汽輪機(jī)停用高壓油泵時(shí)油壓下降的原因分析及對(duì)策

顧懷本,宋春濤

(江蘇國(guó)信泗陽(yáng)生物質(zhì)發(fā)電有限公司,江蘇 泗陽(yáng) 223700)

汽輪機(jī)停用高壓油泵時(shí)油壓下降的原因分析及對(duì)策

顧懷本,宋春濤

(江蘇國(guó)信泗陽(yáng)生物質(zhì)發(fā)電有限公司,江蘇 泗陽(yáng) 223700)

為了杜絕汽輪機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中停用高壓調(diào)速油泵時(shí)發(fā)生因油壓下降而導(dǎo)致被迫停機(jī)甚至燒瓦、斷軸、飛車等事故,通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)剖析和試驗(yàn),著力分析系統(tǒng)信號(hào)源失靈等因素,再經(jīng)過(guò)系統(tǒng)改造和運(yùn)行操作優(yōu)化,最終使油壓在切換油泵過(guò)程中保持穩(wěn)定,實(shí)踐證明成效顯著。

汽輪機(jī);油壓;下降;對(duì)策

1 事故經(jīng)過(guò)

2009年 4月 28日,某電廠 2號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)組熱態(tài)開(kāi)機(jī)過(guò)程中,在停用高壓調(diào)速油泵時(shí),發(fā)生了主油泵斷油、油壓下降、高壓油泵自投后無(wú)效、交直流潤(rùn)滑油泵未及時(shí)自投,導(dǎo)致軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)斷油燒瓦的事故。該汽輪機(jī) 4道軸承的下軸瓦均燒損,相應(yīng)的油擋和推力瓦兩側(cè)浮動(dòng)瓦也有碰磨,發(fā)電機(jī)同軸勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子和 4塊電樞發(fā)生磨損。汽輪機(jī)本體的 5道隔板汽封和前后 3道軸封也有不同程度的碰磨。

2 原因分析

該廠 2號(hào)汽輪機(jī)系青汽廠產(chǎn)品,型號(hào) N15-3.43,是單汽缸中溫中壓純凝機(jī)組,DEH控制,進(jìn)汽參數(shù) 3.43 MPa/435℃,額定進(jìn)汽量 66.3 t/h,額定功率 15 MW,排汽壓力 0.005 4 MPa(絕對(duì)),油系統(tǒng)單一,未設(shè)獨(dú)立的控制油 (如圖 1)。

在停用高壓油泵時(shí),主油泵油壓下降,主要是供油不足引起的。供油不足除了系統(tǒng)本身油量不足外,還有供油管路泄油量大和低壓注油器缺陷兩種原因。在對(duì)該機(jī)組的整個(gè)油系統(tǒng)仔細(xì)檢查和分析之后,首先排除了油箱油位低和低壓注油器故障兩個(gè)原因,余下的焦點(diǎn)就集中到了該系統(tǒng)中在主油泵進(jìn)油管和主油箱之間安裝的一個(gè)泄油閥上 (見(jiàn)圖1左側(cè)中部)。經(jīng)分析,該閥泄的就是主油泵進(jìn)口油管中的油,其信號(hào)源是高壓油泵(電動(dòng)油泵)的出口油壓力 (出口逆止閥前),信號(hào)油管是一根小直徑 (Φ18)管子。

圖1 N 15-3.43型汽輪機(jī)油系統(tǒng)圖Fig.1 Oil system diagram of N 15-3.43-type steam turbine

該泄油閥的結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖 2。其工作原理是：當(dāng)高壓油泵運(yùn)行時(shí),通過(guò)壓力信號(hào)油管的高壓力,克服滑閥彈簧力和主油泵進(jìn)口油壓,使得泄油閥的滑閥向左移動(dòng),進(jìn)而打開(kāi) 4只 Φ16的孔,使主油泵進(jìn)口油管泄油,當(dāng)高壓油泵停用后,高壓油信號(hào)消失,泄油閥滑閥向右移動(dòng),關(guān)閉 4只 Φ16的孔,停止泄油,確保主油泵進(jìn)口不會(huì)缺油。

設(shè)置該泄油閥的作用是用來(lái)保護(hù)主油泵的。由于該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高壓油泵出口壓力高于主油泵的正常工作壓力,在沒(méi)有進(jìn)行油泵切換之前,主油泵出口逆止閥一直關(guān)閉。為了防止主油泵長(zhǎng)時(shí)間蹩油導(dǎo)致局部油溫升高,進(jìn)而發(fā)生汽蝕,影響主油泵及機(jī)組的安全運(yùn)行,故安裝了這只泄油閥。如果從保護(hù)主油泵這一功能上講,這只泄油閥應(yīng)該裝在主油泵的出口,且在主油泵出口逆止閥之前,既能防止長(zhǎng)時(shí)間悶泵,也能冷卻主油泵,但是該機(jī)組主油泵出口逆止閥之前已沒(méi)有安裝空間,所以廠家將其設(shè)置在主油泵進(jìn)油管道上。

圖2 該油系統(tǒng)中的泄油閥結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Relief valve structure chart of the oil system

從系統(tǒng)上可以看出,泄油閥的壓力信號(hào)是取自高壓油泵出口閥前。如果操作時(shí),將高壓油泵出口閥先關(guān)閉,然后停泵,那么在停泵前其壓力信號(hào)并沒(méi)有失去,泄油閥還處于通油狀態(tài),但此時(shí)高壓油泵已不向系統(tǒng)供油,而主油泵因進(jìn)口供油不足也不能正常向系統(tǒng)供油,系統(tǒng)斷油也就成為可能了。經(jīng)過(guò)試驗(yàn),通過(guò)泄油閥滑閥中 4只Φ16的孔泄油量較大,也就是說(shuō)泄油閥泄油與否,對(duì)主油泵進(jìn)口油壓的影響非常明顯,而且在通斷過(guò)程中,潤(rùn)滑系統(tǒng)的油壓也大幅波動(dòng)。

當(dāng)時(shí),高壓油泵停止后,由于油壓降低高壓油泵 “低油壓”聯(lián)鎖隨即自啟動(dòng)成功,但是由于該泵的出口閥此時(shí)還關(guān)閉著,現(xiàn)場(chǎng)操作人員又缺乏經(jīng)驗(yàn)沒(méi)有立即打開(kāi),所以自啟動(dòng)后的高壓油泵根本沒(méi)發(fā)揮作用,而且還延長(zhǎng)了系統(tǒng)供油異常的時(shí)間,使得系統(tǒng)斷油成為必然。

另外事故時(shí)該機(jī)組的交、直流低壓潤(rùn)滑油泵沒(méi)能及時(shí)聯(lián)鎖啟動(dòng) (聯(lián)鎖是投入的),使機(jī)組的最后一道保護(hù)也失去作用,直接導(dǎo)致并加劇了軸瓦系統(tǒng)缺油燒瓦的程度,擴(kuò)大了事故后果。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)分析和試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)低壓油泵沒(méi)有及時(shí)自啟動(dòng)的原因是緣于該機(jī)組接在 4瓦進(jìn)油管處的“潤(rùn)滑油低油壓?jiǎn)?dòng)交、直流潤(rùn)滑油泵”的信號(hào)源點(diǎn)距離壓力開(kāi)關(guān)較遠(yuǎn),有近 20m的距離,且多有彎頭,阻力大,信號(hào)傳輸有時(shí)滯。

3 解決措施

針對(duì)該起事故,有觀點(diǎn)認(rèn)為,在切換高壓油泵時(shí),不能先關(guān)閉其出口閥再停泵,而是要求直接停泵,否則百分之百會(huì)泄掉主油泵進(jìn)口油量,造成油系統(tǒng)斷油。但是直接停用高壓油泵,存在逆止閥不嚴(yán)使得高壓油倒流入油箱而出現(xiàn)系統(tǒng)斷油的隱患,而且根據(jù)油泵生產(chǎn)廠家的說(shuō)明書(shū)和汽輪機(jī)運(yùn)行典型規(guī)程[1]的要求,在停運(yùn)高壓油泵之前必須先關(guān)閉其出口閥。所以通過(guò)分析研究,首先對(duì)系統(tǒng)作了一些針對(duì)性的改造：將信號(hào)油管道改接優(yōu)化 (圖 3),實(shí)現(xiàn)關(guān)閉油泵出口閥和斷掉壓力信號(hào)同步;對(duì) “低油壓”壓力開(kāi)關(guān)進(jìn)行移位,移到信號(hào)源附近,提升信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間;其次是對(duì)照 《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》,將油系統(tǒng)保護(hù)定值重新整定,并略高于標(biāo)準(zhǔn)。最后是完善操作規(guī)程和相關(guān)制度,并加大對(duì)規(guī)程制度的執(zhí)行力度,確保不再發(fā)生類似事件。

圖3 該系統(tǒng)信號(hào)油管路改進(jìn)圖Fig.3 Signals oil pipeline improvement program of the system

系統(tǒng)改造里數(shù)信號(hào)油管路改造較為突出。見(jiàn)圖 3,先在高壓油泵出口接一路 DN25管子,直接回到主油箱,由回油閥控制,然后在信號(hào)油管上加裝一壓力信號(hào)閥和信號(hào)油放油閥。在啟機(jī)前,檢查這 3個(gè)閥門(mén)均關(guān)閉;啟機(jī)時(shí),先開(kāi)啟壓力信號(hào)閥,保證信號(hào)油管路暢通,進(jìn)而確保主油泵得到保護(hù);當(dāng)機(jī)組達(dá) 3 000 r/min準(zhǔn)備停用高壓油泵時(shí),先關(guān)閉壓力信號(hào)閥,再打開(kāi)信號(hào)油放油閥,徹底清除泄油閥的壓力信號(hào)源,使滑閥關(guān)閉,然后再關(guān)閉信號(hào)油放油閥;此時(shí)再行操作高壓油泵出口閥,在停泵之后再開(kāi)啟出口閥之前,可通過(guò)回油閥泄掉泵內(nèi)靜壓,讓出口逆止閥關(guān)閉嚴(yán)密,然后再緩慢開(kāi)啟出口閥做備用。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)踐,效果比較明顯。另外可以在大修時(shí),通過(guò)加工高壓油泵葉輪或者更換高壓油泵,使高壓油泵出口油壓稍低于主油泵的工作壓力,以便于判斷主油泵是否已正常工作。

在完善操作規(guī)程后,執(zhí)行尤為重要。在油系統(tǒng)的操作過(guò)程中,尤其是切換操作,諸如油泵切換、油濾網(wǎng)切換等,應(yīng)始終貫徹 “緩慢操作、保持油壓穩(wěn)定”的原則,堅(jiān)持按 “票”操作和 “監(jiān)護(hù)制度”,這樣方能確保設(shè)備及人身安全。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)這起事故的分析,提出有效的解決措施,并成功進(jìn)行了改造,對(duì)同類型機(jī)組中類似系統(tǒng)問(wèn)題的分析和解決也有借鑒作用。

[1]SD 251-1988,汽輪機(jī)組運(yùn)行規(guī)程 (試行)(全國(guó)地方小型火力發(fā)電廠)[S].

Analysis and Countermeasu res on Oil-pressure Slum pwhen High-pressure Oil Pumpof Steam Turbine Out of Use

Gu Huaiben,Song Chuntao
(JSGXSiyang Biomass Power Generation Co.,Ltd,Siyang 223700,China)

During the course of high-pressure oil pumpoutof use,theoil pressure dropleaded to forced outages or even steam turbine bush-burning,shaft broken,high speed and other accidents in start-upof steam turbine.In order to prevent sim ilar incidents from happening again,the plantmade detailed analysis and testing for the turbine oil system structure and operation characteristics,focus on analysis factors such as system signal source failure,and then made system transformation and optimization to remain the oil pressure stable in the process of hydraulic pumpswitching.The results proved that the effectiveness of the work is remarkable.

steam turbine;oil-pressure;slump;countermeasures

TK 263.8

A

2010-01-16。

顧懷本 (1976-),男,助理工程師,E-mail：hydcghb@163.com。