汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油供油方式風(fēng)險(xiǎn)分析

于在鳳

(神華三河發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 廊坊 065201)

1 汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油供油方式

汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油系統(tǒng)為汽輪機(jī)軸承、盤車提供潤滑油，為機(jī)組的機(jī)械式超速保護(hù)裝置提供安全油，為發(fā)電機(jī)軸承或密封瓦提供密封油，是保證汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要系統(tǒng)之一。汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油供油方式依據(jù)系統(tǒng)形式和設(shè)備等有一定的不同，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)利用主油泵供給潤滑油。主油泵一般有2種安裝方式，一種是與汽輪機(jī)同軸方式，另一種是外置式。

與汽輪機(jī)同軸方式的主油泵有雙吸離心泵或齒輪泵2種類型，安裝在汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子的前端短軸上。因此，汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油系統(tǒng)可分為采用雙吸離心泵作主油泵的潤滑油系統(tǒng)和采用齒輪泵作主油泵的潤滑油系統(tǒng)。采用雙吸離心泵作主油泵的潤滑油系統(tǒng)多使用射油器或渦輪泵進(jìn)行前置供油，我國設(shè)計(jì)制造的機(jī)組均采用射油器，日本日立公司和美國通用電氣公司設(shè)計(jì)制造的機(jī)組均采用渦輪泵。采用齒輪泵作主油泵的潤滑油系統(tǒng)多為自吸式。

外置方式的主油泵與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)，俄羅斯、西門子公司設(shè)計(jì)制造的機(jī)組采用此方式較多，對電源可靠性要求相對較高。

2 主油泵與汽輪機(jī)同軸方式的潤滑油系統(tǒng)

2.1 采用雙吸離心泵

采用雙吸離心泵作主油泵的潤滑油系統(tǒng)，根據(jù)主油泵前置供油設(shè)備不同而分為采用射油器和渦輪泵組2種類型。

2.1.1 射油器供油方式和特點(diǎn)

(1) 供油方式。射油器是采用射流技術(shù)，利用射流紊動(dòng)擴(kuò)散作用來傳遞能量和質(zhì)量的流體動(dòng)力設(shè)備。機(jī)組啟動(dòng)和停止時(shí)有輔助油泵輔助，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)由雙吸離心泵供高壓動(dòng)力油。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，雙吸離心泵出口壓力油一路供給射油器，作為射流動(dòng)力油。射油器射流出口油分為2路，一路供給雙吸離心泵入口，以維持雙吸離心泵的正常工作；另一路供給汽輪機(jī)潤滑油或供給二級射油器作為射流動(dòng)力油，二級射油器出口供給潤滑油用油。

(2) 供油特點(diǎn)。射油器沒有運(yùn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本較低，運(yùn)行可靠性高，安裝維護(hù)方便；但缺點(diǎn)是效率低，噪聲大。

2.1.2 油渦輪組供油方式和特點(diǎn)

(1) 供油方式。油渦輪組安裝在主油箱內(nèi)，油渦輪機(jī)和油渦輪泵立式同軸布置，利用流體做動(dòng)力設(shè)備。機(jī)組啟動(dòng)和停止時(shí)有輔助油泵輔助，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)由雙吸離心泵供輔助動(dòng)力油。雙吸離心泵出口動(dòng)力油經(jīng)油渦輪機(jī)推動(dòng)同軸油渦輪泵旋轉(zhuǎn)，同時(shí)壓力下降，再經(jīng)油渦輪機(jī)排出，排出的壓力油供給潤滑油；油渦輪泵在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，從主油箱內(nèi)吸油，經(jīng)過油渦輪泵提升壓力，供給雙吸離心泵入口。

(2) 供油特點(diǎn)。油渦輪組同軸同轉(zhuǎn)速，需要調(diào)節(jié)油渦輪機(jī)和油渦輪泵的出力，以滿足雙吸離心泵用油和潤滑用油流量。但如果調(diào)節(jié)不好造成轉(zhuǎn)速過高，油渦輪工作易失穩(wěn)，可能引起潤滑油壓力突變。

2.1.3 雙吸離心泵供油方式和特點(diǎn)

雙吸離心泵一般為雙吸葉輪，供油量大，出口壓力穩(wěn)定，軸向推力小，而且對負(fù)荷的適應(yīng)性好。在轉(zhuǎn)速達(dá)到90 %額定轉(zhuǎn)速時(shí)，雙吸離心泵能提供潤滑油系統(tǒng)的全部用油，這時(shí)需要進(jìn)行雙吸離心泵和輔助油泵的切換，切換時(shí)有一定的危險(xiǎn)。雙吸離心泵的缺點(diǎn)是不能自吸，因此在機(jī)組啟動(dòng)和停止時(shí)需要依靠輔助油泵供給機(jī)組潤滑油和雙吸離心泵用油；雙吸離心泵入口必須提供一定壓力的油，如果吸入空氣，泵的正常工作狀態(tài)就會(huì)被破壞。

2.2 采用齒輪泵

(1) 供油方式。因齒輪泵的自吸性能好，因此不需要專門的前置供油裝置。主油箱設(shè)置在前軸承箱的下面，有利于提高齒輪泵的自吸性能，保證汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，齒輪泵出口經(jīng)過射油器供給潤滑油系統(tǒng)用油。

(2) 供油特點(diǎn)。在機(jī)組啟動(dòng)和停止過程中，齒輪泵不能自潤滑，需要引入潤滑油。采用的方法是在出口逆止閥上加一節(jié)流孔。隨著汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，齒輪泵的出口壓力也增加，齒輪泵就可自潤滑了。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到90 %額定轉(zhuǎn)速時(shí)，齒輪泵和射油器就能夠提供汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油系統(tǒng)所需的油量。齒輪泵供油的出口流量沒有雙吸離心泵的流量大，壓力曲線不如雙吸離心泵平滑。

3 主油泵外置方式的潤滑油系統(tǒng)

外置式主油泵的汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)，交流主油泵型式為離心式，一臺(tái)主油泵運(yùn)行，另一臺(tái)主油泵備用，電源一般接廠用段，并且廠用段有備用電源。

這種供油方式的特點(diǎn)是：主油泵不受機(jī)組轉(zhuǎn)速的影響；機(jī)組啟動(dòng)升速到3 000 r/min時(shí)，無油泵切換時(shí)的油壓波動(dòng)現(xiàn)象；主油泵可靠性受供電可靠性影響很大，供電可靠性決定其供油的可靠性。

4 國華電力公司汽輪機(jī)供油方式風(fēng)險(xiǎn)評估

4.1 神木發(fā)電公司100 MW機(jī)組

該機(jī)組潤滑油為雙吸離心泵做主油泵的潤滑油系統(tǒng)，主油泵供油為采用射油器型式。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，雙吸離心泵出口壓力油分2路：一路供給Ⅰ號射油器到雙吸離心泵入口，以維持雙吸離心泵正常工作；另一路供給Ⅱ號射油器。作為機(jī)組潤滑油系統(tǒng)，2只射油器并聯(lián)運(yùn)行，獨(dú)立工作。經(jīng)過風(fēng)險(xiǎn)分析，該潤滑油系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高，風(fēng)險(xiǎn)小。

4.2 熱電分公司200 MW機(jī)組和準(zhǔn)格爾發(fā)電公司330 MW機(jī)組

采用齒輪泵作為汽輪機(jī)主油泵，齒輪泵經(jīng)過減速器與汽輪機(jī)主軸相連。齒輪泵出口經(jīng)過射油器供給潤滑油系統(tǒng)用油。經(jīng)過風(fēng)險(xiǎn)分析，該潤滑油系統(tǒng)運(yùn)行可靠性較高，風(fēng)險(xiǎn)小。

4.3 三河發(fā)電公司350 MW機(jī)組

采用雙吸離心泵做主油泵的潤滑油系統(tǒng)，主油泵供油為采用射油器型式。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，雙吸離心泵出口壓力油作為射流動(dòng)力油，一級射油器射流出口油分為2路，一路直接供給雙吸離心泵入口，用來維持雙吸離心泵正常工作；另一路供給二級射油器供給汽輪機(jī)潤滑油，壓力控制在0.15～0.18 MPa。經(jīng)過風(fēng)險(xiǎn)分析，該潤滑油系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高，風(fēng)險(xiǎn)小。

4.4 定洲、臺(tái)山發(fā)電公司等600 MW機(jī)組

國華電力公司所屬19臺(tái)600 MW級汽輪機(jī)均為上海汽輪機(jī)有限公司制造的產(chǎn)品，潤滑油系統(tǒng)均采用主油泵與主機(jī)同軸的供油方式。該型機(jī)組采用雙吸離心泵做主油泵的潤滑油系統(tǒng)，主油泵供油為采用射油器型式。汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油系統(tǒng)包括主油箱、雙吸離心式主油泵、單只射油器、交流潤滑油泵、直流潤滑油泵、頂軸油泵及2臺(tái)100 %容量的冷油器。油系統(tǒng)設(shè)有可靠的主供油設(shè)備及輔助供油設(shè)備，在起動(dòng)、停機(jī)、正常運(yùn)行和事故工況下，能滿足每臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組軸承的用油量。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，雙吸離心泵出口壓力油一路供給射油器，作為射流動(dòng)力油。射油器射流出口油分為2路，一路供給雙吸離心泵入口，用來維持雙吸離心泵正常工作；另一路供給汽輪機(jī)潤滑油。經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)分析，該潤滑油系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高，風(fēng)險(xiǎn)小。

4.5 盤山發(fā)電公司500 MW和綏中發(fā)電公司800 MW機(jī)組

汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)為采用外置式的主油泵供油系統(tǒng)，主油泵型式為離心式，一臺(tái)運(yùn)行，另一臺(tái)備用。汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)主油泵出口壓力為0.34 MPa，潤滑油壓力為0.12 MPa，潤滑油溫度為40～45 ℃。機(jī)組啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停止時(shí)，主油泵均運(yùn)行。密封油系統(tǒng)為獨(dú)立的系統(tǒng)，潤滑油為其提供油源。軸承室上部備有小油箱，保證在潤滑油斷油的情況下，高轉(zhuǎn)速維持15 s左右的潤滑油需求。該系統(tǒng)沒有汽輪機(jī)接近到3 000 r/min時(shí)油系統(tǒng)的切換問題，提高了潤滑油系統(tǒng)的可靠性。每半個(gè)月進(jìn)行1次交流潤滑油泵定期切換。2個(gè)發(fā)電公司的汽輪機(jī)投產(chǎn)以來，該系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)過故障，保證了汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)分析，該系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性高，風(fēng)險(xiǎn)小。

4.6 寧海發(fā)電公司1 000 MW機(jī)組

寧海發(fā)電公司1 000 MW機(jī)組由上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)。1 000 MW機(jī)組潤滑油系統(tǒng)，采用2×100 %外置式主油泵，主油泵出口壓力0.55 MPa，用于軸承潤滑和冷卻。該系統(tǒng)具有下列技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：更佳的油泵入口吸入條件，不需要注油器或油渦輪機(jī)，較少的管道布置，提高了可靠性，維護(hù)更加方便。1×100 %直流事故泵出口壓力0.25 MPa，用于緊急停機(jī)時(shí)的軸承潤滑；3×50 %頂軸油泵出口壓力約17.5 MPa。經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)分析，該系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高，風(fēng)險(xiǎn)小。