600 MW汽輪機(jī)油系統(tǒng)故障分析及處理

李長(zhǎng)松，唐廣通，南偉亮,劉永平，王哲

(1.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021；2.河北省電力建設(shè)第一工程公司，石家莊 050025)

1 系統(tǒng)概況

某電廠600 MW機(jī)組汽輪機(jī)油系統(tǒng)由潤(rùn)滑油、頂軸油、密封油、高壓抗燃油(EH)組成，潤(rùn)滑油系統(tǒng)主要由汽輪機(jī)主軸驅(qū)動(dòng)的主油泵、冷油器、交流潤(rùn)滑油泵、直流潤(rùn)滑油泵、高壓?jiǎn)?dòng)油泵構(gòu)成。高壓安全油回油管路上設(shè)置有隔膜閥，機(jī)組低轉(zhuǎn)速時(shí)依靠高壓?jiǎn)?dòng)油泵供油關(guān)閉隔膜閥。機(jī)組高轉(zhuǎn)速時(shí)可停運(yùn)高壓?jiǎn)?dòng)油泵，依靠主油泵供油關(guān)閉隔膜閥。頂軸油系統(tǒng)為2臺(tái)手動(dòng)伺服變量柱塞泵，1臺(tái)頂軸油泵供6個(gè)軸承，頂起高度0.02～0.12 mm。密封油系統(tǒng)為單流環(huán)形式，密封油壓要高于發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓一定數(shù)量值，以防止發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣沿轉(zhuǎn)軸與密封瓦之間的間隙泄漏，同時(shí)也要防止發(fā)電機(jī)內(nèi)大量進(jìn)油。EH油系統(tǒng)主要由2臺(tái)EH油泵，1臺(tái)再循環(huán)油泵和1臺(tái)再生油泵及濾油器、熱交換器、油箱、溢流閥、蓄能器組成。系統(tǒng)工作壓力為14 MPa，工作溫度40～50 ℃。油泵啟動(dòng)后輸出的壓力油經(jīng)過(guò)EH供油控制組件、濾油器、逆止閥及溢流閥進(jìn)入供油母管和高壓蓄能器。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的回油經(jīng)無(wú)壓回油管路和壓力回油管路返回油箱，在壓力回油管路上布置有濾油器、冷油器、低壓蓄能器和過(guò)壓保護(hù)閥。

2 潤(rùn)滑油系統(tǒng)

2.1 低壓安全油

2.1.1 故障現(xiàn)象

機(jī)組首次定速3 000 r/min，按程序停運(yùn)，在高壓?jiǎn)?dòng)油泵時(shí)，低壓安全油即隔膜閥上油壓降至零，機(jī)組跳閘。

2.1.2 故障分析

潤(rùn)滑油系統(tǒng)的工作原理是在機(jī)組啟動(dòng)前，隔膜閥上油壓由高壓?jiǎn)?dòng)油泵直接提供，機(jī)組轉(zhuǎn)速升高后，隔膜閥上油壓由主油泵出口的潤(rùn)滑油經(jīng)節(jié)流孔減壓后提供，在2個(gè)油路間采用1個(gè)逆止門進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如圖1所示。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速低時(shí)，主油泵出力不夠，逆止門被高壓?jiǎn)?dòng)油泵出口油頂住關(guān)閉；當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升高后，主油泵出力增大，主油泵出口油將逆止門頂開，低壓安全油由主油泵提供。機(jī)組跳閘后，重新啟動(dòng)高壓?jiǎn)?dòng)油泵，再次升速至3 000 r/min，檢查主油泵出口壓力正常，但高壓?jiǎn)?dòng)油泵電流和隔膜閥上油壓在機(jī)組啟動(dòng)前后沒(méi)有明顯變化，因此，作者判斷主油泵未能向隔膜閥提供低壓安全油。因低壓安全油的這條管路上只有1個(gè)節(jié)流孔和1個(gè)逆止門，而節(jié)流孔完全堵塞的可能性很小，因此，作者認(rèn)為應(yīng)是主油泵至低壓安全油的逆止門裝反了。

圖1 主油泵至低壓安全油管道

2.1.3 處理方法

因機(jī)組已經(jīng)啟動(dòng)，而逆止門在主油箱內(nèi)，因此處理這個(gè)問(wèn)題需要較長(zhǎng)時(shí)間。待機(jī)組停機(jī)后待缸溫降至120 ℃以下，停運(yùn)潤(rùn)滑油系統(tǒng)，將主油箱的油導(dǎo)入凈油箱，進(jìn)入主油箱進(jìn)行了檢查，檢查發(fā)現(xiàn)該逆止門確實(shí)裝反了。將逆止門重新裝配后機(jī)組重新啟動(dòng)，升速至3 000 r/min后停運(yùn)高壓?jiǎn)?dòng)油泵，低壓安全油工作正常。

2.2 潤(rùn)滑油泵聯(lián)鎖試驗(yàn)

2.2.1 故障現(xiàn)象

對(duì)潤(rùn)滑油泵聯(lián)鎖進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)交流潤(rùn)滑油泵跳閘聯(lián)啟直流油泵試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油母管壓力由0.14 MPa下降至0且持續(xù)2 s后才重新恢復(fù)至0.12 MPa。

2.2.2 故障分析

當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，潤(rùn)滑油母管壓力降至較低壓力(甚至為零)，即使持續(xù)時(shí)間很短，也會(huì)對(duì)軸瓦造成嚴(yán)重?fù)p壞。作者分析認(rèn)為，問(wèn)題的根源應(yīng)該出在直流油泵上，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，在直流油泵上設(shè)置了軟啟動(dòng)器裝置，該裝置的原理是通過(guò)緩慢增加電壓，使直流油泵逐漸增加出力，其目的是減少直流油泵啟動(dòng)時(shí)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的沖擊。由于直流油泵是緩慢增加出力，啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成交流油泵跳閘，導(dǎo)致潤(rùn)滑油母管壓力下降很多且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)機(jī)組的安全形成了威脅。

2.2.3 處理方法

修改軟啟動(dòng)器的參數(shù)，縮短直流油泵啟動(dòng)時(shí)間。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，最終將直流油泵啟動(dòng)時(shí)間由5 s縮短為2 s。交流油泵跳閘，直流油泵聯(lián)啟后潤(rùn)滑油母管壓力最低降至0.07 MPa之后回升至正常值，能夠保證機(jī)組安全運(yùn)行。

3 頂軸油系統(tǒng)

3.1 故障現(xiàn)象

主機(jī)在盤車狀態(tài)時(shí)，時(shí)常出現(xiàn)盤車自動(dòng)脫開的現(xiàn)象。

3.2 故障分析

作者分析認(rèn)為，盤車脫開可能有以下幾個(gè)方面的原因：一是有蒸汽漏入汽輪機(jī)會(huì)造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升高，在離心力的作用下，將盤車裝置甩開。二是在盤車裝置中齒輪有缺陷，例如盤車投入時(shí)由于撞擊造成的齒輪變形或者齒輪上有凹凸，當(dāng)有缺陷的齒輪受力時(shí)會(huì)因缺陷部位受力不足造成嚙合不牢，使盤車脫開。三是汽輪發(fā)電機(jī)組軸系中心較好，且頂起高度較高，轉(zhuǎn)動(dòng)所需的動(dòng)力較小，當(dāng)頂軸油油量大時(shí)，頂軸油所提供的動(dòng)力使機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)組轉(zhuǎn)速高于盤車轉(zhuǎn)速時(shí)將盤車裝置甩開。

3.3 處理方法

當(dāng)主機(jī)處于盤車狀態(tài)時(shí)，主蒸汽、再熱蒸汽已經(jīng)隔離，主機(jī)閥門嚴(yán)密性合格，在追查運(yùn)行趨勢(shì)時(shí)也未發(fā)現(xiàn)盤車脫開與主蒸汽、再熱蒸汽參數(shù)有關(guān)聯(lián)。唯一有可能漏入汽輪機(jī)的只有軸封蒸汽，當(dāng)軸封蒸汽量過(guò)大時(shí)，有可能沖動(dòng)汽輪機(jī)機(jī)組，破壞真空。將軸封進(jìn)汽手動(dòng)隔離門關(guān)閉嚴(yán)密，仍然發(fā)生了盤車脫開，因此排除了這一因素。對(duì)盤車裝置進(jìn)行解體檢查，未發(fā)現(xiàn)齒輪有損壞，也排除了這一因素。重新調(diào)整了頂軸油系統(tǒng)，將各瓦頂起高度向下微調(diào)，由原來(lái)的0.09 mm降至0.05 mm左右，之后盤車未再自行脫開。

4 密封油系統(tǒng)

4.1 發(fā)電機(jī)進(jìn)油

4.1.1 故障現(xiàn)象

在風(fēng)壓試驗(yàn)期間，發(fā)電機(jī)油水檢漏報(bào)警開關(guān)報(bào)警，就地檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部存在進(jìn)油問(wèn)題。

4.1.2 故障分析

發(fā)電機(jī)進(jìn)油的實(shí)質(zhì)是密封油進(jìn)油量大于回油量，從而造成浮子油箱滿油，進(jìn)而導(dǎo)致回油擴(kuò)大槽滿油，當(dāng)回油擴(kuò)大槽滿油后，油就進(jìn)入發(fā)電機(jī)的底部。

造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油的原因主要有以下5點(diǎn)：

(1)密封瓦損壞或間隙大；

(2)差壓閥無(wú)法維持正常的氫油壓差；

(3)浮子油箱浮子卡澀；

(4)由于回油管道安裝角度不對(duì)，從而造成回油不暢；

目前，大數(shù)據(jù)技術(shù)和新媒體技術(shù)不斷發(fā)展和擴(kuò)展，新型信息傳播和信息交換方式正在逐步發(fā)生變化。新媒體的出現(xiàn)給人們的生活帶來(lái)了巨大的變化。但是，傳統(tǒng)媒體的權(quán)威性、公正性和嚴(yán)謹(jǐn)性仍然牢牢存在于媒體消費(fèi)者中。新媒體的發(fā)展必須依賴傳統(tǒng)媒體。因此，新媒體與傳統(tǒng)媒體的融合是媒體發(fā)展的重要問(wèn)題。大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下做好媒體融合工作可以更好地實(shí)現(xiàn)媒體行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

(5)浮子油箱與回油擴(kuò)大槽連通管不通。

4.1.3 處理方法

對(duì)密封瓦進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)密封瓦有損壞，檢查安裝間隙，結(jié)果也符合設(shè)計(jì)要求，如圖2所示。在發(fā)電機(jī)風(fēng)壓試驗(yàn)期間，檢查差壓閥，其跟蹤正常，氫油差壓值一直保持在規(guī)定范圍內(nèi)。對(duì)浮子油箱進(jìn)行了解體檢查，也未發(fā)現(xiàn)浮子卡澀。檢查回油管道安裝情況，雖發(fā)現(xiàn)回油管道安裝與設(shè)計(jì)圖紙略有差異，但分析認(rèn)為不會(huì)影響到回油的暢通。檢查浮子油箱與回油擴(kuò)大槽的連通管上的手動(dòng)隔離閥處在全開狀態(tài)，但連通管是否暢通還需進(jìn)一步驗(yàn)證。在發(fā)電機(jī)風(fēng)壓試驗(yàn)期間，將浮子油箱隔離，回油用旁路閥調(diào)節(jié)。解開浮子油箱上連通管法蘭，發(fā)現(xiàn)冒出一股氣后就不再有氣體噴出。而連通管本應(yīng)是與回油擴(kuò)大槽連通，而回油擴(kuò)大槽是與發(fā)電機(jī)內(nèi)部連通的，在發(fā)電機(jī)風(fēng)壓試驗(yàn)期間，連通管應(yīng)該有連續(xù)氣體冒出才正常。檢查回油擴(kuò)大槽連通管法蘭，發(fā)現(xiàn)法蘭之間有一堵板未拆除，這一堵板應(yīng)是廠家在運(yùn)輸途中為了避免雜物落入回油擴(kuò)大槽內(nèi)而設(shè)置的，施工單位在安裝管道時(shí)忽略了這一堵板，從而造成了連通管不通，也就無(wú)法保證回油擴(kuò)大槽與浮子油箱的壓力保持一致，實(shí)際狀況如圖3所示。當(dāng)浮子油箱的壓力高于回油擴(kuò)大槽時(shí)，極易造成回油擴(kuò)大槽回油不暢而滿油，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)油。

圖2 發(fā)電機(jī)密封瓦

圖3 密封油系統(tǒng)示意圖

4.2 差壓閥損壞

4.2.1 故障現(xiàn)象

在發(fā)電機(jī)充氫升壓過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)氫油差壓無(wú)法維持，隔離差壓閥，用旁路手動(dòng)門維持氫油差壓。作者懷疑差壓閥卡澀，決定將差壓閥解體清理，將差壓閥解體后發(fā)現(xiàn)閥板已脫落，差壓閥損壞。

4.2.2 故障分析

該類型差壓閥的工作原理是氫壓通過(guò)外部控制管線引入主膜片上方，密封油壓經(jīng)外部控制管線引入主膜片的下方。當(dāng)氫壓升高時(shí)，彈簧帶動(dòng)膜片和閥桿組合件下移，閥口開度增大，差壓閥出口流量增加致使密封油壓增大，直到在設(shè)置的壓差值附近達(dá)到平衡為止。 反之, 當(dāng)氫壓降低時(shí)，彈簧帶動(dòng)膜片和閥桿組合件上移，閥口開度減小，差壓閥出口流量減小致使密封油壓減小，直到在設(shè)置的壓差值附近達(dá)到平衡為止，如圖4所示。

圖4 差壓閥工作原理圖

該類型差壓閥設(shè)有超壓保護(hù)，最大入口工作壓力為1 MPa，內(nèi)部能承受的最大差壓(油壓大于氫壓)為0.3 MPa。在差壓閥還沒(méi)有引入氫壓的情況下就引入較高的油壓，差壓閥內(nèi)部會(huì)使差壓過(guò)大，從而造成差壓閥閥板損壞、脫落。同時(shí)差壓閥出口壓力要低于入口壓力，否則, 易損壞平衡膜片。

4.2.3 處理方法

更換差壓閥后，重新投入差壓閥。差壓閥系統(tǒng)(如圖5所示)投運(yùn)順序?yàn)椋菏紫仁褂门月烽T手動(dòng)調(diào)節(jié)密封油系統(tǒng)的油氫壓差；其次打開閥門J1引入氫壓，緊接著打開閥門J2引入油壓，再全開閥門J4；最后逐步關(guān)閉旁路門，同時(shí)逐步打開閥門J3，直至旁路門全關(guān)、J3全開，此時(shí)差壓閥投入運(yùn)行。退出差壓閥則采取相反的步驟。

圖5 差壓閥系統(tǒng)示意圖

5 EH油系統(tǒng)

5.1 故障現(xiàn)象

在EH油泵運(yùn)行時(shí)，EH油溫上升很快，將冷卻水流量調(diào)至最大，油溫仍達(dá)到報(bào)警值且依舊有上升趨勢(shì)，只得停運(yùn)EH油泵。

5.2 故障分析

某電廠600 MW機(jī)組EH油冷卻器設(shè)置在有壓回油管道上，未設(shè)置自循環(huán)冷油器。EH油溫高主要有以下原因：一是冷卻系統(tǒng)故障，EH油得不到有效冷卻；二是EH油系統(tǒng)有內(nèi)部泄漏，EH油流量偏大，油流與管道摩擦及EH油泵做功造成EH油溫升高。

5.3 故障處理

首先排查了冷卻水系統(tǒng)，檢查冷卻水系統(tǒng)閥門開啟狀態(tài)正常，流量已調(diào)至最大。由于冷卻器是管式換熱器，還對(duì)水室進(jìn)行了排空氣處理，因該機(jī)組為新建機(jī)組，因此排除了冷卻器臟污的因素。重新啟動(dòng)EH油泵，油溫仍快速上升。

排除了冷卻系統(tǒng)的問(wèn)題，重點(diǎn)對(duì)EH油系統(tǒng)內(nèi)漏進(jìn)行了檢查。啟動(dòng)EH油泵，首先檢查溢流閥，如果溢流閥過(guò)流，其回油管會(huì)發(fā)熱，檢查回油管溫度正常，因此排除了溢流閥泄漏的因素。其次對(duì)油動(dòng)機(jī)進(jìn)行了檢查，將機(jī)組掛閘，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，逐個(gè)檢查油動(dòng)機(jī)回油管溫度，未發(fā)現(xiàn)某條回油管道溫度明顯偏高，因此可排除油動(dòng)機(jī)上的卸荷閥、伺服閥有內(nèi)漏。最后對(duì)EH油系統(tǒng)上的高壓蓄能器進(jìn)行了檢查，在正常狀態(tài)下，蓄能器的進(jìn)口閥開啟，回油閥關(guān)閉。逐個(gè)檢查高壓蓄能器回油管溫度，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)蓄能器回油管溫度明顯偏高，用扳手關(guān)閉蓄能器回油閥門，發(fā)現(xiàn)該閥門有一定開度，將回油閥門關(guān)閉嚴(yán)密后，EH油泵電流有一定減少，EH油溫逐漸下降，最終恢復(fù)正常狀態(tài)。

6 結(jié)論

(1)機(jī)組啟動(dòng)后，在切換主油泵過(guò)程中機(jī)組跳閘，主要原因?yàn)橹饔拖鋬?nèi)部低壓安全油管道上的一個(gè)逆止門裝反造成停運(yùn)高壓備用油泵后，隔膜閥上部油壓降至0。

(2)機(jī)組交流潤(rùn)滑油泵與直流潤(rùn)滑油泵聯(lián)鎖試驗(yàn)時(shí)，機(jī)組母管油壓降至零，原因?yàn)橹绷鳚?rùn)滑油泵所裝設(shè)的軟啟動(dòng)器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)。

(3)在頂軸油系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，機(jī)組頂起高度過(guò)高，機(jī)組在頂軸油的作用下自行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使盤車脫開。

(4)發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)中回油擴(kuò)大槽與浮子油箱的連通管未連通，造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油。

(5)密封油差壓閥投切操作程序錯(cuò)誤，造成差壓閥損壞。

(6)抗燃油系統(tǒng)中蓄能器回油閥誤開，造成EH油流量過(guò)大，導(dǎo)致油溫過(guò)高。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸錦華.發(fā)電機(jī)進(jìn)油原因分析及防范[J].熱力發(fā)電， 2007(1)：95-97.

[2]張澤亮.600 MW機(jī)組EH油供油系統(tǒng)油溫升高原因分析[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù),2010,28(4)：59-60.

[3]田永興,陳巍，喬煒.600 MW空冷機(jī)組試運(yùn)行中潤(rùn)滑油系統(tǒng)故障分析[J].寧夏電力,2010(1)：210-212.