600MW汽轮机润滑油系统油涡轮故障的原因分析及处理

付杰

(四川广安发电有限责任公司，四川广安638017)

0 引言

四川广安发电有限责任公司(以下简称广安电厂)三期2×600MW机组采用东方汽轮机厂生产的N600－16.7/538/538－1型汽轮机。600MW汽轮机润滑系统是由主油泵辅助油泵、节流阀、滤网、溢流阀、旁通阀、油涡轮、升压泵及轴承组成，主要作用是供给汽轮机各轴承润滑油。该润滑油系统采用油涡轮升压泵为供油装置。油涡轮升压泵作为润滑油系统的主要设备，为主油泵供油的同时将高压油转化为低压油，对汽轮发电机组各轴承供油以润滑轴承。因此，该600MW汽轮发电机组润滑系统的可靠性主要取决于主油泵与油涡轮升压泵的可靠性。

为满足汽轮机启动、停机或危急状态下的需要，该机润滑油系统设置1台交流电动机驱动的高压启动油泵、1台交流电动机驱动的润滑辅助油泵及1台小型直流电动机驱动直流事故油泵，以形成轴承润滑油。

1 #5机组润滑油系统

1.1 供油系统

供油系统由主油泵、节流阀、滤网、油涡轮、升压泵、溢流阀和轴承组成，主要作用是维持主油泵正常工作和供给机组润滑油。

1.2 旁路系统

旁路系统由1个旁通阀将工作油系统节流阀后与叶轮后连接起来，相当于油涡轮旁路，主要作用是平衡润滑系统与供油系统。同时在油涡轮排油部分安装有溢流阀，主要作用是稳定润滑油母管压力。

1.3 各油泵的作用

主油泵由汽轮机主轴驱动，位于前轴承箱中，向油涡轮提供动力油。

油涡轮由喷嘴隔板和叶轮组成，利用主油泵来的高压油驱动油涡轮，同时将高压油转化为低压油，对汽轮发电机组各轴承供润滑油。油涡轮本体的附属设备有油涡轮入口节流阀、旁通阀和出口溢流阀。为方便油涡轮检修，在油涡轮上设置了上端盖，上端盖断面有3个耐油橡胶石棉纸板垫子，分别位于油涡轮入口节流阀后、旁通阀后和油涡轮出口溢流阀前。

升压泵是油涡轮驱动的油泵，从主油箱吸油，升压后为主油泵提供吸入油。油泵浸在主油箱中，升压泵入口设有滤网。

交流电动机驱动离心泵，在汽轮机转速小于2850r/min时，辅助油泵向轴承供给润滑油。

交流电动机驱动油泵，当机组启动、停机而导致升压泵不能正常运行时，高压启动油泵运行并向主油泵供油。

1.4 主油泵入口油源为油涡轮升压泵和高压启动油泵

机组在正常运行中，汽轮机转速大于2850 r/min时，主油泵出口油压高，油涡轮转速高，升压泵出口油压高，能保证主油泵入口油压，此时停运高压启动油泵。运行规程规定，在汽轮机转速达到3000r/min时，停运高压启动油泵和辅助油泵。

在机组启、停机过程中，汽轮机转速低于2850 r/min时，主油泵出口油压低，油涡轮转速低，升压泵出口油压低，为了确保主油泵入口油压，必须运行高压启动油泵为主油泵入口提供油源，同时驱赶主油泵及其出入口管道的空气，防止主油泵气蚀。

2 #5机组润滑油油压下降的异常现象

2010－09－19T08:47，#5机组根据电网的要求启动，在汽轮机升速至额定转速3000r/min时，按运行规程规定停运高压启动油泵后，油涡轮入口油压从正常的1.400MPa快速降至0.193MPa，升压泵出口油压从正常的0.180MPa下降至0.067MPa，油涡轮出口油压从正常的0.320MPa下降至0.245 MPa，无法维持正常油压，高压启动油泵联动，无法停运。

查阅历史趋势资料发现，9月19日在开机过程中，#5机组汽轮机盘车和3000r/min时，停运高压启动油泵前后油涡轮系统参数见表1。

09:45向四川省电力调度中心汇报，#5机组润滑油系统故障，汽轮机打闸，锅炉熄火，停机消缺。

有研究根据茄子果皮颜色和光的关系将茄子材料分为3种类型,分别是黑暗条件未影响茄子果皮中花青素合成的非光敏型、遮光环境下没有花青素合成的光敏感型和在黑暗条件下茄子果皮中依然有少量花青素合成的光半敏感型[14]。我们的研究发现,在遮光条件下,有部分果皮中有花青素合成的茄子材料,将其定为光不敏感型,在遮光条件下,没有花青素合成的将其定为光敏感型。

机组停机10d，等待汽轮机缸温从300℃下降至126℃，停运润滑油系统，更换油涡轮入口法兰盘垫子后，机组重新开机，运行正常。

3 #5机组润滑油油压下降的原因分析

#5机组汽轮机转速为3000r/min时，停运高压启动油泵，在润滑油系统中，油涡轮入口、出口及升压泵出口油压均反映油压下降，但主油箱油位没有变化(正常)，说明润滑油系统没有对外泄漏。现场检查确认汽轮机各轴承油挡及其进回油管、发电机密封油系统没有漏油现象，排除了润滑油系统外漏引起润滑油油压下降的可能。

查阅历史趋势资料得知，2010年7月12日，#5机组润滑油系统未故障前最后一次开机过程中，汽轮机盘车和转速达3000r/min时，停运高压启动油泵前、后油涡轮系统参数见表2。

比较表1和表2可知，在#5机组开机及汽轮机盘车状态，辅助油泵和高压启动油泵均运行时，油涡轮入口、出口油压下和升压泵出口油压下降不明显，无法判断油涡轮工作异常。汽轮机转速为3000 r/min且高压启动油泵运行时，9月19日的油涡轮出口油压正常，但油涡轮入口和升压泵出口油压下降较明显，而且高压启动油泵电流增大了5A。其原因如下:主油泵故障，主油泵打不起油压;升压泵故障，致使主油泵入口供油油压低;升压泵至主油泵的油管道法兰垫子破损漏油，致使主油泵入口供油油压降低;升压泵入口滤网堵塞，升压泵打不起油压;油涡轮入口法兰盘的垫子破损漏油，致使油涡轮入口油压降低。

4 #5机组润滑油系统故障排查

润滑油系统出现故障后，发电部、维护部、生产部有关专业技术人员立即对故障进行了分析和排查。

(1)汽机专业技术人员检查汽轮机前箱，倾听主油泵声音正常，检查主油泵两侧口环喷油没有增大，与历史数据相比正常，说明主油泵工作正常。

(2)汽机专业技术人员检查汽轮机主油箱，倾听声油箱内声音沉闷，但无动、静摩擦声音，结合高压启动油泵电流增大5A的现象，估计油涡轮和升压泵进出口法兰盘的垫子破损，导致高压启动油泵负荷偏大，电流增大。

(3)故障排查经过。

12:00，运行人员按检修方案要求，将#5机组主油箱的油部分倒至储油箱，主油箱油位从1120mm降至930mm，维护人员揭开主油箱人孔盖板，发现主油箱内的油涡轮入口法兰盘的垫子破损，大量漏油，造成油涡轮供油不足，致使油涡轮转速、升压泵转速及升压泵出口油压降低，反过来又使主油泵出口油压、油涡轮入口油压降低，导致高压启动油泵负荷偏大，电流增大。高压启动油泵停运，导致油涡轮入口油压、升压泵出口油压迅速下降，高压启动油泵联动，无法停运。

表1 9月19日开机过程中油涡轮系统参数

表2 7月12日开机过程中油涡轮系统参数

油涡轮出口油压下降不明显，是因为辅助油泵没有停运，确保了润滑油母管油压。

此时，汽轮机缸温因机组冲转暖机已达到300℃，盘车不能停运。要处理主油箱内涡轮油入口法兰盘的垫子破损，必须等到汽轮机缸温降至150℃以下，停运盘车，停运润滑油系统，对主油箱倒油后，检修人员进入主油箱，吊开油涡轮上端盖，才能实施检修。

5 #5机组油涡轮入口法兰盘垫子检查处理情况

2010年9月26日，#5机组汽轮机缸温降至126℃，停运盘车及顶轴油系统后，停运润滑油系统，运行人员将主油箱的油全部倒至储油箱后，检修人员进入主油箱，检查处理油涡轮升压泵及其附属设备，对油涡轮升压泵法兰盘的3个耐油橡胶石棉纸板的垫子全部更换为聚四氟乙烯垫子并对法兰盘的固定螺栓重新调整紧固。

2010年9月27日，#5机组润滑油系统油涡轮入口法兰盘的垫子更换后，启运润滑油系统正常。机组开机，#5机组汽轮机转速为3000r/min时，在停运高压启动油泵前后油涡轮系统参数恢复正常(具体参数见表3)。

表3 9月27日油涡轮系统参数

比较表2和表3可知，#5机组润滑油系统油涡轮入口法兰盘的垫子检查处理完好后，油涡轮系统恢复到了正常状态。

6 润滑油系统油涡轮故障的防范措施

(1)完善运行规程。运行规程应增补内容:在机组开机过程中，汽轮机转速为3000r/min时，应全面检查润滑油油涡轮各参数，当其与历史数据一致时，才能停高压启动油泵和辅助油泵;要先停运高压启动油泵，检查油涡轮入口、出口、升压泵出口油压正常，再停辅助油泵，检查润滑油母管压力正常，以确保不发生断油烧瓦事故。

(2)完善运行管理。新投运机组及大修、技术改造后的设备初次投运时，应建立设备第1次投运时的原始运行数据库并公布给运行人员，使运行人员都掌握设备历史参数值，以便及时比对，在发现设备运行异常时做出正确判断;应避免仅因为设备运行参数小于其额定值，就主观判断设备正常。

(3)确认主油泵、油涡轮及其升压泵工作失常，应启动辅助油泵、高压启动油泵，主油泵或油涡轮泵工作严重失常，应故障停机，确保汽轮机安全，严防汽轮机烧瓦。

(4)#5机组从2006年投产至今，未安排过关于油涡轮升压泵检修工作。建议结合机组大、小修，适时对油涡轮升压泵等润滑油系统设备进行检查，特别是直接威胁机组安全的用法兰联接的管道法兰盘的垫子、滤网等易老化、易损坏的设备应列入重点检查项目，定期更换。

(5)对润滑油等油系统法兰盘的垫子、阀门安装必须严格按“二十五项重点要求”认真落实。

(6)要持续加强安装质量、检修质量管理，严格“三级验收”标准，确保应修必修，修必修好。

[1]杨建平，杨成强，曹定.汽轮机润滑油压低故障分析及处理措施[J].华电技术，2010，32(12):69－70.

[2]何翊皓.4×600MW汽轮机组润滑油系统事故分析[J].发电设备，2006(5):348－350.