燃氣輪機潤滑油系統分析計算

摘 要：本文對某重型燃氣輪機潤滑油系統進行了分析，對系統主要設備的特性進行了研究，進一步對系統的流量、壓力進行了計算。

關鍵詞：燃氣輪機；潤滑油系統；分析計算

Abstract： In this paper lube oil system of Gas Turbine is analyzed. The characteristic of the main components is researched. Further， the important parameters of the system are calculated.

Key words： Gas turbine， Lube oil system， Analytical calculation

前言

在燃氣輪機發電機組的眾多輔助系統中，潤滑油系統是非常重要的子系統，該系統向燃氣輪機、發電機提供壓力、溫度符合要求的、過濾后的清潔潤滑油，在潤滑油壓不足或油溫過高時，燃氣輪機/發電機機組將會緊急停機以保護發電機組。因此，針對燃氣輪機潤滑油系統，研究其主要設備特性，進行定量的分析計算，是極為必要的。

1 系統及主要設備描述

潤滑油系統是閉合環路系統，系統的流動通道描述如下：潤滑油泵從潤滑油箱將油吸入，再通過油冷卻器、溫度控制閥、過濾器、壓力調節閥，然后進入燃機軸承、發電機軸承以及盤車、密封設備，最后通過回油管線回到潤滑油箱。潤滑油箱內裝有供燃氣輪機/發電機機組運行所需的、充足的潤滑油。潤滑油箱內部保持一定的微負壓，可將軸承的油煙吸入，再通過油煙分離器排到大氣。圖1是某重型燃氣輪機發電機組的簡化潤滑油系統圖。

1.1 油泵

潤滑油泵為立式離心葉片泵，潤滑油系統安裝有三個潤滑油泵：兩個交流主油泵，其中一個在線使用，一個作為備用油泵，另設置一個直流事故油泵。如果運行中的主油泵供油壓力不足，備用主油泵將會自動啟動。如果軸承供油管線壓力低于設定的最小值或交流電源失電的情況下，事故潤滑油泵將會自動啟動向軸承供應潤滑油。

1.2 油冷卻器及溫度控制閥

系統配置有兩臺100%負荷的板式冷油器，用于潤滑油的冷卻，在冷油器的出口處設置有一個氣動三通溫度控制閥，用于控制流經冷油器的流量和旁通流量，以維持合適的油溫。

1.3 過濾器

潤滑油過濾器為雙聯式，10μm全流量過濾器，其間安裝有一個輸送閥。運行期間一臺過濾器運行，另一臺備用。在過濾器運行切換期間，為平衡過濾器壓力，安裝有連通管。排放管道可將剩余的氣體連續送回潤滑油箱。

1.4 壓力調節閥

在過濾器下游安裝有結構為彈簧裝載、薄膜啟動的調節閥，用于在正常運行情況下，維持穩定的軸承潤滑油供油壓力。

1.5 支持軸承和推力軸承

分別位于進氣端和排氣端的兩個2瓦塊可傾瓦式徑向支持軸承支承燃機的轉子。兩個巴氏合金瓦或瓦墊支承在經過淬火的球面銷上。該機構提供了正確的軸承間隙和轉子對中。軸承的兩端均有浮動油封，使潤滑油保持在軸承中。這種油封通過控制經過軸承的油量來保持所需要的油壓。

2 計算方法

在潤滑油系統圖的基礎上，根據主要設備的特點，進行整個系統壓力、流量聯算。圖2為潤滑油系統的液壓原理圖。

2.1 環形縫隙流

潤滑油在支持軸承中的流動，屬于環形縫隙流，在不考慮轉子偏心的情況下，可以進一步認為是同心環形縫隙流。圖3反映的即是同心環形縫隙動。

式中：q-流量，m3/s；D-轉子在軸承擋油環處的直徑，m；h-間隙，m；△p-孔口前后壓力差，Pa；μ-動力粘度系數，Pa.s；L-縫隙長度，m。

2.2 節流孔板

對于潤滑油系統中的節流孔板流動，可以歸結為淹沒出流的孔口流動，其流量計算公式為：

式中：q-流量，m3/s；Cd-流量系數；△p-孔口前后壓力差，Pa；A-孔口面積，m2；ρ-密度，kg/m3。

3 計算結果

以上述燃氣輪機潤滑油系統作為分析對象，采用上述計算方法，對主油泵、調壓閥、孔板、支持軸承等設備進行了計算。

3.1 計算輸入條件

3.1.1 主油泵Q-P曲線

3.1.2 其他輸入參數

3.2 計算結果

4 結論

本文對某重型燃氣輪機潤滑油系統及主要設備進行了描述，并對系統主要設備的液壓特性及計算方法進行了研究，在此基礎上，進一步對系統的流量、壓力等參數進行了定量的分析計算，得到了準確、可靠的計算結果。

參考文獻

[1]燃氣輪機運行維護手冊.

[2]燃氣輪機軸承圖紙.

[3]魏喜新.液壓技術手冊[M].上海科學技術出版社.

作者簡介：李菁（1975-），女，四川綿竹人，大學學士學歷，工程師，從事燃氣輪機輔助系統設計工作。