1 000 MW超超临界汽轮发电机组润滑油系统故障诊断

2013-02-09乔会君刘占辉赵红君

电力安全技术 2013年2期

关键词：油泵润滑油涡轮

乔会君，刘占辉，赵红君

(1.郑州市郑东新区热电有限公司，河南郑州 450000；

2.河南省电力公司电力科学研究院，河南郑州 450052)

1 概述

某1 000 MW超超临界汽轮发电机组润滑油系统主要由主油泵、涡轮泵、交流油泵、启动油泵、直流油泵等组成。其中，主油泵由汽轮机直接驱动，交流油泵和启动油泵由交流电机驱动，直流油泵由直流电机驱动，涡轮泵由油涡轮驱动，这些油泵均为离心泵。

机组正常运行时，汽轮机转子直接驱动主油泵，从主油泵流出的润滑油一部分经过节流阀后流经驱动涡轮泵，另一部分流经旁通阀，两路油混合到一起，经冷油器调整油温后供给各个轴承、顶轴油系统和发电机密封油系统等。涡轮泵在油涡轮的驱动下为主油泵提供润滑油，具体情况如图1所示。

图1 汽轮机润滑油系统示意

在机组正常启动、停止和盘车状态下，交流油泵为轴承、顶轴油系统及发电机密封油系统等供油。在失去厂用电或交流油泵故障时，直流油泵提供润滑油，确保机组安全停机。由于主油泵布置在18 m汽机平台，润滑油油箱布置在4 m夹层，启动主油泵无法形成自吸，涡轮泵也无法为其提供润滑油，此时启动油泵为主油泵提供润滑油；当达到额定转速后，涡轮泵正常运行时，启动油泵即可停止运行。

新机组或润滑油系统调整过的机组，应根据需要调整节流阀、旁通阀和溢流阀，使润滑油压力、主油泵出口压力及主油泵入口压力达到机组正常运行的要求。

2 故障特征及分析

2.1 故障特征

调试期间，该机组首次启动，当机组升速至额定转速后，工作人员对其进行润滑油压力调整。发现无论如何调整节流阀、旁通阀和溢流阀，只要启动油泵停止工作，主油泵出口压力即从1.83 MPa骤降至0.27 MPa，主油泵进口压力由0.22 MPa骤降至0。

2.2 故障分析

初步分析认为，造成该故障的可能原因为：

(1) 主油泵无法正常工作；

(2) 涡轮泵故障无法正常工作；

(3) 套装管道存在泄漏或堵死；

(4) 逆止阀安装方向错误或不起作用等。

在机组启动升速过程中，主油泵出口压力随着汽轮机转速增大从0.125 MPa逐渐升高。当汽轮机转速达到1 500 r/min时，主油泵出口压力0.54 MPa；当汽轮机转速达到额定转速3 000 r/min时，主油泵出口压力1.83 MPa。主油泵在3 000 r/min时与1 500 r/min时，润滑油通过主油泵后压头升高比例为(1.83-0.125)/(0.54-0.125)，约为4。根据离心泵压头与转速的平方成正比关系，判断主油泵工作压力正常。此外，随着汽轮机转速增大，润滑油压力明显变大，交流润滑油泵电流从123 A降至94 A，交流润滑油泵出力降低，说明主油泵出力随转速的增大而增大，已经为机组提供润滑油。上述分析表明：主油泵工作正常，且主油泵出口逆止阀(5)及油涡轮旁通阀正常。

汽轮机转速从1 500 r/min升至3 000 r/min时，启动油泵电流从95 A降至71 A，启动油泵出力大幅降低。启动油泵停止前，主油泵可正常工作，这说明涡轮泵出力逐渐增大，为主油泵提供了一定的润滑油，即在启动油泵停止前涡轮泵也可正常工作。油涡轮节流阀工作正常，否则涡轮泵将不能正常工作。

如果油系统套装管道存在内漏，会导致润滑油大量泄漏，启动油泵停止时将造成主油泵或油涡轮无法正常工作。机组启动前，同时汽轮机升速至3 000 r/min后启动油泵停止前，润滑油压力能够调整到正常值，说明涡轮泵、直流油泵、启动油泵至轴承润滑油供油管路不存在问题。机组启动前，启动油泵启动后，主油泵入口压力可达0.19 MPa，说明启动油泵出口至主油泵入口润滑油管路不存在泄漏问题。因此，不能排除的可能存在泄漏的管路有：主油泵出口至油涡轮以及涡轮泵出口至主油泵入口(启动油泵前)。

此外，当涡轮泵出口逆止阀(1)安装方向不正确时，启动油泵停止后，暂无设备为主油泵提供润滑油，主油泵出口压力将降至0，润滑油压力也会降低，主油泵将不再为油涡轮提供动力，涡轮泵也将停止工作。

当启动油泵出口逆止阀(4)不起作用时，启动油泵停止后，涡轮泵供给主油泵的润滑油将从启动油泵进口处泄漏，造成主油泵供油不足，无法正常工作。

3 检查方案及故障处理结果

根据故障特征及分析结果，工作人员决定停机对润滑油系统进行检查。由于润滑油管路为套装管路，供油管安装在回油管中间，管道检查工作量相对较大。根据由易至难的检修次序，首先放空润滑油箱润滑油，对启动油泵出口逆止阀和涡轮泵出口逆止阀进行检查；然后检查涡轮泵至主油泵入口供油管路有无泄漏或堵死；最后检查主油泵出口至油涡轮管路有无泄漏。

在检查涡轮泵出口逆止阀时发现，该逆止阀安装方向不正确。为了进一步排除故障，对启动油泵做了进一步检查，发现该逆止阀安装方向正确，且能正常工作。涡轮泵出口逆止阀装反，完全符合该机组润滑油系统故障特征，润滑油管路存在内漏的可能性大大减小。此外，检查润滑油套装管路工作量很大，且检查后需要长时间滤油，才能使润滑油的油质达到机组工作需要，因此决定不对润滑油管路进行检查。

检修结束后，机组冲转前，因涡轮泵出口逆止阀的作用，减少了启动油泵供主油泵入口润滑油的泄漏，启动油泵电机电流降至61 A。

机组汽轮机升速至1 500 r/min时，启动油泵电机电流、交流润滑油泵电机电流、润滑油压力和主油泵出口压力分别为68 A、119 A、0.20 MPa和0.58 MPa。与检修前相比，启动油泵和交流润滑油泵电机电流分别降低了27 A和4 A，润滑油压力基本没有变化，主油泵出口压力增大0.04 MPa。

机组汽轮机升速至3 000 r/min后，启动油泵电机电流、交流润滑油泵电机电流、润滑油压力和主油泵出口压力分别为58 A、93 A、0.21 MPa和1.8 MPa。与检修前相比，启动油泵和交流润滑油泵电机电流分别降低了13 A和1 A，润滑油压力和主油泵出口压力基本没有变化。

在润滑油压力调整过程中，停止启动油泵后，润滑油压力、主油泵出口压力基本没有变化，说明检修后系统恢复正常。由此可见，涡轮泵出口逆止阀(1)安装方向错误是润滑油系统不能正常工作的根本原因。交流润滑油泵停止后，润滑油压力由0.21 MPa降至0.10 MPa，交流润滑油泵联锁启动。开大旁通阀及节流阀后，主油泵入口压力由0.14 MPa调整为0.098 MPa，主油泵出口压力由1.8 MPa降至1.5 MPa；交流润滑油泵停止后，润滑油压力下降为0.16 MPa，满足机组的运行需要。