9FA燃气轮机联合循环发电机组润滑油泵组运行可靠性分析

卢旺先

（福建晋江天然气发电有限公司，福建晋江，362251）

9FA燃气轮机联合循环发电机组润滑油泵组运行可靠性分析

卢旺先

（福建晋江天然气发电有限公司，福建晋江，362251）

本文介绍了晋江燃气电厂的9FA燃气轮机联合循环发电机组，其交流润滑油泵电机在运行中出现了故障，通过对故障原因的分析，提出了应对解决措施；为进一步保证润滑油泵组运行可靠性，实施了技术改造工程。技术改造工程取得良好效果，可供同类型电厂借鉴。

交流润滑油泵；故障分析；应对措施；可靠性；技术改造

引言

福建晋江燃气电厂安装4台S109FA 350MW燃气—蒸汽联合循环发电机组，燃气轮机、蒸汽轮机、发电机由哈尔滨动力设备股份有限公司生产，GE公司提供技术支持。燃机型号为PG9351FA，汽轮机型号为158#（D10优化型），三压、一次中间再热、单轴、双缸双排汽，发电机为390H全氢冷，采用静态励磁。余热锅炉型号为NG-109FA-R，由杭州锅炉集团有限公司生产的高、中、低三压，一次中间再热、卧式、无补燃、自然循环余热锅炉［1，2］。

该电厂4台机组共配有8台交流润滑油泵，每台机组配备两台交流润滑油泵，一用一备，承担着对燃气轮机、汽轮机和发电机的8个支撑轴承的冷切、润滑和平衡轴向推力的作用，并为发电机密封氢气提供所需油。作为机组重要辅助设备，任一台交流润滑油泵组在运行中发生故障，都会严重影响整个机组的安全性和可靠性，即使另一台泵能够正常运行，但因失去备用，机组次日不能正常启动，因为一旦运行中出现油泵再次故障，那么机组将被迫事故停机。

1 交流润滑油泵组故障情况

晋江燃气电厂4台机组已于2010年底全部竣工发电［3］。交流润滑油泵组主要由润滑油泵和油泵电机两大重要部件组成，投产配置润滑油泵为德国科尔法公司制造的NSSV系列ALLWEILER NSS125-315-1300油泵。流量：6965 lpm，出口压力：8.9 bar，转速：2975 r/min，输出功率：186.5 kW，最大工作温度：93.33℃。因基建时泵组为普通款配置，所以各机组油泵配备的电机品牌也不统一，分别有：ABB、西门子、贝得三个品牌。

该厂四台机组交流润滑油泵组存在长期过载、运行时绕组温度高、轴承震动大等问题，自机组投产以来，一直无法彻底解决，极易造成润滑油泵电机烧毁等事故，特别是在夏季运行时危险性更高，严重影响机组的安全运行。经统计，该厂#1～4机8台交流润滑油泵组投运以来，运行中发生的电机损坏事故共3起，故障几率约为37%，电机检修时发现绕组与引线重大缺陷返送修理厂处理事件5起，故障几率约为62%，机械故障（震动原因）损伤事件1起，故障几率约为12%［4］。

2 交流润滑油泵电机存在问题

（1） 定子绕组端部附着润滑脂

三种型号电机的检修中均发现绕组端部附着残留的润滑脂，如图1所示。主要原因是加油过程中，由于驱动端和非驱动端排油孔堵头不能拧开，长期处于封堵状态，轴承油腔经过多次定期补充油脂后已填满空间，废旧油脂不能排出，只能通过轴承内油盖与转轴之间的间隙，甩到定子绕组端部上，如图2所示。轴承油腔充满油脂会引温度升高，绕组表面沾满的油垢将直接阻碍绕组通风及散热，且对绝缘漆也会起溶解浸蚀作用。

图1　绕组端部残留油脂

图2　轴承处油脂

（2） ABB电机绕组过热

对#1机ABB油泵B电机检修过程中，发现定子绕组端部绕组绑扎带、槽口槽衬及相间绝缘纸已失去弹性，脆化严重，如图3所示。有的线圈漆包线有龟裂情况、绕组端部发黑，如图4所示，引出线W1、 V2相接线鼻端套管出现过热情况。这些都是电机长期高温运行造成的现象。

图3　相间绝缘纸脆化

图4　漆包线颜色发黑

（3） 西门子电机绕组引出线绝缘套管严重过热、破损现象

对#3机交流润滑油泵A、B电机检修时，发现绕组引出线绝缘套管出现严重过热、破损现象，如图5所示，电机运行工况恶劣，绕组绝缘迅速恶化，具有薄弱点，运行中存在一定安全隐患。

图5　绕组引出线绝缘套管严重过热、破损

（4） 电机结构不同

从上文可知，目前该厂油泵电机使用了三个不同品牌：ABB、SIEMENS、贝得，各电机结构也有所不同，更换备用电机如不是同一款，将增加一定工作量，抢修中会延长工期，而且由于油泵电机能耗大，厂家已停止生产。

3 交流润滑油泵组电机频出故障分析

3.1设计问题

润滑油系统为模块化设计，泵组设计存在缺陷，具体表现为泵转子靠卡簧悬挂在泵上轴承，且卡簧强度不够，一旦出现金属疲劳、温度过高等问题，极易出现严重事故。2013年，#1机交流润油泵A运行中发生过该类故障。油泵、电机垂直安装在箱体上，由于箱体基础严重变形，原设计厂家没有考虑此情况，无任何加强、防护措施，从而使电机机座支撑点不够牢固，造成震动严重超标，同时震动会造成轴承负载增加，导致各部温度升高，从而引起轴承过热。

3.2电机负载问题

交流润滑油泵电机在一定程度上受到机械设备的的影响，使其效率水平低，能耗量高，运行中一直存在电流较大问题。电机负载电流过大，电机温升明显升高，绝缘劣化速度也会加快。自基建期间至今，共发生3起油泵电机绕组接地故障，其共同特点是运行时电流均大于对侧电机电流，如表1所示。

表1　油泵电机运行参数

3.3油泵泵体震动问题

由于润滑油系统的模块化设计，油泵电机垂直安装在箱体上，而箱体基础较软，容易造成震动，尤其是B电机（箱体中间）比A电机（箱体外侧）震动严重，特别是电机修后负载运行时，震动偏大，造成轴承负载增加，导致温度升高，从而引起绕组过热。

3.4运行环境温度高

我厂油泵电机F级绝缘（最高155℃），考虑到制造工艺和材料因素，国内一般按照B级（最高130℃）考核。机组在运行期间，润滑油箱温度在63℃左右，电机运行环境温度在40℃上下，这也是电机运行时的上限温度，对电机极为不利。夏季测量一A油泵电机外壳最高达90℃，由于没有内部测点，根据检查情况分析，绕组温度可能超过130℃，造成绝缘损伤。

3.5维护保养不当

端部绕组有残留的润滑脂，说明加油量过大或者加油过于频繁，造成轴承油腔温度升高，端部绕组附着的润滑脂也会造成散热不畅，引起温升。

4 具体措施与技术改造

4.1具体措施

（1） 针对加油问题，采取在油泵电机驱动端和非驱动端轴承室加装排油管。电机加油时，可以打开堵头，形成回油，提高加油质量。同时加强加油过程质量管理和控制加油周期，不多加，也不欠加。

（2） 为加强电机内部温度的监测，在电机绕组和轴承上加装温度测点，以通过网线将电机实时温度上传到集控室DCS上，设置报警温度，便于监视。安装绕组测点6只，轴承测点2只。如图6、图7所示。

图6　轴承测温点

图7　绕组测温点

（3） 加装临时轴流风扇。由于润滑油模块环境温度高，特别是夏天，空气不对流，造成电机运行温度高。采取在4台机组就地加装临时冷却风机强制通风，有力改善电机散热条件。通过观察，采用此手段后，可以降低电机表面温度至少8℃，效果明显。在目前采取技术手段不能降温的情况下，此方法比较有效。

（4） 针对油泵电机绝缘发生劣化趋势，长期运行后可能存在一定安全隐患，在加强巡视检查的同时，要缩短检修周期，检查轴承润滑情况和绕组绝缘情况，必要时更换备用电机。

（5） 对于修后电机负载运行震动偏大问题，建议机务检查机座是否平整，对轮连接是否在同一水平线，由于设备中心处空间比较狭窄，应使用更合适的工具与仪器检测，保证各数据的合格。

4.2技术改造

针对交流润滑油泵组电机运行中频出的故障，虽然已采取相应改进措施，但效果并不太明显，滑油泵组长期过载、温度高、震动大，运行所带来的隐患并没有消除。为彻底消除隐患，经过调研讨论，确定了方案［5］。将原油泵改造为日本大晃机械工业株式会社生产的DVCW-250D-JHA润滑油泵，该润滑油泵主要优点有：（1） 轴承为强制性润滑，减小轴承磨损；（2） 缓冲胶圈联轴器形式改变为弹性柱销式联轴器，大大提升了设备的安全性； （3） 泵叶轮为优化性设计，运行性能优越。泵组配备的动力电气设备是新型高效率ABB电机（国产），设备参数符合最新技术标准。参考兄弟燃气电厂数年前已对交流润滑油泵进行的改造，使用的DVCW-250D-JHA润滑油泵与电机至今运行状态良好，满足油系统运行要求。2014年10月2日，利用#2机组停机进入D级检修机会，开始实施#2机交流油泵B改造工作，并于同年10月7日，新交流油泵电机现场安装就位，电源接线完成后空载试运2小时合格，机械连接进行负载试运5小时，润滑油泵负载试运合格，顺利通过试运。同年10月9日，正式启动运行，更换前后润滑油泵B参数对比，如表2所示。

表2　滑油泵技改前后参数

从表2可知，改造后节能效果显著，交流润滑辅助油泵电流从310 A降至260 A左右，电流下降50 A，每天可节省厂用电量：1.732*380 V*50 A*0.85*24=671.323 kWh（1）每年可节省厂用电量24.5万kWh，按0.55元/kWh计算，一年节省134 768元。

5 结束语

通过对交流润滑油泵B的改造，有效遏制了泵组运行期间震动大、温度高不安全现象。技改后，设备机械噪音明显减弱，电机震动、温度等运行参数得到大幅度降低，已达到理想值，提高了电机运行稳定性，各项技术指标达到预期效果。目前该电厂#2机两台交流油泵均已改造完成，择时将对其他三台机油泵改造，以彻底消除隐患，为机组的安全稳定运行和节能降耗打下了坚实的基础。本文可为同类型电厂提供借鉴。

［1］中国华电集团公司. 大型燃气-蒸汽联合循环发电技术丛书:设备及系统分册［M］. 北京: 中国电力出版社， 2009.

［2］福建晋江天然气发电有限公司. 集控运行规程: 电气分册［M］. 2014.

［3］清华大学热能工程系动力机械与工程研究所， 深圳南山热电股份有限公司. 燃气轮机与燃气——蒸汽联合循环装置［M］.北京: 中国电力出版社， 2007.

［4］福建晋江燃气电厂. 安全事件汇编［Z］.

［5］刘养浩. 某厂S109FA联合循环拔电机组润滑油泵轴承故障的原因分析［J］. 福建建材， 2014（11）: 80-82.

Operation Reliability Analysis of 9FA Gas Turbine Combined Cycle Power Generation Unit Lubricating Oil Pump Group

Wangxian Lu（Jinjiang Fujian Natural Gas Power Generation Co.， Ltd.， Jinjiang， Fujian， 362251， China）

This paper presents the Jinjiang natural gas power plant of 9FA gas turbine combined cycle generator AC lubricating oil pump motor in the operation of the fault， through the analysis on the cause of the fault， puts forward the measures to solve， as to further ensure that the lubricating oil pump group operation reliability， the implementation of the engineering technology， and achieved good results， being capable to be used for reference for the same type of power plant.

AC Lube Oil Pump； Fault Analysis； Response Measures； Reliability； Technical Innovation

TM611

A

2095-8412 （2016） 04-707-04

工业技术创新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.033

卢旺先（1986-），男，福建龙岩人，大学本科，中级工程师，现任福建晋江天然气发电有限公司发电部主值。