓力情況進行詳細記錄，并進行對比。

（2）提高潤滑油系統設備可靠性。部分主機廠配套的潤滑油系統設備外委其他單位代工制造，制造加工過程中容易造成重要部件的遺漏，如果主機廠質量監督不到位，會將事故隱患轉移給用戶。

（3）提高發電廠檢修和運行人員的技術水平。加強潤滑油系統知識的培訓，提高分析處理問題的能力，能夠正確分析判斷機組潤滑油系統存在的異常并及時解決。

結語

潤滑油系統是大型汽輪機、燃氣發電機組的重要輔助設備，其可靠性直接關系到機組的安全運行。據不完全統計，國內近20 年因潤滑油系統故障引發的斷油燒瓦重大設備損壞事故達30 多起，損失巨大。針對大型汽輪機、燃氣輪機潤滑油系統離心式潤滑油泵的常見故障進行分析，提出了解決方案和防范措施，對發電企業潤滑油系統缺陷的排查和處理具有參考和借鑒意義。

［1］王磊.汽輪機組潤滑油泵的故障分析［J］.黑龍江電力，2013，35 （1）：76-78.