9FA燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組潤滑油泵組運(yùn)行可靠性分析

盧旺先

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建晉江，362251）

9FA燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組潤滑油泵組運(yùn)行可靠性分析

盧旺先

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建晉江，362251）

本文介紹了晉江燃?xì)怆姀S的9FA燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，其交流潤滑油泵電機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)了故障，通過對故障原因的分析，提出了應(yīng)對解決措施；為進(jìn)一步保證潤滑油泵組運(yùn)行可靠性，實(shí)施了技術(shù)改造工程。技術(shù)改造工程取得良好效果，可供同類型電廠借鑒。

交流潤滑油泵；故障分析；應(yīng)對措施；可靠性；技術(shù)改造

引言

福建晉江燃?xì)怆姀S安裝4臺S109FA 350MW燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)由哈爾濱動(dòng)力設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)，GE公司提供技術(shù)支持。燃機(jī)型號為PG9351FA，汽輪機(jī)型號為158#（D10優(yōu)化型），三壓、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽，發(fā)電機(jī)為390H全氫冷，采用靜態(tài)勵(lì)磁。余熱鍋爐型號為NG-109FA-R，由杭州鍋爐集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的高、中、低三壓，一次中間再熱、臥式、無補(bǔ)燃、自然循環(huán)余熱鍋爐［1，2］。

該電廠4臺機(jī)組共配有8臺交流潤滑油泵，每臺機(jī)組配備兩臺交流潤滑油泵，一用一備，承擔(dān)著對燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的8個(gè)支撐軸承的冷切、潤滑和平衡軸向推力的作用，并為發(fā)電機(jī)密封氫氣提供所需油。作為機(jī)組重要輔助設(shè)備，任一臺交流潤滑油泵組在運(yùn)行中發(fā)生故障，都會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)機(jī)組的安全性和可靠性，即使另一臺泵能夠正常運(yùn)行，但因失去備用，機(jī)組次日不能正常啟動(dòng)，因?yàn)橐坏┻\(yùn)行中出現(xiàn)油泵再次故障，那么機(jī)組將被迫事故停機(jī)。

1 交流潤滑油泵組故障情況

晉江燃?xì)怆姀S4臺機(jī)組已于2010年底全部竣工發(fā)電［3］。交流潤滑油泵組主要由潤滑油泵和油泵電機(jī)兩大重要部件組成，投產(chǎn)配置潤滑油泵為德國科爾法公司制造的NSSV系列ALLWEILER NSS125-315-1300油泵。流量：6965 lpm，出口壓力：8.9 bar，轉(zhuǎn)速：2975 r/min，輸出功率：186.5 kW，最大工作溫度：93.33℃。因基建時(shí)泵組為普通款配置，所以各機(jī)組油泵配備的電機(jī)品牌也不統(tǒng)一，分別有：ABB、西門子、貝得三個(gè)品牌。

該廠四臺機(jī)組交流潤滑油泵組存在長期過載、運(yùn)行時(shí)繞組溫度高、軸承震動(dòng)大等問題，自機(jī)組投產(chǎn)以來，一直無法徹底解決，極易造成潤滑油泵電機(jī)燒毀等事故，特別是在夏季運(yùn)行時(shí)危險(xiǎn)性更高，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，該廠#1～4機(jī)8臺交流潤滑油泵組投運(yùn)以來，運(yùn)行中發(fā)生的電機(jī)損壞事故共3起，故障幾率約為37%，電機(jī)檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)繞組與引線重大缺陷返送修理廠處理事件5起，故障幾率約為62%，機(jī)械故障（震動(dòng)原因）損傷事件1起，故障幾率約為12%［4］。

2 交流潤滑油泵電機(jī)存在問題

（1） 定子繞組端部附著潤滑脂

三種型號電機(jī)的檢修中均發(fā)現(xiàn)繞組端部附著殘留的潤滑脂，如圖1所示。主要原因是加油過程中，由于驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端排油孔堵頭不能擰開，長期處于封堵狀態(tài)，軸承油腔經(jīng)過多次定期補(bǔ)充油脂后已填滿空間，廢舊油脂不能排出，只能通過軸承內(nèi)油蓋與轉(zhuǎn)軸之間的間隙，甩到定子繞組端部上，如圖2所示。軸承油腔充滿油脂會(huì)引溫度升高，繞組表面沾滿的油垢將直接阻礙繞組通風(fēng)及散熱，且對絕緣漆也會(huì)起溶解浸蝕作用。

圖1　繞組端部殘留油脂

圖2　軸承處油脂

（2） ABB電機(jī)繞組過熱

對#1機(jī)ABB油泵B電機(jī)檢修過程中，發(fā)現(xiàn)定子繞組端部繞組綁扎帶、槽口槽襯及相間絕緣紙已失去彈性，脆化嚴(yán)重，如圖3所示。有的線圈漆包線有龜裂情況、繞組端部發(fā)黑，如圖4所示，引出線W1、 V2相接線鼻端套管出現(xiàn)過熱情況。這些都是電機(jī)長期高溫運(yùn)行造成的現(xiàn)象。

圖3　相間絕緣紙脆化

圖4　漆包線顏色發(fā)黑

（3） 西門子電機(jī)繞組引出線絕緣套管嚴(yán)重過熱、破損現(xiàn)象

對#3機(jī)交流潤滑油泵A、B電機(jī)檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)繞組引出線絕緣套管出現(xiàn)嚴(yán)重過熱、破損現(xiàn)象，如圖5所示，電機(jī)運(yùn)行工況惡劣，繞組絕緣迅速惡化，具有薄弱點(diǎn)，運(yùn)行中存在一定安全隱患。

圖5　繞組引出線絕緣套管嚴(yán)重過熱、破損

（4） 電機(jī)結(jié)構(gòu)不同

從上文可知，目前該廠油泵電機(jī)使用了三個(gè)不同品牌：ABB、SIEMENS、貝得，各電機(jī)結(jié)構(gòu)也有所不同，更換備用電機(jī)如不是同一款，將增加一定工作量，搶修中會(huì)延長工期，而且由于油泵電機(jī)能耗大，廠家已停止生產(chǎn)。

3 交流潤滑油泵組電機(jī)頻出故障分析

3.1設(shè)計(jì)問題

潤滑油系統(tǒng)為模塊化設(shè)計(jì)，泵組設(shè)計(jì)存在缺陷，具體表現(xiàn)為泵轉(zhuǎn)子靠卡簧懸掛在泵上軸承，且卡簧強(qiáng)度不夠，一旦出現(xiàn)金屬疲勞、溫度過高等問題，極易出現(xiàn)嚴(yán)重事故。2013年，#1機(jī)交流潤油泵A運(yùn)行中發(fā)生過該類故障。油泵、電機(jī)垂直安裝在箱體上，由于箱體基礎(chǔ)嚴(yán)重變形，原設(shè)計(jì)廠家沒有考慮此情況，無任何加強(qiáng)、防護(hù)措施，從而使電機(jī)機(jī)座支撐點(diǎn)不夠牢固，造成震動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)，同時(shí)震動(dòng)會(huì)造成軸承負(fù)載增加，導(dǎo)致各部溫度升高，從而引起軸承過熱。

3.2電機(jī)負(fù)載問題

交流潤滑油泵電機(jī)在一定程度上受到機(jī)械設(shè)備的的影響，使其效率水平低，能耗量高，運(yùn)行中一直存在電流較大問題。電機(jī)負(fù)載電流過大，電機(jī)溫升明顯升高，絕緣劣化速度也會(huì)加快。自基建期間至今，共發(fā)生3起油泵電機(jī)繞組接地故障，其共同特點(diǎn)是運(yùn)行時(shí)電流均大于對側(cè)電機(jī)電流，如表1所示。

表1　油泵電機(jī)運(yùn)行參數(shù)

3.3油泵泵體震動(dòng)問題

由于潤滑油系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，油泵電機(jī)垂直安裝在箱體上，而箱體基礎(chǔ)較軟，容易造成震動(dòng)，尤其是B電機(jī)（箱體中間）比A電機(jī)（箱體外側(cè)）震動(dòng)嚴(yán)重，特別是電機(jī)修后負(fù)載運(yùn)行時(shí)，震動(dòng)偏大，造成軸承負(fù)載增加，導(dǎo)致溫度升高，從而引起繞組過熱。

3.4運(yùn)行環(huán)境溫度高

我廠油泵電機(jī)F級絕緣（最高155℃），考慮到制造工藝和材料因素，國內(nèi)一般按照B級（最高130℃）考核。機(jī)組在運(yùn)行期間，潤滑油箱溫度在63℃左右，電機(jī)運(yùn)行環(huán)境溫度在40℃上下，這也是電機(jī)運(yùn)行時(shí)的上限溫度，對電機(jī)極為不利。夏季測量一A油泵電機(jī)外殼最高達(dá)90℃，由于沒有內(nèi)部測點(diǎn)，根據(jù)檢查情況分析，繞組溫度可能超過130℃，造成絕緣損傷。

3.5維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)

端部繞組有殘留的潤滑脂，說明加油量過大或者加油過于頻繁，造成軸承油腔溫度升高，端部繞組附著的潤滑脂也會(huì)造成散熱不暢，引起溫升。

4 具體措施與技術(shù)改造

4.1具體措施

（1） 針對加油問題，采取在油泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端軸承室加裝排油管。電機(jī)加油時(shí)，可以打開堵頭，形成回油，提高加油質(zhì)量。同時(shí)加強(qiáng)加油過程質(zhì)量管理和控制加油周期，不多加，也不欠加。

（2） 為加強(qiáng)電機(jī)內(nèi)部溫度的監(jiān)測，在電機(jī)繞組和軸承上加裝溫度測點(diǎn)，以通過網(wǎng)線將電機(jī)實(shí)時(shí)溫度上傳到集控室DCS上，設(shè)置報(bào)警溫度，便于監(jiān)視。安裝繞組測點(diǎn)6只，軸承測點(diǎn)2只。如圖6、圖7所示。

圖6　軸承測溫點(diǎn)

圖7　繞組測溫點(diǎn)

（3） 加裝臨時(shí)軸流風(fēng)扇。由于潤滑油模塊環(huán)境溫度高，特別是夏天，空氣不對流，造成電機(jī)運(yùn)行溫度高。采取在4臺機(jī)組就地加裝臨時(shí)冷卻風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)，有力改善電機(jī)散熱條件。通過觀察，采用此手段后，可以降低電機(jī)表面溫度至少8℃，效果明顯。在目前采取技術(shù)手段不能降溫的情況下，此方法比較有效。

（4） 針對油泵電機(jī)絕緣發(fā)生劣化趨勢，長期運(yùn)行后可能存在一定安全隱患，在加強(qiáng)巡視檢查的同時(shí)，要縮短檢修周期，檢查軸承潤滑情況和繞組絕緣情況，必要時(shí)更換備用電機(jī)。

（5） 對于修后電機(jī)負(fù)載運(yùn)行震動(dòng)偏大問題，建議機(jī)務(wù)檢查機(jī)座是否平整，對輪連接是否在同一水平線，由于設(shè)備中心處空間比較狹窄，應(yīng)使用更合適的工具與儀器檢測，保證各數(shù)據(jù)的合格。

4.2技術(shù)改造

針對交流潤滑油泵組電機(jī)運(yùn)行中頻出的故障，雖然已采取相應(yīng)改進(jìn)措施，但效果并不太明顯，滑油泵組長期過載、溫度高、震動(dòng)大，運(yùn)行所帶來的隱患并沒有消除。為徹底消除隱患，經(jīng)過調(diào)研討論，確定了方案［5］。將原油泵改造為日本大晃機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的DVCW-250D-JHA潤滑油泵，該潤滑油泵主要優(yōu)點(diǎn)有：（1） 軸承為強(qiáng)制性潤滑，減小軸承磨損；（2） 緩沖膠圈聯(lián)軸器形式改變?yōu)閺椥灾N式聯(lián)軸器，大大提升了設(shè)備的安全性； （3） 泵葉輪為優(yōu)化性設(shè)計(jì)，運(yùn)行性能優(yōu)越。泵組配備的動(dòng)力電氣設(shè)備是新型高效率ABB電機(jī)（國產(chǎn)），設(shè)備參數(shù)符合最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。參考兄弟燃?xì)怆姀S數(shù)年前已對交流潤滑油泵進(jìn)行的改造，使用的DVCW-250D-JHA潤滑油泵與電機(jī)至今運(yùn)行狀態(tài)良好，滿足油系統(tǒng)運(yùn)行要求。2014年10月2日，利用#2機(jī)組停機(jī)進(jìn)入D級檢修機(jī)會(huì)，開始實(shí)施#2機(jī)交流油泵B改造工作，并于同年10月7日，新交流油泵電機(jī)現(xiàn)場安裝就位，電源接線完成后空載試運(yùn)2小時(shí)合格，機(jī)械連接進(jìn)行負(fù)載試運(yùn)5小時(shí)，潤滑油泵負(fù)載試運(yùn)合格，順利通過試運(yùn)。同年10月9日，正式啟動(dòng)運(yùn)行，更換前后潤滑油泵B參數(shù)對比，如表2所示。

表2　滑油泵技改前后參數(shù)

從表2可知，改造后節(jié)能效果顯著，交流潤滑輔助油泵電流從310 A降至260 A左右，電流下降50 A，每天可節(jié)省廠用電量：1.732*380 V*50 A*0.85*24=671.323 kWh（1）每年可節(jié)省廠用電量24.5萬kWh，按0.55元/kWh計(jì)算，一年節(jié)省134 768元。

5 結(jié)束語

通過對交流潤滑油泵B的改造，有效遏制了泵組運(yùn)行期間震動(dòng)大、溫度高不安全現(xiàn)象。技改后，設(shè)備機(jī)械噪音明顯減弱，電機(jī)震動(dòng)、溫度等運(yùn)行參數(shù)得到大幅度降低，已達(dá)到理想值，提高了電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期效果。目前該電廠#2機(jī)兩臺交流油泵均已改造完成，擇時(shí)將對其他三臺機(jī)油泵改造，以徹底消除隱患，為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能降耗打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文可為同類型電廠提供借鑒。

［1］中國華電集團(tuán)公司. 大型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)叢書:設(shè)備及系統(tǒng)分冊［M］. 北京: 中國電力出版社， 2009.

［2］福建晉江天然氣發(fā)電有限公司. 集控運(yùn)行規(guī)程: 電氣分冊［M］. 2014.

［3］清華大學(xué)熱能工程系動(dòng)力機(jī)械與工程研究所， 深圳南山熱電股份有限公司. 燃?xì)廨啓C(jī)與燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)裝置［M］.北京: 中國電力出版社， 2007.

［4］福建晉江燃?xì)怆姀S. 安全事件匯編［Z］.

［5］劉養(yǎng)浩. 某廠S109FA聯(lián)合循環(huán)拔電機(jī)組潤滑油泵軸承故障的原因分析［J］. 福建建材， 2014（11）: 80-82.

Operation Reliability Analysis of 9FA Gas Turbine Combined Cycle Power Generation Unit Lubricating Oil Pump Group

Wangxian Lu（Jinjiang Fujian Natural Gas Power Generation Co.， Ltd.， Jinjiang， Fujian， 362251， China）

This paper presents the Jinjiang natural gas power plant of 9FA gas turbine combined cycle generator AC lubricating oil pump motor in the operation of the fault， through the analysis on the cause of the fault， puts forward the measures to solve， as to further ensure that the lubricating oil pump group operation reliability， the implementation of the engineering technology， and achieved good results， being capable to be used for reference for the same type of power plant.

AC Lube Oil Pump； Fault Analysis； Response Measures； Reliability； Technical Innovation

TM611

A

2095-8412 （2016） 04-707-04

工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.033

盧旺先（1986-），男，福建龍巖人，大學(xué)本科，中級工程師，現(xiàn)任福建晉江天然氣發(fā)電有限公司發(fā)電部主值。