給水泵汽輪機潤滑油系統建壓慢原因分析及改進措施

摘 要：以某公司3臺660 MW機組為例，分析了給水泵汽輪機潤滑油泵在切換過程中出現的備用油泵油壓建立慢，導致潤滑油母管壓力低，易造成給水泵汽輪機跳閘的問題。通過機理分析及現場調試，找出了潤滑油泵油壓建立慢的原因，制定了相應的應對措施并實施改進，提高了發電機組運行安全性。

關鍵詞：給水泵汽輪機；油泵；油壓；潤滑油系統

中圖分類號：TK268" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2023）14-0077-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.14.019

0" " 引言

潤滑油的主要作用是為汽輪機組的軸承、推力瓦裝置等提供潤滑。潤滑油系統的正常運行，是機組安全穩定運行的決定性因素之一[1]。在檢修周期內汽輪機經過長時間運轉，其油系統極易發生故障[2]，潤滑油系統不能正常建壓是較為常見的一類問題。孫國強、喬洪勇等人通過在給水泵潤滑油系統增裝蓄能器，延遲潤滑油壓降低時間，來避免因油壓低導致給水泵跳閘[3-4]。

某公司3臺660 MW亞臨界燃煤發電機組自投產以來，給水泵汽輪機交流潤滑油泵在切換過程中會不定期出現備泵建壓慢的問題，若在跳泵過程中不能正常建壓，油泵聯鎖啟動，容易出現短時間內潤滑油壓力低于跳閘保護值的情況，造成給水泵汽輪機跳閘，導致汽包水位波動，嚴重影響機組安全運行。

1" " 系統概況

該公司每臺機組配2套汽動給水泵組，給水泵汽輪機為GE公司生產，型號DEV631153541，額定功率9 200 kW，額定轉速5 800 r/min；給水泵為荏原公司生產，型號14X14X16-4StageHDB，為多級臥式離心泵，流量1 202.3 t/h，揚程2 247.2 m。

給水泵汽輪機潤滑油系統配套有一個7 200 L油箱、兩臺型號1.5×2LV交流潤滑油泵、一臺型號2×2.5XLV直流潤滑油泵、兩臺冷油器、兩套濾網、一個油位計、一臺排油煙風機、一套壓力溫度調節閥、一套電加熱器。潤滑油采用的是SHELL TURBO T32透平油。正常工況下，一臺交流潤滑油泵運行就能滿足供油要求，另一臺做備用，直流事故油泵只在兩臺交流油泵均故障或潤滑油壓低于保護值時運行，油系統如圖1所示。

給水泵汽輪機潤滑油系統參數如下：交流潤滑油泵設計容量35 m³/h，正常運行流量18.4 m³/h，轉速2 955 r/min，電機功率11.9 kW，油泵設計出口壓力0.184 MPa；直流事故油泵設計容量0.825 m³/h，轉速3 500 r/min，電機功率3.73 kW，油泵設計出口壓力0.184 MPa。

潤滑油系統原使用日本JOMA公司生產的JOMA #32潤滑油，因為該油停產，2015年開始陸續將3臺機組給水泵汽輪機潤滑油的油種更換為SHELL Turbo T32。

在控制聯鎖保護上，備用潤滑油泵如果滿足以下任一條件自啟動：1）一臺交流潤滑油泵已運行5 s，交流潤滑油泵出口壓力仍＜414 kPa；2）運行泵發生電機電氣故障跳閘。直流事故油泵如果滿足以下任一條件自啟動：1）軸承潤滑油母管壓力＜70 kPa；2）兩臺主油泵都發生電機電氣故障跳閘。

2" " 原因分析

結合歷次檢修檢查情況分析，導致潤滑油系統建壓慢的原因主要有以下幾點：

1）潤滑油泵出口建壓慢，潤滑油系統油箱內部深度較淺，油箱內未設計有消除氣泡的濾網及擋板，結構設計較為簡單，油系統的回油口與油泵吸入口距離太近，流速較快且夾帶大量氣泡的回油，直接進入油箱后又在短時間內流至泵吸入口處，導致回油中夾帶的空氣大量積聚在備用潤滑油泵泵體內，造成備用油泵在啟動時建壓速度較慢。通過就地壓力表觀察，建壓慢的泵建壓時間在60～120 s，各臺泵之間存在較大差異。

2）給水泵汽輪機軸瓦間隙泄油大易造成潤滑油壓下降快，考慮軸瓦潤滑冷卻特性，沒有現成的改造方案，故不考慮對軸瓦進行改造。

3）油泵出口逆止閥故障不能完全關閉或關閉不嚴，也會造成油泵聯啟后建壓慢，在歷次檢修中均對油泵出口逆止閥解體檢修，確認密封面良好。

3" " 解決方案

針對備用油泵建壓慢問題，該公司在歷次機組檢修中均對給水泵汽輪機油系統進行解體檢修，在排除系統局部堵塞或泄漏的前提下，采取了相應的改進措施。

1）動態調整給水泵汽輪機潤滑油泵切換周期。在問題解決前，根據各臺油泵實際建壓情況動態調整切換周期，備用油泵建壓慢情況有所好轉。各臺泵切換周期從7天至28天不等，有較大差異。

2）優化油箱內部結構。原給水泵汽輪機潤滑油箱結構設計中，油箱回油與油泵之間雖有分隔板隔開，但因為管道布置等原因，分隔板上有大面積的孔洞，孔洞上無濾網、擋板等，油箱回油口與油泵吸入口之間近似為直通結構，會有大量夾帶氣泡的回油通過這些孔洞直接流至油泵吸入口。拆除油箱原擋板，安裝不銹鋼金屬濾網，濾網目數為60目，如圖2所示，既兼顧了泵運行時的流量，又可以有效消除回油中夾帶的較大氣泡。

3）調整油泵的吸入方式。查閱相關資料，油箱內部的氣泡是不斷上浮、不斷破裂消失的。原給水泵汽輪機潤滑油泵吸入口為直通型，吸入口向下，如圖3所示。油泵備用時，大量的氣泡通過吸入口直接進入泵體內積聚，會引起油泵啟動時建壓緩慢。為此，將油泵吸入口由直通型改為U型，吸入口由向下改為向上，減少由泵吸入口進入泵體的氣泡。在不影響油泵運行安全的前提下，小幅度增加了油泵吸入口的高度，取消了原油泵的進口濾網，如圖4所示。

4）更改油泵放氣口位置。原油泵放氣管道的引出位置設計在泵的出口管道處，低于油泵葉輪腔室位置，油泵備用時葉輪腔室內積聚的氣泡無法通過放氣管道有效排出。因此將放氣管道的引出位置改至葉輪腔室的頂部，并在葉輪腔室的內部機加工出一條倒氣槽與放氣管道相連接，如圖5所示，這樣更有利于葉輪腔室內氣泡的排放。原給水泵汽輪機潤滑油泵放氣管道出口高度在油位以下，油泵放氣口浸沒在油中，不利于泵體中空氣的排放，將其出口移至液位上部，如圖6所示，利用潤滑油箱微負壓的特性來釋放備用油泵泵體內積聚的氣體。

4" " 效果驗證

通過本次改進，機組開機后，給水泵汽輪機潤滑油泵定期切換時備用油泵均能立即建壓，已將油泵定期切換周期調整為28天，經過一年的觀察和記錄，油泵建壓已恢復正常。給水泵汽輪機潤滑油聯鎖試驗，在一臺給水泵汽輪機潤滑油泵保持運行時，就地手動停止該泵，觸發聯鎖，另一臺潤滑油泵啟動，潤滑油母管壓力未見明顯波動。

5" " 結束語

通過增裝潤滑油箱濾網，優化改進潤滑油泵吸入口及放氣管的結構形式，給水泵汽輪機潤滑油泵建壓慢的問題得到了徹底解決，消除了潤滑油壓低給水泵汽輪機跳閘的隱患，提高了機組運行安全性。

[參考文獻]

[1] 高上，李慶有.探討汽輪機檢修中油系統常見故障與應對策略[J].低碳世界，2021，11（5）：219-220.

[2] 李濤，邊技超，馬麗.給水泵汽輪機潤滑油系統油壓低問題的分析[J].電站輔機，2021，42（3）：1-4.

[3] 孫國強.給水泵汽輪機油系統故障原因分析及改進措施[J].華電技術，2018，40（11）：45-47.

[4] 喬洪勇，唐先勇.石橫電廠給水泵汽輪機油壓低跳閘原因分析及處理[J].山東電力技術，2002（2）：59-61.

收稿日期：2023-03-22

作者簡介：馬超（1987—），男，浙江寧波人，工程師，從事火電機組汽輪機專業檢修管理工作。