探讨机燃气轮与汽轮机润滑油系统异常分析与处理

李家虎

山东电力建设第一工程公司

探讨机燃气轮与汽轮机润滑油系统异常分析与处理

李家虎

山东电力建设第一工程公司

汽轮机、燃气轮机润滑油系统承担机组轴系的润滑任务，系统异常会造成润滑油压下降，备用油泵联起不成功会造成润滑油中断，轴承失去润滑，机组轴系振动会增大，严重时会引发轴瓦磨损的恶性事故。结合多起润滑油系统故障案例进行分析，给出了润滑油系统异常的解决方案和防范措施，对发电企业润滑油系统缺陷排查和处理具有参考和借鉴意义。

汽轮机；燃气轮机；润滑油；

前言

汽轮机、燃气轮机作为发电机组的动力部分，用于拖动发电机发电，汽轮机的动力为高温高压蒸汽，燃气轮机的动力为高温燃气。汽轮机、燃气轮机具有技术先进、参数高、功率大等特点，目前燃煤汽轮机发电功率已达1000 MW 以上，9F 级燃气轮机联合循环功率也超过了450 MW。汽轮机、燃气轮机都和发电机连接，形成大功率发电设备，运行机组转子的重量和惯性巨大，需要良好的轴承润滑保证发电机组安全运行。然而大型汽轮机、燃气轮机的润滑油系统故障较多，原因复杂，存在的缺陷具有隐蔽性。

1、润滑油系统的常见故障

1.1润滑油系统的组成

大型汽轮机发电组一般设置高压油泵、主油泵及射油器、交流润滑油泵、直流润滑油泵。高压油泵在机组启停时使用，通过射油器向主油泵入口和润滑油系统供油，也是主油泵的备用泵。主油泵安装于主机前的轴承箱内，由汽轮机主轴拖动，具有压力高、流量大的特点。高压油泵或主油泵的高压油通过射油器降压、增加流量后向各轴承供油。辅助油泵在机组启动或停运阶段供油。直流润滑油泵作为最后一道防线，在上述设备不能正常工作时启用。

大型汽轮发电机组的高压油泵、主油泵、交流润滑油泵、直流润滑油泵均为离心泵。主油泵与主轴相连，为卧式布置，因离心泵不具有自吸功能，来油由主油箱内的射油器供给。如果运行中射油器故障，会造成主油泵断油，无法形成供油循环，同时也会中断润滑油的供给。交流润滑油泵由电机拖动，可以在主油泵故障情况下供给润滑油，也可以在机组停运时作为盘车用润滑油。直流油泵在交流润滑油泵故障时启用。由于设备结构原因，燃气发电机组不设主油泵， 一般只设置交流润滑油泵和直流润滑油泵。

2、润滑油系统故障的解决方案

上述润滑油泵故障原因均为油泵蜗壳内部积存空气，造成油泵启动后不能建立油压，一般采取加装排空气孔或增加排空管的方法来解决。对立式油泵而言，润滑油液面高于叶轮内部叶片形成密闭流道时，才会在泵轮转动时因离心力作用形成连续的油流，并在泵轮出口形成油压，顶开油泵出口逆止门向系统供油。为保证润滑油能够顺利排出，一般采取以下措施：

（1）润滑油泵排空孔应位于蜗壳上部，对应蜗壳内部腔室的最高点，保证蜗壳内部空气排出。如果排空气孔位置较低，如低于油泵叶轮上翼缘位置，蜗壳顶部的空气无法排除，泵轮的离心力不能形成连续流道，造成泵轮甩出的油在内部扰动，断续排出，使油压出现波动。

（2）为保证油泵空气排出通畅，必须保证油泵泵壳排空孔径满足在静置状态下空气正常排出的要求，油泵泵壳开孔应大于10 mm，防止空气孔在运行中堵塞，如果开孔过小，会导致润滑油由于张力而堵塞排空气孔，导致空气不能通畅排出。对于油泵泵壳排空气孔后部设置有较长管路的，应加大排空气管的直径，一般应大于15 mm，并定期检查。

（3）定期进行油泵的切换试验，验证交、直流润滑油泵是否工作正常。新版《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》在防止汽轮机、燃气轮机轴瓦损坏事故部分明确指出：汽轮机的辅助油泵及其自动装置，应按运行规程要求定期进行试验，保证处于良好的备用状态。机组启动前辅助油泵必须处于联动状态。机组正常停机前，应进行辅助油泵的全容量启动试验。根据润滑油泵异常分析，需要将润滑油泵切换试验、启停试验过程中油压的建立时间作为试验的重要对象。按常规的试验方法，在启动润滑油泵后，如果油压不正常，可以连续试验多次，如能够恢复正常则不进行处理。然而，实际上如果润滑油泵在第1 次启动中不能快速建立油压，第2 次启动恢复正常，一般是油泵中存有空气造成的，如不进行处理，则可能在运行润滑油泵故障时油压建立滞后，成为断油烧瓦事故的重大安全隐患，必须引起足够重视。

（4）在防止立式润滑油泵进空气的防范措施中，补充外置式卧式润滑油泵作为备用也是可行的。外置油泵具有检修方便的特点，但也要考虑卧式离心泵的工作特性，润滑油泵蜗壳上部也要装设排空气管道，并保证其畅通。

3、润滑油系统的新要求

新版《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》对汽轮机、燃气轮机油系统提出了更多的要求，尤其是针对润滑油系故障频发的情况，采取了加入润滑油储能器设备等第三油源作为防护的措施。加装储能器作为机组润滑油泵故障的备用油源，旨在针对目前润滑油系统的缺陷，避免润滑油系统异常时多台润滑油泵均不能有效防止断油烧瓦事故的发生。如果能保证润滑泵工作正常，备用泵能够正常启动并建立油压，也是能够满足安全运行要求的。这就需要在日常工作中加强设备管理，及时发现和处理设备使用中出现的问题，做好以下几点。

（1）建立润滑油系统油泵的运行和试验台帐。首先要保证在试验规程要求的条件下进行试验，熟悉操作步骤；其次要对试验过程进行详细的记录和分析，对交、直流润滑油泵事故联起试验、启停试验中油压建立的时间、压力情况进行详细记录，并进行对比。

（2）提高润滑油系统设备可靠性。部分主机厂配套的润滑油系统设备外委其他单位代工制造，制造加工过程中容易造成重要部件的遗漏，如果主机厂质量监督不到位，会将事故隐患转移给用户。

（3）提高发电厂检修和运行人员的技术水平。加强润滑油系统知识的培训，提高分析处理问题的能力，能够正确分析判断机组润滑油系统存在的异常并及时解决。

结语

润滑油系统是大型汽轮机、燃气发电机组的重要辅助设备，其可靠性直接关系到机组的安全运行。据不完全统计，国内近20 年因润滑油系统故障引发的断油烧瓦重大设备损坏事故达30 多起，损失巨大。针对大型汽轮机、燃气轮机润滑油系统离心式润滑油泵的常见故障进行分析，提出了解决方案和防范措施，对发电企业润滑油系统缺陷的排查和处理具有参考和借鉴意义。

［1］王磊.汽轮机组润滑油泵的故障分析［J］.黑龙江电力，2013，35 （1）：76-78.