汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)異常分析與處理

劉建生

（大唐國(guó)際紹興江濱熱電有限責(zé)任公司，浙江 紹興 312366）

汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)異常分析與處理

劉建生

（大唐國(guó)際紹興江濱熱電有限責(zé)任公司，浙江 紹興 312366）

汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)承擔(dān)機(jī)組軸系的潤(rùn)滑任務(wù)，系統(tǒng)異常會(huì)造成潤(rùn)滑油壓下降，備用油泵聯(lián)起不成功會(huì)造成潤(rùn)滑油中斷，軸承失去潤(rùn)滑，機(jī)組軸系振動(dòng)會(huì)增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)軸瓦磨損的惡性事故。結(jié)合多起潤(rùn)滑油系統(tǒng)故障案例進(jìn)行分析，給出了潤(rùn)滑油系統(tǒng)異常的解決方案和防范措施，

汽輪機(jī)；燃?xì)廨啓C(jī)；潤(rùn)滑油；油泵；故障；分析處理

0 引言

汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)作為發(fā)電機(jī)組的動(dòng)力部分，用于拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，汽輪機(jī)的動(dòng)力為高溫高壓蒸汽，燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)力為高溫燃?xì)?。汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)具有技術(shù)先進(jìn)、參數(shù)高、功率大等特點(diǎn)，目前燃煤汽輪機(jī)發(fā)電功率已達(dá)1 000 MW以上，9F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)功率也超過(guò)了450 MW。汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)都和發(fā)電機(jī)連接，形成大功率發(fā)電設(shè)備，運(yùn)行機(jī)組轉(zhuǎn)子的重量和慣性巨大，需要良好的軸承潤(rùn)滑保證發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行。然而大型汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)的潤(rùn)滑油系統(tǒng)故障較多，原因復(fù)雜，存在的缺陷具有隱蔽性。發(fā)生事故后輕者軸瓦燒毀、軸頸磨損，重者轉(zhuǎn)子動(dòng)靜部分摩擦、葉片脫落，造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大，因此潤(rùn)滑油系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要。

1 潤(rùn)滑油系統(tǒng)的常見(jiàn)故障

1.1 潤(rùn)滑油系統(tǒng)的組成

大型汽輪機(jī)發(fā)電組一般設(shè)置高壓油泵、主油泵及射油器、交流潤(rùn)滑油泵、直流潤(rùn)滑油泵。高壓油泵在機(jī)組啟停時(shí)使用，通過(guò)射油器向主油泵入口和潤(rùn)滑油系統(tǒng)供油，也是主油泵的備用泵。主油泵安裝于主機(jī)前的軸承箱內(nèi)，由汽輪機(jī)主軸拖動(dòng)，具有壓力高、流量大的特點(diǎn)。高壓油泵或主油泵的高壓油通過(guò)射油器降壓、增加流量后向各軸承供油。輔助油泵在機(jī)組啟動(dòng)或停運(yùn)階段供油。直流潤(rùn)滑油泵作為最后一道防線，在上述設(shè)備不能正常工作時(shí)啟用。

大型汽輪發(fā)電機(jī)組的高壓油泵、主油泵、交流潤(rùn)滑油泵、直流潤(rùn)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(lái)油由主油箱內(nèi)的射油器供給。如果運(yùn)行中射油器故障，會(huì)造成主油泵斷油，無(wú)法形成供油循環(huán)，同時(shí)也會(huì)中斷潤(rùn)滑油的供給。交流潤(rùn)滑油泵由電機(jī)拖動(dòng)，可以在主油泵故障情況下供給潤(rùn)滑油，也可以在機(jī)組停運(yùn)時(shí)作為盤(pán)車(chē)用潤(rùn)滑油。直流油泵在交流潤(rùn)滑油泵故障時(shí)啟用。

由于設(shè)備結(jié)構(gòu)原因，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組不設(shè)主油泵，一般只設(shè)置交流潤(rùn)滑油泵和直流潤(rùn)滑油泵。交流潤(rùn)滑油泵采取1用1備布置，用于供給軸承潤(rùn)滑油。直流潤(rùn)滑油泵在交流潤(rùn)滑油泵故障時(shí)啟用。

1.2 潤(rùn)滑油系統(tǒng)故障案例

潤(rùn)滑油系統(tǒng)故障引發(fā)的事故在發(fā)電行業(yè)占有一定比例，以下對(duì)幾個(gè)典型案例進(jìn)行介紹。

（1）新疆某發(fā)電公司135 MW高溫高壓凝汽式汽輪機(jī)組帶125 MW負(fù)荷運(yùn)行，2008年9月22日13:31水位低保護(hù)動(dòng)作，鍋爐MFT（主燃料跳閘），同時(shí)大聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作，汽輪機(jī)跳閘，發(fā)電機(jī)解列。汽輪機(jī)跳閘后，交流潤(rùn)滑油泵聯(lián)起運(yùn)行。13:33:50，潤(rùn)滑油壓低至0.07 MPa，聯(lián)起直流潤(rùn)滑油泵，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到2 068 r/min后，潤(rùn)滑油壓降至0.05 MPa。13:37:06油壓降至0，發(fā)生斷油燒瓦事故。事故發(fā)生后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油泵未設(shè)置放空氣管，為廠家設(shè)備缺陷。

（2）廣東某發(fā)電公司600 MW超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組，2011年6月17日在機(jī)組停運(yùn)轉(zhuǎn)速下降過(guò)程中，交流潤(rùn)滑油泵電機(jī)正常聯(lián)起，但潤(rùn)滑油沒(méi)有維持正常壓力，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降至2 264 r/min時(shí)，潤(rùn)滑油壓降至0.164 MPa，直流潤(rùn)滑油泵電機(jī)正常聯(lián)起，油壓仍繼續(xù)下降，在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降至2 255 r/min時(shí)，油壓已降至0.09 MPa，隨后瓦溫開(kāi)始升高，軸承振動(dòng)增加，發(fā)生了斷油燒瓦事故。經(jīng)查發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油泵排空管路存在缺陷。

（3）浙江某450 MW級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，2015年12月17日在進(jìn)行機(jī)組直流潤(rùn)滑油泵啟停試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其出口潤(rùn)滑油壓建立存在滯后現(xiàn)象，在第2次啟動(dòng)時(shí)油壓建立正常。歷史數(shù)據(jù)顯示，直流潤(rùn)滑油泵第1次啟動(dòng)60 s后，泵出口壓力才達(dá)到正常值。如果在機(jī)組運(yùn)行中交流潤(rùn)滑油泵故障，會(huì)導(dǎo)致在交、直流潤(rùn)滑油泵切換中有60 s的低油壓工況，從而引發(fā)斷油燒瓦事故。經(jīng)分析油壓不能正常建立的原因是直流潤(rùn)滑油泵排空管直徑過(guò)細(xì)造成空氣排出不暢，經(jīng)排查其他2臺(tái)交流潤(rùn)滑油泵設(shè)計(jì)上均存在同樣缺陷，對(duì)油泵排空管改進(jìn)后問(wèn)題得到解決。

1.3 潤(rùn)滑油系統(tǒng)異常的原因分析

以上幾起故障都是由于潤(rùn)滑油泵啟動(dòng)后不能正常建立油壓，造成系統(tǒng)潤(rùn)滑油壓急劇下降。經(jīng)分析，潤(rùn)滑油泵異常主要有以下幾個(gè)原因：

（1）潤(rùn)滑油本身是一種液體溶劑，在正常情況下會(huì)溶解一定的空氣，這部分空氣會(huì)在流動(dòng)或靜置中不斷析出，特別是在潤(rùn)滑油油溫高低交變、緩慢流動(dòng)的過(guò)程中空氣析出會(huì)顯著增加。大部分空氣會(huì)析出至油箱頂部并排出，但位于潤(rùn)滑油泵下部的部分空氣則會(huì)進(jìn)入潤(rùn)滑油泵的腔室中。

（2）在潤(rùn)滑油系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，大量的潤(rùn)滑油向運(yùn)行油泵的入口流動(dòng)聚集，隨著潤(rùn)滑油在油箱中的流動(dòng)，潤(rùn)滑油泵內(nèi)部腔室的空氣會(huì)逐漸增多，在油泵未設(shè)計(jì)排氣孔或其他原因?qū)е驴諝鉄o(wú)法正常排出時(shí)，積存的空氣會(huì)逐漸達(dá)到油泵葉輪吸入端的翼緣以下，在葉輪腔室造成空腔。油泵啟動(dòng)后，無(wú)法排出的空氣在葉輪中鼓風(fēng)，使?jié)櫥蜔o(wú)法正常吸入，造成油泵不能建立油壓。

（3）如果潤(rùn)滑油泵裝設(shè)有排空管路，或在油泵殼體上開(kāi)有排空孔，油泵中積存的空氣會(huì)正常排出，潤(rùn)滑油會(huì)充滿油泵腔室，油泵啟動(dòng)時(shí)可以正常建立油壓。但當(dāng)油泵的排空孔或排空管路通徑過(guò)小，潤(rùn)滑油的自身張力會(huì)將空氣封存在油泵中，通過(guò)油泵啟動(dòng)鼓風(fēng)才能將空氣排出，造成油泵建立油壓滯后。

價(jià)值的含義從哲學(xué)的角度講，一般認(rèn)為是指客體滿足主體的需要和主體需要被客體滿足的效益關(guān)系?！扒嗄陜r(jià)值觀就是青年對(duì)其生活中的各種事物和現(xiàn)象能否滿足自身需要進(jìn)行認(rèn)識(shí)、評(píng)價(jià)、決定取舍時(shí)所持的基本觀點(diǎn)?！保?］青年價(jià)值觀的內(nèi)容由價(jià)值目標(biāo)、價(jià)值評(píng)價(jià)和價(jià)值取向構(gòu)成。

前述新疆和廣東2個(gè)發(fā)電公司，都是由于交、直流潤(rùn)滑油泵均未在泵體開(kāi)孔裝設(shè)放空氣管路，造成潤(rùn)滑油泵內(nèi)部腔室出現(xiàn)空氣積存，并且積存空氣達(dá)到了油泵入口翼緣以下位置。油泵啟動(dòng)后葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)只會(huì)產(chǎn)生鼓風(fēng)作用，潤(rùn)滑油無(wú)法進(jìn)入葉輪形成離心力，因此無(wú)法建立油壓。

浙江公司則是因?yàn)闈?rùn)滑油泵殼體排空管路管徑過(guò)?。▋?nèi)徑僅5 mm），受潤(rùn)滑油張力作用在管路中部滯留，將空氣封存在潤(rùn)滑油泵的殼體中，并達(dá)到了油泵入口處，油泵啟動(dòng)中的鼓風(fēng)作用破壞了排空管中的密封，潤(rùn)滑油壓雖然得以建立，但滯后過(guò)多（如圖1所示）。

2 潤(rùn)滑油系統(tǒng)故障的解決方案

圖1 潤(rùn)滑油泵結(jié)構(gòu)

上述潤(rùn)滑油泵故障原因均為油泵蝸殼內(nèi)部積存空氣，造成油泵啟動(dòng)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(lái)解決。對(duì)立式油泵而言，潤(rùn)滑油液面高于葉輪內(nèi)部葉片形成密閉流道時(shí)，才會(huì)在泵輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)因離心力作用形成連續(xù)的油流，并在泵輪出口形成油壓，頂開(kāi)油泵出口逆止門(mén)向系統(tǒng)供油。為保證潤(rùn)滑油能夠順利排出，一般采取以下措施：

（1）潤(rùn)滑油泵排空孔應(yīng)位于蝸殼上部，對(duì)應(yīng)蝸殼內(nèi)部腔室的最高點(diǎn)，保證蝸殼內(nèi)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(wú)法排除，泵輪的離心力不能形成連續(xù)流道，造成泵輪甩出的油在內(nèi)部擾動(dòng)，斷續(xù)排出，使油壓出現(xiàn)波動(dòng)。

（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(tài)下空氣正常排出的要求，油泵泵殼開(kāi)孔應(yīng)大于10 mm，防止空氣孔在運(yùn)行中堵塞，如果開(kāi)孔過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油由于張力而堵塞排空氣孔，導(dǎo)致空氣不能通暢排出。對(duì)于圖1中油泵泵殼排空氣孔后部設(shè)置有較長(zhǎng)管路的，應(yīng)加大排空氣管的直徑，一般應(yīng)大于15 mm，并定期檢查。

（3）定期進(jìn)行油泵的切換試驗(yàn)，驗(yàn)證交、直流潤(rùn)滑油泵是否工作正常。新版《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》在防止汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)軸瓦損壞事故部分明確指出：汽輪機(jī)的輔助油泵及其自動(dòng)裝置，應(yīng)按運(yùn)行規(guī)程要求定期進(jìn)行試驗(yàn)，保證處于良好的備用狀態(tài)。機(jī)組啟動(dòng)前輔助油泵必須處于聯(lián)動(dòng)狀態(tài)。機(jī)組正常停機(jī)前，應(yīng)進(jìn)行輔助油泵的全容量啟動(dòng)試驗(yàn)。

（4）在防止立式潤(rùn)滑油泵進(jìn)空氣的防范措施中，補(bǔ)充外置式臥式潤(rùn)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(diǎn)，但也要考慮臥式離心泵的工作特性，潤(rùn)滑油泵蝸殼上部也要裝設(shè)排空氣管道，并保證其暢通。

3 潤(rùn)滑油系統(tǒng)的新要求

新版《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》對(duì)汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)油系統(tǒng)提出了更多的要求，尤其是針對(duì)潤(rùn)滑油系故障頻發(fā)的情況，采取了加入潤(rùn)滑油儲(chǔ)能器設(shè)備等第三油源作為防護(hù)的措施。

加裝儲(chǔ)能器作為機(jī)組潤(rùn)滑油泵故障的備用油源，旨在針對(duì)目前潤(rùn)滑油系統(tǒng)的缺陷，避免潤(rùn)滑油系統(tǒng)異常時(shí)多臺(tái)潤(rùn)滑油泵均不能有效防止斷油燒瓦事故的發(fā)生。如果能保證潤(rùn)滑泵工作正常，備用泵能夠正常啟動(dòng)并建立油壓，也是能夠滿足安全運(yùn)行要求的。這就需要在日常工作中加強(qiáng)設(shè)備管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備使用中出現(xiàn)的問(wèn)題，做好以下幾點(diǎn)。

（1）建立潤(rùn)滑油系統(tǒng)油泵的運(yùn)行和試驗(yàn)臺(tái)帳。首先要保證在試驗(yàn)規(guī)程要求的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，熟悉操作步驟；其次要對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的記錄和分析，對(duì)交、直流潤(rùn)滑油泵事故聯(lián)起試驗(yàn)、啟停試驗(yàn)中油壓建立的時(shí)間、壓力情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，并進(jìn)行對(duì)比。

（2）提高潤(rùn)滑油系統(tǒng)設(shè)備可靠性。部分主機(jī)廠配套的潤(rùn)滑油系統(tǒng)設(shè)備外委其他單位代工制造，制造加工過(guò)程中容易造成重要部件的遺漏，如果主機(jī)廠質(zhì)量監(jiān)督不到位，會(huì)將事故隱患轉(zhuǎn)移給用戶(hù)。

（3）提高發(fā)電廠檢修和運(yùn)行人員的技術(shù)水平。加強(qiáng)潤(rùn)滑油系統(tǒng)知識(shí)的培訓(xùn)，提高分析處理問(wèn)題的能力，能夠正確分析判斷機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)存在的異常并及時(shí)解決。

（4）充分吸取其他發(fā)電企業(yè)事故教訓(xùn)。開(kāi)展汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的事故案例學(xué)習(xí)，對(duì)本企業(yè)的類(lèi)似問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行整改。

4 結(jié)語(yǔ)

潤(rùn)滑油系統(tǒng)是大型汽輪機(jī)、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的重要輔助設(shè)備，其可靠性直接關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)近20年因潤(rùn)滑油系統(tǒng)故障引發(fā)的斷油燒瓦重大設(shè)備損壞事故達(dá)30多起，損失巨大。針對(duì)大型汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)離心式潤(rùn)滑油泵的常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，提出了解決方案和防范措施，對(duì)發(fā)電企業(yè)潤(rùn)滑油系統(tǒng)缺陷的排查和處理具有參考和借鑒意義。

[1]于在鳳.汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油供油方式風(fēng)險(xiǎn)分析[J].電力安全技術(shù)，2011，13（9）:25-27.

[2]周福宏.200 MW機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)存在問(wèn)題與建議[J].廣東電力，1995（1）:27-29.

[3]楊建平，楊成強(qiáng).汽輪機(jī)潤(rùn)滑油壓低故障分析及處理措施[J].華電技術(shù)，2010，32（12）:69-74.

[4]陳浩.汽輪機(jī)潤(rùn)滑油泵故障的分析和處理[J].浙江電力，2010，29（6）:37-38

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

（本文編輯：張 彩）

Analysis and Treatment on Abnormality of Lubricating Oil System of Steam Turbine and Gas Turbine

LIU Jiansheng
（Zhejiang Datang International Shaoxing Jiangbin Thermal Power Generation Co.，Ltd.，Shaoxing Zhejiang 312366，China）

Lubricating oil systems of steam turbine and gas turbine are used for shaft lubrication.System abnormality may result in the decline of the lubricating oil pressure，and failure of combined standby pump startup may cause lubricating oil interruption，which lead to the loss of bearing lubrication,large shaft vibration，increase of shaft vibration or even bearing bush abrasion.In this paper，examples of lubricating oil system faults are described to analyze the reasons，and solutions to lubricating oil system abnormality and preventive measures are proposed，which can be a reference for detection and treatment of lubricating oil system faults in power generation enterprises.

steam turbine；gas turbine；lubricating oil；oil pump；fault；analysis and treatment

TM621

：B

：1007-1881（2016）07-0049-05

2016-04-20

劉建生（1976），男，高級(jí)工程師、技師，主要從事燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的設(shè)備管理工作。

對(duì)發(fā)電企業(yè)潤(rùn)滑油系統(tǒng)缺陷排查和處理具有參考和借鑒意義。