汽轮机、燃气轮机润滑油系统异常分析与处理

刘建生

（大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司，浙江 绍兴 312366）

汽轮机、燃气轮机润滑油系统异常分析与处理

刘建生

（大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司，浙江 绍兴 312366）

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，

汽轮机；燃气轮机；润滑油；油泵；故障；分析处理

0 引言

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1 000 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。发生事故后轻者轴瓦烧毁、轴颈磨损，重者转子动静部分摩擦、叶片脱落，造成的经济损失巨大，因此润滑油系统的安全性至关重要。

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。交流润滑油泵采取1用1备布置，用于供给轴承润滑油。直流润滑油泵在交流润滑油泵故障时启用。

1.2 润滑油系统故障案例

润滑油系统故障引发的事故在发电行业占有一定比例，以下对几个典型案例进行介绍。

（1）新疆某发电公司135 MW高温高压凝汽式汽轮机组带125 MW负荷运行，2008年9月22日13:31水位低保护动作，锅炉MFT（主燃料跳闸），同时大联锁保护动作，汽轮机跳闸，发电机解列。汽轮机跳闸后，交流润滑油泵联起运行。13:33:50，润滑油压低至0.07 MPa，联起直流润滑油泵，当转速下降到2 068 r/min后，润滑油压降至0.05 MPa。13:37:06油压降至0，发生断油烧瓦事故。事故发生后对系统进行排查，发现润滑油泵未设置放空气管，为厂家设备缺陷。

（2）广东某发电公司600 MW超超临界汽轮发电机组，2011年6月17日在机组停运转速下降过程中，交流润滑油泵电机正常联起，但润滑油没有维持正常压力，当汽轮机转速降至2 264 r/min时，润滑油压降至0.164 MPa，直流润滑油泵电机正常联起，油压仍继续下降，在汽轮机转速降至2 255 r/min时，油压已降至0.09 MPa，随后瓦温开始升高，轴承振动增加，发生了断油烧瓦事故。经查发现润滑油泵排空管路存在缺陷。

（3）浙江某450 MW级燃气-蒸汽联合循环机组，2015年12月17日在进行机组直流润滑油泵启停试验时，发现其出口润滑油压建立存在滞后现象，在第2次启动时油压建立正常。历史数据显示，直流润滑油泵第1次启动60 s后，泵出口压力才达到正常值。如果在机组运行中交流润滑油泵故障，会导致在交、直流润滑油泵切换中有60 s的低油压工况，从而引发断油烧瓦事故。经分析油压不能正常建立的原因是直流润滑油泵排空管直径过细造成空气排出不畅，经排查其他2台交流润滑油泵设计上均存在同样缺陷，对油泵排空管改进后问题得到解决。

1.3 润滑油系统异常的原因分析

以上几起故障都是由于润滑油泵启动后不能正常建立油压，造成系统润滑油压急剧下降。经分析，润滑油泵异常主要有以下几个原因：

（1）润滑油本身是一种液体溶剂，在正常情况下会溶解一定的空气，这部分空气会在流动或静置中不断析出，特别是在润滑油油温高低交变、缓慢流动的过程中空气析出会显著增加。大部分空气会析出至油箱顶部并排出，但位于润滑油泵下部的部分空气则会进入润滑油泵的腔室中。

（2）在润滑油系统运行过程中，大量的润滑油向运行油泵的入口流动聚集，随着润滑油在油箱中的流动，润滑油泵内部腔室的空气会逐渐增多，在油泵未设计排气孔或其他原因导致空气无法正常排出时，积存的空气会逐渐达到油泵叶轮吸入端的翼缘以下，在叶轮腔室造成空腔。油泵启动后，无法排出的空气在叶轮中鼓风，使润滑油无法正常吸入，造成油泵不能建立油压。

（3）如果润滑油泵装设有排空管路，或在油泵壳体上开有排空孔，油泵中积存的空气会正常排出，润滑油会充满油泵腔室，油泵启动时可以正常建立油压。但当油泵的排空孔或排空管路通径过小，润滑油的自身张力会将空气封存在油泵中，通过油泵启动鼓风才能将空气排出，造成油泵建立油压滞后。

价值的含义从哲学的角度讲，一般认为是指客体满足主体的需要和主体需要被客体满足的效益关系。“青年价值观就是青年对其生活中的各种事物和现象能否满足自身需要进行认识、评价、决定取舍时所持的基本观点。”［2］青年价值观的内容由价值目标、价值评价和价值取向构成。

前述新疆和广东2个发电公司，都是由于交、直流润滑油泵均未在泵体开孔装设放空气管路，造成润滑油泵内部腔室出现空气积存，并且积存空气达到了油泵入口翼缘以下位置。油泵启动后叶轮转动只会产生鼓风作用，润滑油无法进入叶轮形成离心力，因此无法建立油压。

浙江公司则是因为润滑油泵壳体排空管路管径过小（内径仅5 mm），受润滑油张力作用在管路中部滞留，将空气封存在润滑油泵的壳体中，并达到了油泵入口处，油泵启动中的鼓风作用破坏了排空管中的密封，润滑油压虽然得以建立，但滞后过多（如图1所示）。

2 润滑油系统故障的解决方案

图1 润滑油泵结构

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。对于图1中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。

（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。

（4）充分吸取其他发电企业事故教训。开展汽轮机、燃气轮机润滑油系统的事故案例学习，对本企业的类似问题及时进行整改。

4 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]于在凤.汽轮发电机组润滑油供油方式风险分析[J].电力安全技术，2011，13（9）:25-27.

[2]周福宏.200 MW机组润滑油系统存在问题与建议[J].广东电力，1995（1）:27-29.

[3]杨建平，杨成强.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）:69-74.

[4]陈浩.汽轮机润滑油泵故障的分析和处理[J].浙江电力，2010，29（6）:37-38

[5]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.

（本文编辑：张 彩）

Analysis and Treatment on Abnormality of Lubricating Oil System of Steam Turbine and Gas Turbine

LIU Jiansheng
（Zhejiang Datang International Shaoxing Jiangbin Thermal Power Generation Co.，Ltd.，Shaoxing Zhejiang 312366，China）

Lubricating oil systems of steam turbine and gas turbine are used for shaft lubrication.System abnormality may result in the decline of the lubricating oil pressure，and failure of combined standby pump startup may cause lubricating oil interruption，which lead to the loss of bearing lubrication,large shaft vibration，increase of shaft vibration or even bearing bush abrasion.In this paper，examples of lubricating oil system faults are described to analyze the reasons，and solutions to lubricating oil system abnormality and preventive measures are proposed，which can be a reference for detection and treatment of lubricating oil system faults in power generation enterprises.

steam turbine；gas turbine；lubricating oil；oil pump；fault；analysis and treatment

TM621

：B

：1007-1881（2016）07-0049-05

2016-04-20

刘建生（1976），男，高级工程师、技师，主要从事燃气-蒸汽联合循环机组的设备管理工作。

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。