新型调相机润滑油系统故障原因分析及处理

2022-03-18李富荣

青海电力 2022年1期

李富荣，马涛，彭军

(青海电研科技有限责任公司，青海西宁 810008)

0 引言

新型大容量调相机转子作为高速重载大型部件，必须对其滑动轴承提供强制润滑油液,一是转子与轴瓦间形成连续不断的油膜，二是带走转子高速旋转产生的热量。润滑油对调相机乃至整个电网的稳定运行尤为重要。本文结合某换流站调相机工程调试过程中，出现的润滑油泵跳闸、轴瓦进油失压问题，进行原因分析,并提出了相应的改进措施。

1 润滑油泵跳闸原因分析及试验方法优化

某换流站调相机1号机组润滑油系统调试过程中，进行1、2号交流润滑油泵故障联锁切换试验时，发生1号交流润滑油泵跳闸。

1.1 润滑油泵跳闸原因分析

针对此次交流润滑油泵跳闸，主要从以下三方面进行原因分析：

(1)润滑油泵控制电源断路器定值偏小。核对润滑油泵控制电源断路器定值为150 A，并根据图1可知1号交流润滑油泵的启动瞬时电流为120 A，未超过润滑油泵控制电源断路器的定值，完全满足交流润滑油泵的启动需求。而本次交流润滑油泵跳闸，是在1号、2号交流润滑油泵故障联锁切换，停运1号交流润滑油泵时发生，在非故障联锁试验时，均未出现交流润滑油泵跳闸。据此判断润滑油泵跳闸并非断路器定值偏小引发。〔1〕

(2)控制电源过压或欠压。对于控制电源是否存在过压或欠压，检查控制电源回路输出电压是否高于或低于设定范围值，测量400 V电源回路，输出电压为380 V、电流为39.7 A，排除控制电源过压或欠压导致控制电源跳闸。

(3)油泵联锁切换定值的设定。通过图1交流润滑油泵电流与油压关系曲线发现进行故障联锁试验时，停1号交流润滑油泵联启2号交流润滑油泵，润滑油母管压力降至0.42 MPa，而润滑油总管压力因只设计就地压力表计监测，重新进行交流润滑油泵故障联锁切换试验，观察润滑油泵出口总管压力表值。故障联锁切换时总管压力最低降至0.48 MPa，触发润滑油压低0.5 MPa压力开关。并且2号交流润滑油泵联启后无法快速建立正常油压，一般需要3 s左右时间完成。〔2〕

图1 交流润滑油泵电流与油压关系曲线

从1、2号交流润滑油泵故障联锁切换试验数据分析，两台油泵在切换时，1号交流润滑油泵电流从37.5 A降至25.6 A并未归零，润滑油总管压力从0.56 MPa降至0.48 MPa，致使润滑油总管压力低于就地联启交流润滑油泵动作值0.5 MPa，从而再次联启1号交流润滑油泵，此时1号交流润滑油泵还未完全停止运行，这是电机内部绕组中磁链不能突变所造成，而1号交流润滑油泵再次启动使电机定子绕组中产生了剧烈的振荡电流，在短时间内振荡电流幅值约为电机定子正常电流值的20倍左右，严重威胁电机定子绕组的正常工作，引起线路保护装置动作，即瞬间跳闸。

1.2 防止润滑油泵跳闸的优化方法

本机润滑油系统正常工作时，母管油压在0.52 MPa左右，但母管油压正常的压力开关定值为0.5 MPa，在进行润滑油泵故障联启备用泵过程中，由于试验是通过远方模拟实现运行泵跳闸，并非运行泵电气回路实际跳闸导致，故在试验过程中，由于母管油压正常的压力开关定值整定太高，在联锁启备泵建立正常油所需时间较长，导致备用泵联锁启动后，正常油压开关未动作，而造成备用泵启动后油压仍低，再次联锁启动原运泵来提升油压，在两泵启动瞬间，造成过电流保护跳闸上级电源断路器。

经事故原因分析为：母管油压正常的压力开关定值太高，几乎与长时间运行的正常油压一致，未考虑联锁启备用泵建立正常油压所需时间较长的问题；尤其是设定值较高，若系统油压稍有波动，易出现联锁误动的情况。因此需对交流润滑油压低联启备用泵的定值进行更改，或在做故障联锁试验时采取相应的措施。

(1)更改油泵联启定值。将润滑油压低联启备用泵定值由原来的0.5 MPa改为0.45 MPa，并进行试验验证，交流润滑油泵故障联锁切换时润滑油总管压力最低降至0.48 MPa，高于重新校验设定的润滑油压低联启备用泵压力开关定值0.45 MPa，未达到联泵条件，从而在润滑油泵切换过程中，均未出现润滑油泵控制电源断路器跳闸现象。〔3〕

(2)故障联锁试验。在油泵故障联锁试验时，投润滑油泵故障联锁，退出就地联锁，通过在就地控制柜直接断开润滑油泵断路器开关，联启备用泵，断开备用润滑油泵断路器开关，联启直流润滑油泵，故障联锁试验动作正常，运行泵失电情况下备用泵能够迅速联启，从而保证了调相机安全稳定运行。

2 引起机组轴瓦进油失压的原因及处理

1号调相机润滑油系统在调试过程中，经冲洗检测油质合格后，润滑油系统正常投运。为保证调相机轴瓦进油压力满足机组运行要求，厂家在0米层1号调相机盘车端、励磁端轴承润滑油进油管法兰处分别加装孔径为12 mm的节流孔板，润滑油系统启动后节流孔板处有刺耳的异响。〔4〕

调相机升速至3000 r/min稳定运行5 min左右时，就地盘车端、励磁端轴承进油压力表突然降至0.12MPa，润滑油供油母管压力并未明显下降，立即紧急停机，转速惰转至2500 r/min左右时进轴承座润滑油压力恢复。调相机启动和转速3000 r/min时润滑油母管压力及各轴承进油压力见表1。停机后针对压力突降问题进行专题原因分析。

表1 调相机启动和转速3 000 r/min时润滑油母管压力及各轴承进油压力

2.1 轴瓦进油失压的原因

初步判断调相机转速升高时，转子高转速运转下产生离心力，导致机组进入轴瓦润滑油流量增加，而通过节流孔板的流量无法满足机组3 000 r/min正常运行时的要求，须对节流孔板安装位置及结构进行改变。

定义孔板孔径dk为：

(1)

式中：dk为孔板孔径，mm；G为通过节流孔板的流量，t/h；ρ为流体密度，kg/cm3；ΔP为节流孔板前后压差，MPa。

本机组采用32号透平油作为调相机润滑油，32号透平油油温在15 ℃时，密度≤900 kg/cm3，当调相机转速达到3 000 r/min，润滑油温约为45 ℃，可取ρ=880 kg/cm3，节流孔板前后压差ΔP =0.2 6MPa，依据上述公式，通过节流孔板流量G=5.16 t/h=86.0 L/min。

根据哈尔滨电机厂提供的QFT2-300-2型300 MVar空冷调相机使用说明书要求调相机盘车端、励磁端轴承润滑油总流量达到800 L/min。由公式计算安装孔径为12 mm的节流孔板，总流量为172.0 L/min，无法满足正常工况下轴承所需流量，须重新选择节流孔板。

2.2 节流孔板的选择及安装

按照要求，通过节流孔板流量G=400 L/min=24 t/h，假定调相机在3 000 r/min运行状态下节流孔板前后压差不变，Δp=0.26 MPa，取ρ=880 kg/cm3，则计算节流孔板孔径dk=25.7 mm，选取节流孔板孔径为26 mm，实际增大节流孔板孔径，孔板前后压差减小。采用超声波流量计测得通过节流孔板流量为396.5 L/min，因节流孔板前润滑油压为0.38 MPa，由此推论可知节流孔板前后压差为0.17 MPa，节流孔板后油压为0.21 MPa，选取的孔径为26 mm节流孔板可以满足机组运行需要。

节流孔板由原先3米层高位置压力表之前法兰处更换到调相机5米平台压力表之后的法兰处。润滑油系统流量孔板更换前、后位置示意见图2。更换节流孔板后调相机从0转速至3000 r/min整个升速过程中未出现失压问题，也解决了油泵启动后节流孔板异响问题。表2所示为调相机3000 r/min时，节流孔板更换前、后供油母管及各轴承油压比较。运用此方法对2号、3号、4号调相机进行了整改，失压及异响问题均已解决，效果较好。