上汽330 MW汽輪機頂軸油母管壓力低故障分析及處理

吳學松

(南通天生港發電有限公司，江蘇 南通 226003)

隨著汽輪發電機組單機容量不斷增大，軸系重量也隨之增加，對潤滑油系統、頂軸油系統等的可靠性要求也越來越高。在汽輪機啟停階段，頂軸油系統提供的高壓油在軸頸與軸瓦油囊之間形成靜壓油膜，將汽輪發電機組轉子頂起，減少啟停機時的盤車力矩，對汽輪發電機組轉子和軸瓦起著重要的保護作用，防止轉子和軸瓦之間干摩擦造成軸瓦損壞，確保不發生低速碾瓦事故[1-5]。

1 頂軸油系統概況

電廠330 MW汽輪機組為上海汽輪機廠有限公司生產的亞臨界參數、一次中間再熱、單軸雙缸雙排汽反動抽凝式汽輪機，型號為C330-16.67/1.0/538/538。汽輪機頂軸油系統如圖1所示，頂軸油泵油源取自主汽輪機濾油器后管道，經頂軸油泵升壓后向汽輪機和發電機軸瓦供油，系統設有3臺高壓頂軸油泵，最大工作壓力為31.5 MPa，運行規程規定：停機階段當機組轉速≤600 r/min時，頂軸油泵自動開啟；開機階段當機組轉速>620 r/min時，頂軸油泵自動停運，在開停機階段頂軸油壓>4.13 MPa，方可投盤車。汽輪機頂軸油系統采用雙母管供油，母管A向3號、4號瓦供油，母管B向5號、6號瓦供油，運行方式為2臺(A、C泵)工作、1臺(B泵)備用。汽輪機軸系包括高中壓轉子、低壓轉子、發電機轉子共3段，由7道軸瓦支承(如圖2所示)，高中壓轉子側1號、2號瓦為可傾瓦，低壓轉子側3號瓦上半部為圓柱軸瓦、下半部為可傾瓦、4號瓦為圓柱軸瓦，發電機轉子側5號、6號瓦為圓柱軸瓦，在3-6號瓦設置頂軸油裝置。

圖1 汽輪機頂軸油系統

圖2 汽輪機軸系

2 頂軸油母管B壓力低故障分析及處理

2020年6月15日，自機組C修后已連續運行一段時間，受全廠發電負荷限制，機組將進行調停，期間機組運行工況良好，主機潤滑油濾油器出口油壓0.25 MPa、油溫40 ℃。為確保機組具備隨時停機條件，需進行頂軸油系統調試，檢查頂軸油系統可靠性。調試中啟動頂軸油泵B，檢查發現頂軸油母管A就地壓力表顯示5 MPa，而頂軸油母管B就地壓力表顯示無壓力，為保證頂軸油投運正常，立即展開頂軸油系統故障排查。

2.1 頂軸油進油管道堵塞

由于頂軸油泵A、B、C進油母管上設有總進口濾網，運行中一旦發生堵塞，會造成頂軸油泵A、B、C入口無流量，頂軸油泵出口也就無壓力。為驗證是否為進油管道堵塞，排除進油管道閥門閥芯脫落造成頂軸油管道堵塞的可能性，停3臺頂軸油泵，檢查頂軸油母管B就地壓力表正常，解體頂軸油泵總進口濾網，檢查發現濾網輕微臟污，用酒精清洗并配合壓縮空氣吹掃，裝復后再次啟動頂軸油泵B，頂軸油母管B就地壓力表仍然顯示無壓力，開啟頂軸油總進口濾網旁路閥，依然不見壓力表顯示有壓力，排除頂軸油總進口濾網堵塞情況。

2.2 頂軸油泵出口逆止閥故障

通過分析頂軸油系統，當頂軸油泵B出口逆止閥發生故障時，同樣會造成頂軸油母管B無壓力。為驗證這一判斷，停頂軸油泵B，切換至頂軸油泵A、C運行，在切換頂軸油泵前、后分別松頂軸油母管B就地壓力表接頭進行放空氣，可見有一定壓力的頂軸油滲出，但復緊壓力表接頭后仍未見壓力表顯示有壓力，說明頂軸油母管B內壓力較低，壓力表未能顯示出來。對比運行中3臺頂軸油泵出口逆止閥處的聲音和振動，并未發現異常，且運行中手摸B、C頂軸油泵出口逆止閥，均感覺到有一定的溫度，說明管道內一直有油流動，檢查油泵泵殼溫度正常，排除了出口逆止閥故障。

2.3 頂軸油母管B管道泄漏

在頂軸油系統運行中，如果頂軸油泵出口至軸瓦之間的供油管道存在泄漏點，會發生頂軸油母管連續泄油，頂軸油母管就難以維持穩定的高壓。結合B、C頂軸油泵出口管有一定溫度的特點，且現場檢查未發現油系統外漏，初步判斷系統存在內漏，維持頂軸油泵A、C運行，手摸頂軸油母管，發現頂軸油母管B溫度明顯高于頂軸油母管A，進一步驗證了頂軸油母管B存在內漏，且管內存在連續流動的頂軸油。結合頂軸油系統，分析判斷頂軸油母管B溢流閥(圖1中編號14)最有可能存在內漏，用聽棒仔細聽溢流閥，發現閥內存在高壓油泄漏聲音，頂軸油母管B內的高壓油連續經溢流閥泄漏回流到汽輪機主油箱。停頂軸油系統，解體溢流閥，取出彈簧和閥芯，檢查發現閥芯部分較臟，如圖3所示，彈簧上雜質較多，用清洗劑清洗干凈后裝復，單開頂軸油泵B，頂軸油母管B就地壓力表讀數穩定在5 MPa，頂軸油母管B溢流閥處的高壓泄漏聲消失。

圖3 溢流閥閥芯

3 溢流閥內漏原因分析

頂軸油系統運行過程中，當頂軸油母管壓力高于溢流閥整定壓力時，閥芯上油壓所產生的作用力大于彈簧力，溢流閥開啟泄壓；反之，當頂軸油母管壓力低于溢流閥整定壓力時，閥芯上油壓所產生的作用力小于彈簧力，溢流口在彈簧力的作用下關閉。由于頂軸油壓力高，當高壓油通過溢流閥時，受高壓油沖刷，很難有顆粒粘附在閥芯和閥座的密封面處，因此，可以排除密封面處被顆粒卡住造成密封面密封不嚴的情況?，F場檢查彈簧上附著較多的雜質，證明油系統中有硬顆粒，清洗后檢查彈簧彈力正常，未發現彈簧剛度降低情況，基本上可以排除彈簧問題。現場檢查溢流閥閥芯部分，發現閥芯外沿較臟，有較多雜質，由于閥芯與閥座內孔之間有一定間隙，若間隙處有雜質，可能會導致溢流閥動作時閥芯發生卡澀，即使在彈簧力作用下也難以正常歸位，溢流閥結構如圖4所示。綜合以上分析，可以判斷是由于頂軸油母管B內油壓超過溢流閥整定值，溢流閥在開啟泄壓后閥芯發生卡澀，未能正常歸位從而導致內漏。為避免溢流閥發生內漏，在檢修期間應檢查溢流閥是否存在卡澀及彈簧剛度降低等不正?，F象，定期拆卸進行全面清洗，整定后方可使用。在系統不具備停運條件時，也可用銅棒輕輕敲擊閥體部分，通過振動使閥芯在彈簧力作用下正常歸位。

圖4 溢流閥結構

4 結束語

通過對頂軸油系統進行調試，發現在調試過程中頂軸油母管B無壓力，經過故障分析排查，確認了頂軸油母管B無壓力是由于溢流閥內漏造成。解體清理溢流閥后，消除了內漏缺陷，使頂軸油系統恢復正常。頂軸油系統在汽輪機啟停過程中對轉子和軸瓦起著重要保護作用，頂軸油系統安全、可靠運行對機組至關重要，為保證頂軸油系統具備隨時投運條件，應加強對潤滑油油質的監測和重要設備的檢查和定期試驗，始終確保機組運行中油質合格，設備狀況可靠。