汽轮机润滑油泵故障的分析和处理

陈浩

（浙能镇海发电有限责任公司， 浙江 宁波 315208）

汽轮机润滑油泵故障的分析和处理

陈浩

（浙能镇海发电有限责任公司， 浙江 宁波 315208）

对镇海电厂 9E 燃机联合循环机组运行中 2号润滑油泵电机轴承抱轴故障引起润滑油压力急跌，备泵启动无效引起机组跳闸的故障原因进行全面分析，提出设备维护和检修过程中的注意事项。

：润滑油泵；抱轴；跳机；故障分析

镇海 300 MW 燃气—蒸汽联合循环电站由 2台 100MW GE 公司 PG9171E 燃气轮机发电机组、1 台 100 MW ALSTHOM 蒸汽轮机发电机组以及2台荷兰 NEM 公司产立式、 无补燃、 单压余热锅炉组成。汽机润滑油系统由2台交流润滑轴泵和1台直流润滑泵组成，油泵电机轮轴曾发生故障，本文对此进行分析，以供参考。

1 故障现象及处理

汽机润滑油系统正常情况下1台润滑油泵运行， 运行压力 290～300 kPa， 低于 140 kPa 时， 启动另 1 台； 低于 100 kPa 时， 机组跳闸； 低于 80 kPa时， 启动直流润滑油泵。 2 台润滑油泵之间没有电气状态联锁。

某日， 2 台燃机和汽机负荷分别为 60MW、 61 MW、 80MW， 2 号润滑油泵运行。运行中汽机润滑油压力低报警，汽机跳闸，检查发现汽机1号润滑油泵、直流油泵自启动正常，就地运行泵及油压正常，2号润滑油泵电机热继电器动作，旁路投入正常，2台燃机运行正常，凝汽器水位迅速下降。在检查确认汽机跳闸，真空、轴封压力正常，润滑油、液压油压力温度等正常，本体疏水已自动开启后，停运直流油泵。就地检查润滑油系统运行正常、无泄漏后，重新启动并网。检查故障泵后发现2号润滑油泵电机轴承有故障。

2 事故原因分析

对2号润滑油泵解体检查发现，电机前轴承保持架碎裂，轴承卡涩并抱死。引起电机抱轴事故的原因很多，如轴承质量不好、润滑脂质量不好或加入量不合适、检修工艺不当等；从机理上分析一般有轴承内环和转子之间的过盈配合不当引起摩擦发热，从而使轴承损坏；轴承配合副之间相对运动不正常引起轴承表面疲劳和磨损等。具体的原因有：

（1）轴承本身质量问题。 轴承保持架有细微裂痕时，在电机高速运转并承受负荷情况下，保持架断裂，导致滚子无法正常转动，引起轴承烧伤并抱死。从检查结果看，2号润滑油泵的轴承保持架存在质量问题， 其额定转速为 2 900 r/min， 高速转动并承受负荷时，轴承内外环和滚动体接触处发生弹性变形，最终引起轴承保持架碎裂，滚子间迅速摩擦产生的热量来不及散发，进一步导致整个轴承转动，从而使轴承内圈与转子产生相对运动，摩擦并发热，很快使轴承内圈抱死在转子轴上，电机热继电器保护动作跳闸。

（2）轴承润滑不好。 轴承高速旋转时会产生巨大热量使轴承滚子受热膨胀，造成轴承间隙减小，从而挤压轴承内外环，导致滚子磨损加剧，当轴承润滑油量不足时无法及时带走大量热量，引起轴承抱死。

（3）轴承安装不当。 如果轴承内环和轴间隙以及外环与轴套间隙配合不当，当转子高速旋转产生热量以及径向受力时，滚子与内外环的径向间隙减少，滚子挤压轴承内外圈，最终因磨损发热加剧造成轴承烧结。此外，轴承安装时由于制造误差造成安装和定位不良，使轴产生扰度和热膨胀等原因也会使轴承承受大的载荷，进而损坏轴承。

从事故现象、报警清单和历史趋势看，2号润滑油泵跳闸时，润滑油系统压力低、低低几乎同时报警，汽机跳闸。当时备用润滑油泵和直流滑油泵均已启动，具体现象有：润滑油压力下跌过程很快，启备泵值和跳机值几乎同时达到；润滑油系统压力从低于 100 kPa 至恢复到 100 kPa时间为 1 s（DCS 报警分辨率为 1 s）；润滑油压从2 号润滑油泵跳闸前 40 s开始出现波动， 最低跌至 250 kPa， 之后快速下跌。 事故后， 压力开关校验确认原定值均正确，认为事故时备泵启动和直流润滑油泵启动的联锁均正常。

2号润滑油泵修复后，进行了以下试验：在2号润滑油泵运行情况下，通过紧急停泵按钮停2 号润滑油泵， 备泵在压力跌至 140 kPa 时启动，压力未跌至跳机值。将试验情况与事故时对比，试验时泵动力源虽然失去，但泵还有惰走过程，能给系统提供一定的压力。而事故时，泵因为电机抱轴卡涩，使泵出力瞬间降为零。从以上分析可以看出，在泵未卡涩的情况下，备泵能及时恢复系统压力，否则会引起跳机。

3 防范措施

3.1 技术措施

（1）重要电机必须选用优质轴承， 安装时仔细检查轴承外观质量，有问题坚决不用。

（2）选用合理的润滑油脂。 油脂填充量必须适当，若填充过多，在高速下激烈搅拌反而会引起温升过高， 造成泄漏。 润滑油泵一般填充 1/3 润滑脂， 并在填充前先将轴承放在润滑油 （透平油）中浸泡，以免在启动时因润滑面油脂不足而使轴承烧损。

（3）保证轴承安装质量。 先用煤油清洗轴承 2遍以上，彻底清除轴承内的污垢，安装时采用热装配， 控制轴承加热温度不超过 105℃， 采用油加热，装配时严格按标准控制轴承各间隙。

3.2 运行措施

（1）正常运行时注意监测。 若振动过大应及时消除；定期用红外线测温仪监测轴承温度；避免重载启动，多次重载启动会使垂直径向面间隙减小，增加摩擦发热，严重时会抱死轴承。

（2）重要电机须加强定期维护， 必要时解体清理。解体时，清理轴承内污垢并用煤油清洗干净，检查内外环及滚子磨损情况，重新安装时应将轴承外环与内壁位置与拆卸前调整 90°， 以保证轴承圆周各处受力均匀，延长使用寿命。

（3）提高系统保护的可靠性，防止压力开关故障时导致联锁功能失去，对润滑油泵加装电气联锁回路。

（4）通过 DCS 曲线， 检查平时油压正常波动范围，在不会造成因波动而产生误启动的前提下，提高启备泵值。

（5）定期校验压力开关， 利用开停机机会对润滑油泵进行联锁试验，确保备用正常。

4 结语

许多火电机组（包括 9E 燃机）润滑油系统正常运行时主润滑油泵都是由大轴带动，再加上辅助交流润滑油泵和直流油泵的联锁保护，可有效防止大轴断油烧损，但大轴带动对系统来说比较复杂， 维护也比较困难。 目前大型机组及 GE9F机组润滑油系统设计中都没有大轴带动的主润滑油泵，存在因运行泵电机轴承抱死而导致机组跳机的可能性。针对本次事故的相应技术措施也不一定能完全有效，因此要不断探讨更有效的技术方案来避免类似事故。

[1]陈庚.单元机组集控运行[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]成大先.机械设计手册第三版第二卷[M].北京：化学工业出版社，1993.

（本文编辑：徐 晗）

Analysis and Treatment of Faults of Lube Oil Pum p in the Steam Turbine

CHEN Hao
（Zhejiang Zheneng Zhenhai Electric Power Generation Co．Ltd．， Ningbo Zhejiang 315208， China）

This paper analyzes the reasons comprehensively for the sharp pressure decrease caused by the bearing seizure of the running NO．2 lube oil pump and the unit trip due to the failure of the standly pump startand proposes considerations for equipmentmaintenance and repair．

lube oil pump； bearing seizure； unit trip； malfunction analysis

TK263．8+6

： B

： 1007－1881（2010）06－0037－02

2009-10-30

陈 浩（1973－）， 男， 浙江宁波人， 工程师， 从事燃汽轮机电厂的运行管理工作。