汽輪機(jī)潤(rùn)滑油壓低故障分析及處理

摘要：文章研究的汽輪機(jī)組投入運(yùn)行后狀態(tài)平穩(wěn)，但其主軸承潤(rùn)滑油壓低，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。文章以此問(wèn)題為研究切入點(diǎn)，公司組織專業(yè)技術(shù)人員逐一排查潤(rùn)滑油系統(tǒng)的主油泵、射油器、逆止門、節(jié)流孔等部件，確定了問(wèn)題所在，最終通過(guò)旋轉(zhuǎn)逆止門限位桿1440°的方式進(jìn)行處理，解決了汽輪機(jī)潤(rùn)滑油壓低的故障。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；潤(rùn)滑油壓；主油泵；射油器；逆止門；節(jié)流孔 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK418 文章編號(hào)：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

1 潤(rùn)滑油系統(tǒng)概述

汽輪機(jī)組在運(yùn)作中需要配置潤(rùn)滑油系統(tǒng)，其用途是體現(xiàn)在為各個(gè)機(jī)組軸承提供優(yōu)質(zhì)足量的潤(rùn)滑油，用以促進(jìn)軸承的潤(rùn)滑效果和冷作處理，在此過(guò)程中能夠給調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)供給壓力油，維護(hù)該系統(tǒng)正常操作，除此之外，當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)或者停機(jī)時(shí)為頂軸裝置和盤車裝置提供所需油量。輪機(jī)安全工作需要借助于潤(rùn)滑油系統(tǒng)的正常運(yùn)作，假如在潤(rùn)滑油系統(tǒng)中突然出現(xiàn)故障，就算時(shí)間非常短暫，也會(huì)造成軸承燒瓦現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致事故的出現(xiàn)。同時(shí)需要注意的是，調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)因油流中斷喪失壓力而不能有效運(yùn)作，這會(huì)使汽輪機(jī)無(wú)法被控制，這種情況將會(huì)產(chǎn)生更加嚴(yán)重的后果。所以，需要持續(xù)為軸承組件和調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供相宜壓力和適合溫度的高質(zhì)量潤(rùn)滑油。

2 潤(rùn)滑油系統(tǒng)的工作原理

潤(rùn)滑油系統(tǒng)具有封閉的內(nèi)循環(huán)體系，在各種工作情況下，會(huì)向任何機(jī)組軸承和其他裝置持續(xù)提供足量和適溫的潤(rùn)滑油。在正常工作情況下，通過(guò)主軸的驅(qū)動(dòng)，主油泵把潤(rùn)滑油從潤(rùn)滑油箱中抽取出來(lái)，部分潤(rùn)滑油進(jìn)入到#2射油器，當(dāng)通過(guò)入口時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)，之后會(huì)將潤(rùn)滑油注入到#1射油器，再由其導(dǎo)入到主油泵進(jìn)口，這樣會(huì)保障其入口不會(huì)出現(xiàn)斷油的狀況。還有少量的潤(rùn)滑油會(huì)進(jìn)入到頂軸油系統(tǒng)。一小部分壓力油會(huì)通過(guò)逆止閥，然后進(jìn)入到前軸承箱內(nèi)手動(dòng)脫扣裝置以及機(jī)械超速脫扣裝置，成為發(fā)電機(jī)氫密封備用儲(chǔ)油。當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)或者停機(jī)時(shí)，在交流潤(rùn)滑油泵的作用下，油系統(tǒng)會(huì)為各個(gè)軸承提供所需用油，在此過(guò)程中會(huì)借助于節(jié)流孔板的運(yùn)作為主油泵入口提供油。機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果潤(rùn)滑油壓降低于0.08MPa（g）時(shí)會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，當(dāng)其低于0.076～0.083MPa（g）會(huì)出現(xiàn)交流潤(rùn)滑油泵聯(lián)動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)其低于0.069～0.076MPa（g）時(shí)會(huì)出現(xiàn)直流潤(rùn)滑油泵聯(lián)動(dòng)現(xiàn)象，此時(shí)投盤車停機(jī)，當(dāng)?shù)陀?.03MPa時(shí)停盤車。

3 潤(rùn)滑油系統(tǒng)組成

潤(rùn)滑油系統(tǒng)涵蓋著幾個(gè)部件構(gòu)成，分別是主油泵、主油箱（集裝油箱）、射油器（#1和#2）、交流潤(rùn)滑油泵、直流潤(rùn)滑油泵和冷油器等。主油泵供給整個(gè)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的油量，它的出口油管在油箱內(nèi)，油箱內(nèi)油管將其分為兩個(gè)通路：其中一個(gè)通路經(jīng)過(guò)固定節(jié)流孔為發(fā)電機(jī)提供備用油，同時(shí)供給汽輪機(jī)緊急安保裝置；另一個(gè)通路進(jìn)入到兩個(gè)射油器中，成為設(shè)備運(yùn)作的動(dòng)力油。

3.1 主油泵

主油泵選擇單級(jí)雙吸離心式油泵，它與汽輪機(jī)主軸連接，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動(dòng)主油泵，它被裝配在前軸承箱中，用以向射油器提供動(dòng)力油。主油泵無(wú)法自吸油，所以當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)或者停機(jī)時(shí)需要交流油泵供給0.098MPa的油，用以保障不會(huì)出現(xiàn)斷油的狀態(tài)。

3.2 集裝油箱（主油箱）

油箱容量為50立方米，在油箱頂端裝配著直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、2個(gè)排煙風(fēng)機(jī)（配有電機(jī)）、高壓密封油泵以及油位計(jì)等附件。油箱里面裝配著主油泵出口逆止閥和節(jié)流孔板、高壓泵出口逆止閥和溢流閥、射油器以及射油器出口的可調(diào)控逆止閥、交流潤(rùn)滑油泵和直流潤(rùn)滑油泵以及其吸入口的過(guò)濾網(wǎng)（能夠有效防止雜物進(jìn)入到內(nèi)部，同樣的道理體現(xiàn)在內(nèi)部回油槽中的過(guò)濾網(wǎng)）、2個(gè)浸沒(méi)式電加熱器；在油箱側(cè)部裝配有凈化裝置、溫控器以及冷油器出口接管等。

3.3 射油器

射油器是低效率噴射泵，裝配在油箱內(nèi)部，共為兩種類型，分別是#1射油器和#2射油器。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速快達(dá)到額定值時(shí)，從主油泵出來(lái)的高壓油進(jìn)入到這兩種射油器中；進(jìn)入到#1射油器的潤(rùn)滑油會(huì)注入到主油泵進(jìn)口，這會(huì)持續(xù)提供可以保障主油泵運(yùn)行的油量，不會(huì)出現(xiàn)斷油的情況。進(jìn)入到#2射油器的潤(rùn)滑油通過(guò)噴嘴，會(huì)在其出口和擴(kuò)散管喉部中產(chǎn)生低壓狀態(tài)，它能夠有效吸走油箱內(nèi)的油，它會(huì)混合噴嘴出口處的油，當(dāng)其進(jìn)入到擴(kuò)散管后，因?yàn)閮?nèi)部出現(xiàn)速度變慢的狀態(tài)，所以能有回流一部分壓力，然后油會(huì)在擴(kuò)散管出口排出來(lái)，通過(guò)冷油器后注入到各個(gè)機(jī)組軸承。在射油器入口處配置有底盤以及過(guò)濾網(wǎng)，在射油器出口管道中有一個(gè)可調(diào)節(jié)逆止閥，能夠有效地調(diào)整軸承入口油壓。

3.4 交流潤(rùn)滑油泵

交流潤(rùn)滑油泵是由交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的立式離心泵，在油箱頂部被垂直安裝。選擇固定式聯(lián)軸器的方式將電機(jī)和泵相結(jié)合，把油泵放置在油箱的最底端，它可以隨時(shí)工作，在機(jī)組啟動(dòng)、停止或者檢修時(shí)會(huì)由油泵提供潤(rùn)滑油。在平時(shí)工作時(shí)，當(dāng)主油泵出現(xiàn)故障時(shí)，交流潤(rùn)滑油泵將會(huì)承擔(dān)備用油泵的任務(wù)。在交流潤(rùn)滑油泵啟動(dòng)中，它要在盤車前進(jìn)行工作，當(dāng)主油泵正常運(yùn)作后停止工作。機(jī)組停止或存在故障時(shí)，只要軸承油壓低于0.076～0.082MPa時(shí)，將會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)交流潤(rùn)滑油泵。當(dāng)油壓達(dá)到所需值時(shí)，要關(guān)閉交流潤(rùn)滑油泵。如果該泵不能夠自動(dòng)關(guān)閉，需要通過(guò)手動(dòng)的方式將其關(guān)閉。

3.5 直流潤(rùn)滑油泵

直流潤(rùn)滑油泵是由直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的立式單級(jí)離心泵，在油箱頂部被垂直安裝，將油泵放置在油箱的最低端。直流潤(rùn)滑油泵選擇的是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式，其自啟動(dòng)油壓繼電器預(yù)定值小于交流潤(rùn)滑油泵，除此之外二者用途和結(jié)構(gòu)類同。實(shí)際上可以將直流潤(rùn)滑油泵看作是交流潤(rùn)滑油泵的備用品，當(dāng)交流電源出現(xiàn)故障或者中斷時(shí)，此時(shí)直流潤(rùn)滑泵開(kāi)始運(yùn)作。直流潤(rùn)滑油泵有1個(gè)壓力開(kāi)關(guān)，當(dāng)軸承油壓低于0.069～0.076MPa時(shí)會(huì)被啟動(dòng)。當(dāng)油壓達(dá)到正常值時(shí)可以通過(guò)手動(dòng)的方式將該泵關(guān)閉。

3.6 冷油器及換向閥（六通閥）

機(jī)組在運(yùn)作過(guò)程中，需要保持軸承溫度在43℃～49℃之間，在潤(rùn)滑油系統(tǒng)中配備著2個(gè)冷油器，其中1個(gè)作為備用。這兩個(gè)冷油器中共用一個(gè)換向閥，可以通過(guò)操作它來(lái)選擇使用的冷油器。同時(shí)配有1只旁通閥，使用連通管可以讓備用的冷油器注滿油，當(dāng)工作中的冷油器中斷時(shí)可以馬上使用備用冷油器。

4 造成機(jī)組潤(rùn)滑油壓低的原因

（1）主油泵出現(xiàn)故障；（2）系統(tǒng)管道出現(xiàn)漏油；（3）交流油泵出口逆止門未密封；（4）直流油泵出口逆止門未密封；（5）#1、#2射油器工作出現(xiàn)故障；（6）#1、#2射油器出口逆止門不能工作；（7）六通閥不能工作；（8）冷油器出現(xiàn)內(nèi)漏等。

5 分析

參考上面分析的內(nèi)容，先要查看主油泵、交流潤(rùn)滑油泵、直流潤(rùn)滑油泵各自運(yùn)作時(shí)的壓力表值。經(jīng)過(guò)測(cè)試我們發(fā)現(xiàn)，機(jī)組正常運(yùn)作的轉(zhuǎn)速為3000r/m，此時(shí)潤(rùn)滑油壓值為0.098～0.112MPa之間，證明主油泵工作正常，以此排出它產(chǎn)生故障的因素。獨(dú)立運(yùn)作交流潤(rùn)滑油泵時(shí)，潤(rùn)滑油通過(guò)冷油器直接注入到各個(gè)軸承，沒(méi)有經(jīng)過(guò)射油器，此時(shí)油壓值為0.113MPa，這在正常范圍內(nèi)，表明在交流潤(rùn)滑油泵工作時(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)潤(rùn)滑油回流的現(xiàn)象，這說(shuō)明直流潤(rùn)滑油泵以及#2射油器的逆止門密封性能較好。獨(dú)立運(yùn)作直流潤(rùn)滑油泵時(shí)，潤(rùn)滑通過(guò)冷油器直接注入到各個(gè)軸承，也沒(méi)有經(jīng)過(guò)射油器，此時(shí)油壓值在0.12MPa，這在正常范圍內(nèi)，表明直流潤(rùn)滑油泵在工作時(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)潤(rùn)滑油回流的現(xiàn)象，說(shuō)明交流潤(rùn)滑油泵以及#2射油器的逆止門封密性較好。同時(shí)運(yùn)作交流潤(rùn)滑油泵和直流潤(rùn)滑油泵時(shí)，此時(shí)油壓值為0.143MPa，這在正常范圍內(nèi)。

通過(guò)上面的分析，可以了解到，系統(tǒng)設(shè)備的工作狀態(tài)良好，各個(gè)逆止門具有較好的封閉性，在運(yùn)作中未出現(xiàn)回流潤(rùn)滑油的現(xiàn)象。不過(guò)，當(dāng)兩個(gè)射油器工作不正常或者其出口逆止門開(kāi)放度小時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)潤(rùn)滑油節(jié)流問(wèn)題，導(dǎo)致產(chǎn)生油壓改變的現(xiàn)象。

6 檢查

6.1 冷油器檢查

對(duì)冷油器進(jìn)行加壓的試驗(yàn)，如果冷油器沒(méi)有出現(xiàn)氣壓泄露的問(wèn)題或相關(guān)現(xiàn)象，這就表明冷油器工作處于正常狀態(tài)。

6.2 內(nèi)部油管線路檢查

先將潤(rùn)滑油箱打開(kāi)，檢測(cè)其是否存在泄露等問(wèn)題，如果沒(méi)有出現(xiàn)相關(guān)現(xiàn)象，這就表明內(nèi)部油管線路工作處于正常狀態(tài)。

6.3 射油器檢查

先對(duì)射油器內(nèi)部從擴(kuò)散管出口到噴嘴出口的高度以及對(duì)應(yīng)的五個(gè)噴嘴口徑的高度進(jìn)行測(cè)量，它們會(huì)對(duì)潤(rùn)滑油壓數(shù)值產(chǎn)生相應(yīng)的影響，這兩個(gè)數(shù)值通常是出廠設(shè)計(jì)值，不會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，設(shè)備的相關(guān)部件沒(méi)有出現(xiàn)松動(dòng)的問(wèn)題，在射油器入口處的濾網(wǎng)沒(méi)有雜質(zhì)存在，這是干凈的狀態(tài)，進(jìn)而也排除了射油器存在故障的可能。

6.4 射油器出口逆止門檢查

對(duì)射油器出口逆止門進(jìn)行拆卸處理，將會(huì)發(fā)現(xiàn)此門具有可調(diào)性，在逆止斜門的上方存在一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的螺絲桿，借助于它的操作能夠?qū)ι溆推鞒隹谀嬷归T進(jìn)行控制，可以有效調(diào)節(jié)潤(rùn)滑油流量和對(duì)應(yīng)的壓力，在此可以將其命名為“逆止門限位桿”。對(duì)其進(jìn)行初步判斷，能夠明晰問(wèn)題是出現(xiàn)在此處，在基建的最初階段，因?yàn)閷?duì)其沒(méi)有進(jìn)行有效的調(diào)整，造成系統(tǒng)存在著節(jié)流的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致油壓下降的狀態(tài)出現(xiàn)。在處理的過(guò)程中把逆止門限位桿旋轉(zhuǎn)1040°，這會(huì)增大逆止門的開(kāi)度和管道的流通面積。這會(huì)有利于潤(rùn)滑油系統(tǒng)的恢復(fù)和啟動(dòng)，當(dāng)整個(gè)機(jī)組能夠達(dá)到3000r/m的轉(zhuǎn)速時(shí)，這會(huì)讓主油泵達(dá)到正常工作的狀態(tài)，此時(shí)潤(rùn)滑油壓達(dá)到0.12MPa。這會(huì)滿足機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的油壓需求。射油器可調(diào)逆止門工作時(shí)的位置以及關(guān)閉時(shí)的位置示意圖如下所示。

圖1 射油器可調(diào)逆止門工作示意圖

7 結(jié)語(yǔ)

本文重點(diǎn)研究和分析機(jī)組潤(rùn)滑油壓低狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題以及分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并在此基礎(chǔ)上尋找有效的解決方案。通過(guò)細(xì)致的分析能夠?qū)C(jī)組工作時(shí)狀態(tài)有一個(gè)更好的理解，這也會(huì)促進(jìn)我們對(duì)其潤(rùn)滑油系統(tǒng)工作原理以及設(shè)備性能進(jìn)行深入掌握。本文以600MW機(jī)組潤(rùn)滑油壓低時(shí)存在的狀態(tài)進(jìn)行案例分析，并對(duì)該系統(tǒng)存在的故障進(jìn)行逐一排查和癥狀分析，能夠?qū)ζ浣o出準(zhǔn)確的分析和判斷，進(jìn)而能夠了解系統(tǒng)穩(wěn)定性以及在此基礎(chǔ)上的可控性能。在對(duì)整體設(shè)備進(jìn)行各種整修過(guò)程中，我們既可以了解由于潤(rùn)滑油壓不穩(wěn)或者偏低對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的負(fù)面影響，這也會(huì)利于對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的檢查和維護(hù)，也是可以達(dá)到有效的預(yù)防效果，能夠保障潤(rùn)滑油系統(tǒng)工作的有效性、穩(wěn)定性，從而對(duì)整個(gè)設(shè)備的工作和運(yùn)行帶來(lái)更有效果的維護(hù)。

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作者簡(jiǎn)介：張珂（1980-），男，大唐七臺(tái)河發(fā)電有限責(zé)任公司工程師，研究方向：火力發(fā)電廠生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）