海上平台透平机组试车故障浅析

李振　史健超　江涛　于晓峰　尹梽安

摘要：501机型透平是航改性透平，是从56/501-D飞机发动机改进过来的，具有结构紧凑、重量轻、性能可靠、高模块化等优点，本文中主要分析的501透平是本地化维修后首次安装到海上进行加载试验，因陆地没有条件进行调试作业，上平台前只对机组进行了空载试验，旧机组拆卸前已经对原机组进行起车试验，但由于旧机组透平涡轮端有严重漏油情况，机组没有完全起车，只试车到空载阶段便停车不能再起了。

关键字：透平;海上平台;试车

引言

海上平台透平机组一般作用是用来发电，而一个平台的电力系统是整个平台的“心脏”部位，平台的生产、生活都完全依赖电力的供应，一旦“心脏”停止跳动，将直接对平台油气生产及产量造成重大的影响。本文中501-KB5型号的透平机组在试车过程中滑油压力低报警停车，针对这样一个典型故障来进行分析，了解是什么原因造成了透平机组的滑油压力低，逐步对每个点进行排查，最终找出根本原因，并提出解决办法及整个系统一些整改的建议。

1、501透平简述

如图1所示，501透平主要由空气进气室、辅助驱动室、压气机、压气机扩散段、燃烧段、透平涡轮段组成，该机组采用了14级轴流压缩机，燃烧室内有6个单独的衬套，以保证对涡轮进口的温度分布均匀，涡轮端有四级轮盘，机组是采用冷端驱动。透平机组重量约577kg，加载的转速为14600rpm，最高持续输出功率为3267KW，主要包含滑油系统、进排气系统、燃油系统、控制系统、启动系统、冷却系统等。

2、故障分析：

2.1、启动程序中是否出错

因此前在陆地对该机组进行了调试作业，可以确定机组没有问题，首先分析启动过成中是否有操作问题，现场启动流程为，按下启动按钮，3秒后齿轮箱加热器关闭，发电机腔冷却风扇启动;然后系统会下达吹扫指令，ECU控制启动马达继电器得电，相应柴油机启动，柴油机启动计时器开始计时，柴油机启动程序状态灯亮起，柴油机启动10S转速要达到400RPM，否则启动失败关停，液压油加热器关闭;柴油机达到400RPM转速后，柴油机启动程序状态灯关闭，柴油机运行状态灯开启，液压泵系统打开带速，液压系统带速后，分流阀从打开到BYPASS状态，透平开始加速，透平加速到2550RPM后，排气系统扫气完毕，ECU吹扫指令关闭，ECU下达柴油机停车指令，液压系统退出，柴油机低速运行60S后柴油机停止作业，透平降速至2200RPM，RUNDOWN计时器开始计时;然后加热系统吹扫计时器开始计时，分流阀状态灯亮起，计时20S后，透平提速，透平启动程序状态灯亮起，透平提速到8400RPM，运行计量器开始，预润滑油泵停止作业，稳定加速计时器动作10S，加速到12225RPM后，READY-TO-LOAD状态灯亮起，启车成功。

通过现场排查启动系统，因柴油机自启系统年久失修，不能够自己启动，需要手动提速，在启动过程中存在透平转速达不到启车失败情况，柴油机手动启动需要现场操作人员与中控人员密切配合好才能在合理时间内达到透平启车转速，一旦超过系统预定时间，系统判定启车失败，会自动关停，但机组启车后柴油机会停止运行，与透平运转加载到1200KW后高振报警关停无直接关系。

2.2、滑油压力低报警分析

在启车加载成功前发生了滑油压力低报警，发生在准备空载运行后准备加载前，根据滑油压力低我们逐点进行排查，首先我需要知道滑油的流经路线及流经设备，燃气轮机润滑油系统由发动机驱动压力和扫气泵元件、滑油冷却器、双联滤器、滑油箱、仪表和开关组成，滑油流经路线为发动机驱动的压力泵从油箱中将滑油抽出。滑油被运送到所需的发动机各润滑点上，然后从发动机回油管线返回，从发动机返回的滑油通过滑油冷却器和双联过滤器，最后返回到滑油箱。我们打开透平滑油进口处管线（为滑油泵前端与滑油箱出口连接管线），管线口处有滑油，无堵塞，但滑油泵内疑似无滑油流过，然后我们打开滑油冷却器的进口、出口管线，发现依然无滑油，按照流程图我们打开了滑油泵后端透平机组上的滑油管线，发现依然没有滑油流过的痕迹，根据流程图基本断定滑油未流经透平，根据次判断，初步怀疑是新机组上的滑油泵出现故障，我们将旧机组上的滑油泵拆卸更换到新机组，再次启车，发现能够顺利启车，并可以加载。

2.3、机组高振报警关停分析

解决了滑油压力低的故障后，我们重新对机组进行了启车、空载、加载等一系列操作，按照0KW-300KW-500KW-800KW-1000KW-1200KW-1500KW-1800KW逐渐增加载荷，但当加载到1200KW后运转不到2分钟，出现高振报警停车情况，现场出现一股剧烈的烧糊气味，将机组拆卸下来后，发现涡轮端转子出现肉眼可见的下沉。

3、结束语

3.1故障总结

结合之前出现滑油压力低的情况，可以初步得出涡轮处转子轴承脱落造成转子下沉，根本原因在于之前多次启车、空载时机组一直处于未有滑油润滑的情况，造成后面加载时候整个机组内5个轴承已经磨损，再经过高速运转加载后出现脱落情况。又因该机组无预润滑系统，启车前没有将滑油润滑到整个机组内，经过检修新机组滑油泵并无问题，根据现场滑油箱出口管线在滑油泵下方，以及滑油泵是新泵里面并无残存旧油，整个机组未有滑油流经的原因在于滑油泵是齿轮泵，如果启动前没有将滑油注入滑油泵的话会造成滑油泵会先抽动滑油管線内空气，因滑油泵抽空气马力不足，未能将滑油抽入滑油泵，造成机组干磨情况。

3.2建议

1）现场柴油机自启动程序进行升级，避免人员操作导致机组启车失败;2）对机组内增加预润滑油，在启车前进行预润滑操作，避免出现滑油泵未灌泵整个系统干磨启车。

参考文献：

【1】梁宁. 海上石油透平发电机组常见技术故障与维护分析[J]. 广东化工， 2020， v.47;No.416（06）：199-200.