上汽330 MW汽輪機頂軸油母管壓力低故障分析及處理

吳學(xué)松

(南通天生港發(fā)電有限公司，江蘇 南通 226003)

隨著汽輪發(fā)電機組單機容量不斷增大，軸系重量也隨之增加，對潤滑油系統(tǒng)、頂軸油系統(tǒng)等的可靠性要求也越來越高。在汽輪機啟停階段，頂軸油系統(tǒng)提供的高壓油在軸頸與軸瓦油囊之間形成靜壓油膜，將汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子頂起，減少啟停機時的盤車力矩，對汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子和軸瓦起著重要的保護作用，防止轉(zhuǎn)子和軸瓦之間干摩擦造成軸瓦損壞，確保不發(fā)生低速碾瓦事故[1-5]。

1 頂軸油系統(tǒng)概況

電廠330 MW汽輪機組為上海汽輪機廠有限公司生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單軸雙缸雙排汽反動抽凝式汽輪機，型號為C330-16.67/1.0/538/538。汽輪機頂軸油系統(tǒng)如圖1所示，頂軸油泵油源取自主汽輪機濾油器后管道，經(jīng)頂軸油泵升壓后向汽輪機和發(fā)電機軸瓦供油，系統(tǒng)設(shè)有3臺高壓頂軸油泵，最大工作壓力為31.5 MPa，運行規(guī)程規(guī)定：停機階段當(dāng)機組轉(zhuǎn)速≤600 r/min時，頂軸油泵自動開啟；開機階段當(dāng)機組轉(zhuǎn)速>620 r/min時，頂軸油泵自動停運，在開停機階段頂軸油壓>4.13 MPa，方可投盤車。汽輪機頂軸油系統(tǒng)采用雙母管供油，母管A向3號、4號瓦供油，母管B向5號、6號瓦供油，運行方式為2臺(A、C泵)工作、1臺(B泵)備用。汽輪機軸系包括高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子共3段，由7道軸瓦支承(如圖2所示)，高中壓轉(zhuǎn)子側(cè)1號、2號瓦為可傾瓦，低壓轉(zhuǎn)子側(cè)3號瓦上半部為圓柱軸瓦、下半部為可傾瓦、4號瓦為圓柱軸瓦，發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè)5號、6號瓦為圓柱軸瓦，在3-6號瓦設(shè)置頂軸油裝置。

圖1 汽輪機頂軸油系統(tǒng)

圖2 汽輪機軸系

2 頂軸油母管B壓力低故障分析及處理

2020年6月15日，自機組C修后已連續(xù)運行一段時間，受全廠發(fā)電負(fù)荷限制，機組將進(jìn)行調(diào)停，期間機組運行工況良好，主機潤滑油濾油器出口油壓0.25 MPa、油溫40 ℃。為確保機組具備隨時停機條件，需進(jìn)行頂軸油系統(tǒng)調(diào)試，檢查頂軸油系統(tǒng)可靠性。調(diào)試中啟動頂軸油泵B，檢查發(fā)現(xiàn)頂軸油母管A就地壓力表顯示5 MPa，而頂軸油母管B就地壓力表顯示無壓力，為保證頂軸油投運正常，立即展開頂軸油系統(tǒng)故障排查。

2.1 頂軸油進(jìn)油管道堵塞

由于頂軸油泵A、B、C進(jìn)油母管上設(shè)有總進(jìn)口濾網(wǎng)，運行中一旦發(fā)生堵塞，會造成頂軸油泵A、B、C入口無流量，頂軸油泵出口也就無壓力。為驗證是否為進(jìn)油管道堵塞，排除進(jìn)油管道閥門閥芯脫落造成頂軸油管道堵塞的可能性，停3臺頂軸油泵，檢查頂軸油母管B就地壓力表正常，解體頂軸油泵總進(jìn)口濾網(wǎng)，檢查發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)輕微臟污，用酒精清洗并配合壓縮空氣吹掃，裝復(fù)后再次啟動頂軸油泵B，頂軸油母管B就地壓力表仍然顯示無壓力，開啟頂軸油總進(jìn)口濾網(wǎng)旁路閥，依然不見壓力表顯示有壓力，排除頂軸油總進(jìn)口濾網(wǎng)堵塞情況。

2.2 頂軸油泵出口逆止閥故障

通過分析頂軸油系統(tǒng)，當(dāng)頂軸油泵B出口逆止閥發(fā)生故障時，同樣會造成頂軸油母管B無壓力。為驗證這一判斷，停頂軸油泵B，切換至頂軸油泵A、C運行，在切換頂軸油泵前、后分別松頂軸油母管B就地壓力表接頭進(jìn)行放空氣，可見有一定壓力的頂軸油滲出，但復(fù)緊壓力表接頭后仍未見壓力表顯示有壓力，說明頂軸油母管B內(nèi)壓力較低，壓力表未能顯示出來。對比運行中3臺頂軸油泵出口逆止閥處的聲音和振動，并未發(fā)現(xiàn)異常，且運行中手摸B、C頂軸油泵出口逆止閥，均感覺到有一定的溫度，說明管道內(nèi)一直有油流動，檢查油泵泵殼溫度正常，排除了出口逆止閥故障。

2.3 頂軸油母管B管道泄漏

在頂軸油系統(tǒng)運行中，如果頂軸油泵出口至軸瓦之間的供油管道存在泄漏點，會發(fā)生頂軸油母管連續(xù)泄油，頂軸油母管就難以維持穩(wěn)定的高壓。結(jié)合B、C頂軸油泵出口管有一定溫度的特點，且現(xiàn)場檢查未發(fā)現(xiàn)油系統(tǒng)外漏，初步判斷系統(tǒng)存在內(nèi)漏，維持頂軸油泵A、C運行，手摸頂軸油母管，發(fā)現(xiàn)頂軸油母管B溫度明顯高于頂軸油母管A，進(jìn)一步驗證了頂軸油母管B存在內(nèi)漏，且管內(nèi)存在連續(xù)流動的頂軸油。結(jié)合頂軸油系統(tǒng)，分析判斷頂軸油母管B溢流閥(圖1中編號14)最有可能存在內(nèi)漏，用聽棒仔細(xì)聽溢流閥，發(fā)現(xiàn)閥內(nèi)存在高壓油泄漏聲音，頂軸油母管B內(nèi)的高壓油連續(xù)經(jīng)溢流閥泄漏回流到汽輪機主油箱。停頂軸油系統(tǒng)，解體溢流閥，取出彈簧和閥芯，檢查發(fā)現(xiàn)閥芯部分較臟，如圖3所示，彈簧上雜質(zhì)較多，用清洗劑清洗干凈后裝復(fù)，單開頂軸油泵B，頂軸油母管B就地壓力表讀數(shù)穩(wěn)定在5 MPa，頂軸油母管B溢流閥處的高壓泄漏聲消失。

圖3 溢流閥閥芯

3 溢流閥內(nèi)漏原因分析

頂軸油系統(tǒng)運行過程中，當(dāng)頂軸油母管壓力高于溢流閥整定壓力時，閥芯上油壓所產(chǎn)生的作用力大于彈簧力，溢流閥開啟泄壓；反之，當(dāng)頂軸油母管壓力低于溢流閥整定壓力時，閥芯上油壓所產(chǎn)生的作用力小于彈簧力，溢流口在彈簧力的作用下關(guān)閉。由于頂軸油壓力高，當(dāng)高壓油通過溢流閥時，受高壓油沖刷，很難有顆粒粘附在閥芯和閥座的密封面處，因此，可以排除密封面處被顆?？ㄗ≡斐擅芊饷婷芊獠粐?yán)的情況。現(xiàn)場檢查彈簧上附著較多的雜質(zhì)，證明油系統(tǒng)中有硬顆粒，清洗后檢查彈簧彈力正常，未發(fā)現(xiàn)彈簧剛度降低情況，基本上可以排除彈簧問題?，F(xiàn)場檢查溢流閥閥芯部分，發(fā)現(xiàn)閥芯外沿較臟，有較多雜質(zhì)，由于閥芯與閥座內(nèi)孔之間有一定間隙，若間隙處有雜質(zhì)，可能會導(dǎo)致溢流閥動作時閥芯發(fā)生卡澀，即使在彈簧力作用下也難以正常歸位，溢流閥結(jié)構(gòu)如圖4所示。綜合以上分析，可以判斷是由于頂軸油母管B內(nèi)油壓超過溢流閥整定值，溢流閥在開啟泄壓后閥芯發(fā)生卡澀，未能正常歸位從而導(dǎo)致內(nèi)漏。為避免溢流閥發(fā)生內(nèi)漏，在檢修期間應(yīng)檢查溢流閥是否存在卡澀及彈簧剛度降低等不正?，F(xiàn)象，定期拆卸進(jìn)行全面清洗，整定后方可使用。在系統(tǒng)不具備停運條件時，也可用銅棒輕輕敲擊閥體部分，通過振動使閥芯在彈簧力作用下正常歸位。

圖4 溢流閥結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語

通過對頂軸油系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)在調(diào)試過程中頂軸油母管B無壓力，經(jīng)過故障分析排查，確認(rèn)了頂軸油母管B無壓力是由于溢流閥內(nèi)漏造成。解體清理溢流閥后，消除了內(nèi)漏缺陷，使頂軸油系統(tǒng)恢復(fù)正常。頂軸油系統(tǒng)在汽輪機啟停過程中對轉(zhuǎn)子和軸瓦起著重要保護作用，頂軸油系統(tǒng)安全、可靠運行對機組至關(guān)重要，為保證頂軸油系統(tǒng)具備隨時投運條件，應(yīng)加強對潤滑油油質(zhì)的監(jiān)測和重要設(shè)備的檢查和定期試驗，始終確保機組運行中油質(zhì)合格，設(shè)備狀況可靠。