新型調(diào)相機潤滑油系統(tǒng)故障原因分析及處理

李富榮，馬 濤，彭 軍

(青海電研科技有限責(zé)任公司，青海 西寧 810008)

0 引言

新型大容量調(diào)相機轉(zhuǎn)子作為高速重載大型部件，必須對其滑動軸承提供強制潤滑油液,一是轉(zhuǎn)子與軸瓦間形成連續(xù)不斷的油膜，二是帶走轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量。潤滑油對調(diào)相機乃至整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行尤為重要。本文結(jié)合某換流站調(diào)相機工程調(diào)試過程中，出現(xiàn)的潤滑油泵跳閘、軸瓦進油失壓問題，進行原因分析,并提出了相應(yīng)的改進措施。

1 潤滑油泵跳閘原因分析及試驗方法優(yōu)化

某換流站調(diào)相機1號機組潤滑油系統(tǒng)調(diào)試過程中，進行1、2號交流潤滑油泵故障聯(lián)鎖切換試驗時，發(fā)生1號交流潤滑油泵跳閘。

1.1 潤滑油泵跳閘原因分析

針對此次交流潤滑油泵跳閘，主要從以下三方面進行原因分析：

(1)潤滑油泵控制電源斷路器定值偏小。核對潤滑油泵控制電源斷路器定值為150 A，并根據(jù)圖1可知1號交流潤滑油泵的啟動瞬時電流為120 A，未超過潤滑油泵控制電源斷路器的定值，完全滿足交流潤滑油泵的啟動需求。而本次交流潤滑油泵跳閘，是在1號、2號交流潤滑油泵故障聯(lián)鎖切換，停運1號交流潤滑油泵時發(fā)生，在非故障聯(lián)鎖試驗時，均未出現(xiàn)交流潤滑油泵跳閘。據(jù)此判斷潤滑油泵跳閘并非斷路器定值偏小引發(fā)?！?〕

(2)控制電源過壓或欠壓。對于控制電源是否存在過壓或欠壓，檢查控制電源回路輸出電壓是否高于或低于設(shè)定范圍值，測量400 V電源回路，輸出電壓為380 V、電流為39.7 A，排除控制電源過壓或欠壓導(dǎo)致控制電源跳閘。

(3)油泵聯(lián)鎖切換定值的設(shè)定。通過圖1交流潤滑油泵電流與油壓關(guān)系曲線發(fā)現(xiàn)進行故障聯(lián)鎖試驗時，停1號交流潤滑油泵聯(lián)啟2號交流潤滑油泵，潤滑油母管壓力降至0.42 MPa，而潤滑油總管壓力因只設(shè)計就地壓力表計監(jiān)測，重新進行交流潤滑油泵故障聯(lián)鎖切換試驗，觀察潤滑油泵出口總管壓力表值。故障聯(lián)鎖切換時總管壓力最低降至0.48 MPa，觸發(fā)潤滑油壓低0.5 MPa壓力開關(guān)。并且2號交流潤滑油泵聯(lián)啟后無法快速建立正常油壓，一般需要3 s左右時間完成?！?〕

圖1 交流潤滑油泵電流與油壓關(guān)系曲線

從1、2號交流潤滑油泵故障聯(lián)鎖切換試驗數(shù)據(jù)分析，兩臺油泵在切換時，1號交流潤滑油泵電流從37.5 A降至25.6 A并未歸零，潤滑油總管壓力從0.56 MPa降至0.48 MPa，致使?jié)櫥涂偣軌毫Φ陀诰偷芈?lián)啟交流潤滑油泵動作值0.5 MPa，從而再次聯(lián)啟1號交流潤滑油泵，此時1號交流潤滑油泵還未完全停止運行，這是電機內(nèi)部繞組中磁鏈不能突變所造成，而1號交流潤滑油泵再次啟動使電機定子繞組中產(chǎn)生了劇烈的振蕩電流，在短時間內(nèi)振蕩電流幅值約為電機定子正常電流值的20倍左右，嚴(yán)重威脅電機定子繞組的正常工作，引起線路保護裝置動作，即瞬間跳閘。

1.2 防止?jié)櫥捅锰l的優(yōu)化方法

本機潤滑油系統(tǒng)正常工作時，母管油壓在0.52 MPa左右，但母管油壓正常的壓力開關(guān)定值為0.5 MPa，在進行潤滑油泵故障聯(lián)啟備用泵過程中，由于試驗是通過遠方模擬實現(xiàn)運行泵跳閘，并非運行泵電氣回路實際跳閘導(dǎo)致，故在試驗過程中，由于母管油壓正常的壓力開關(guān)定值整定太高，在聯(lián)鎖啟備泵建立正常油所需時間較長，導(dǎo)致備用泵聯(lián)鎖啟動后，正常油壓開關(guān)未動作，而造成備用泵啟動后油壓仍低，再次聯(lián)鎖啟動原運泵來提升油壓，在兩泵啟動瞬間，造成過電流保護跳閘上級電源斷路器。

經(jīng)事故原因分析為：母管油壓正常的壓力開關(guān)定值太高，幾乎與長時間運行的正常油壓一致，未考慮聯(lián)鎖啟備用泵建立正常油壓所需時間較長的問題；尤其是設(shè)定值較高，若系統(tǒng)油壓稍有波動，易出現(xiàn)聯(lián)鎖誤動的情況。因此需對交流潤滑油壓低聯(lián)啟備用泵的定值進行更改，或在做故障聯(lián)鎖試驗時采取相應(yīng)的措施。

(1)更改油泵聯(lián)啟定值。將潤滑油壓低聯(lián)啟備用泵定值由原來的0.5 MPa改為0.45 MPa，并進行試驗驗證，交流潤滑油泵故障聯(lián)鎖切換時潤滑油總管壓力最低降至0.48 MPa，高于重新校驗設(shè)定的潤滑油壓低聯(lián)啟備用泵壓力開關(guān)定值0.45 MPa，未達到聯(lián)泵條件，從而在潤滑油泵切換過程中，均未出現(xiàn)潤滑油泵控制電源斷路器跳閘現(xiàn)象?！?〕

(2)故障聯(lián)鎖試驗。在油泵故障聯(lián)鎖試驗時，投潤滑油泵故障聯(lián)鎖，退出就地聯(lián)鎖，通過在就地控制柜直接斷開潤滑油泵斷路器開關(guān)，聯(lián)啟備用泵，斷開備用潤滑油泵斷路器開關(guān)，聯(lián)啟直流潤滑油泵，故障聯(lián)鎖試驗動作正常，運行泵失電情況下備用泵能夠迅速聯(lián)啟，從而保證了調(diào)相機安全穩(wěn)定運行。

2 引起機組軸瓦進油失壓的原因及處理

1號調(diào)相機潤滑油系統(tǒng)在調(diào)試過程中，經(jīng)沖洗檢測油質(zhì)合格后，潤滑油系統(tǒng)正常投運。為保證調(diào)相機軸瓦進油壓力滿足機組運行要求，廠家在0米層1號調(diào)相機盤車端、勵磁端軸承潤滑油進油管法蘭處分別加裝孔徑為12 mm的節(jié)流孔板，潤滑油系統(tǒng)啟動后節(jié)流孔板處有刺耳的異響。〔4〕

調(diào)相機升速至3000 r/min穩(wěn)定運行5 min左右時，就地盤車端、勵磁端軸承進油壓力表突然降至0.12MPa，潤滑油供油母管壓力并未明顯下降，立即緊急停機，轉(zhuǎn)速惰轉(zhuǎn)至2500 r/min左右時進軸承座潤滑油壓力恢復(fù)。調(diào)相機啟動和轉(zhuǎn)速3000 r/min時潤滑油母管壓力及各軸承進油壓力見表1。停機后針對壓力突降問題進行專題原因分析。

表1 調(diào)相機啟動和轉(zhuǎn)速3 000 r/min時潤滑油母管壓力及各軸承進油壓力

2.1 軸瓦進油失壓的原因

初步判斷調(diào)相機轉(zhuǎn)速升高時，轉(zhuǎn)子高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)下產(chǎn)生離心力，導(dǎo)致機組進入軸瓦潤滑油流量增加，而通過節(jié)流孔板的流量無法滿足機組3 000 r/min正常運行時的要求，須對節(jié)流孔板安裝位置及結(jié)構(gòu)進行改變。

定義孔板孔徑dk為：

(1)

式中：dk為孔板孔徑，mm；G為通過節(jié)流孔板的流量，t/h；ρ為流體密度，kg/cm3；ΔP為節(jié)流孔板前后壓差，MPa。

本機組采用32號透平油作為調(diào)相機潤滑油，32號透平油油溫在15 ℃時，密度≤900 kg/cm3，當(dāng)調(diào)相機轉(zhuǎn)速達到3 000 r/min，潤滑油溫約為45 ℃，可取ρ=880 kg/cm3，節(jié)流孔板前后壓差ΔP =0.2 6MPa，依據(jù)上述公式，通過節(jié)流孔板流量G=5.16 t/h=86.0 L/min。

根據(jù)哈爾濱電機廠提供的QFT2-300-2型300 MVar空冷調(diào)相機使用說明書要求調(diào)相機盤車端、勵磁端軸承潤滑油總流量達到800 L/min。由公式計算安裝孔徑為12 mm的節(jié)流孔板，總流量為172.0 L/min，無法滿足正常工況下軸承所需流量，須重新選擇節(jié)流孔板。

2.2 節(jié)流孔板的選擇及安裝

按照要求，通過節(jié)流孔板流量G=400 L/min=24 t/h，假定調(diào)相機在3 000 r/min運行狀態(tài)下節(jié)流孔板前后壓差不變，Δp=0.26 MPa，取ρ=880 kg/cm3，則計算節(jié)流孔板孔徑dk=25.7 mm，選取節(jié)流孔板孔徑為26 mm，實際增大節(jié)流孔板孔徑，孔板前后壓差減小。采用超聲波流量計測得通過節(jié)流孔板流量為396.5 L/min，因節(jié)流孔板前潤滑油壓為0.38 MPa，由此推論可知節(jié)流孔板前后壓差為0.17 MPa，節(jié)流孔板后油壓為0.21 MPa，選取的孔徑為26 mm節(jié)流孔板可以滿足機組運行需要。

節(jié)流孔板由原先3米層高位置壓力表之前法蘭處更換到調(diào)相機5米平臺壓力表之后的法蘭處。潤滑油系統(tǒng)流量孔板更換前、后位置示意見圖2。更換節(jié)流孔板后調(diào)相機從0轉(zhuǎn)速至3000 r/min整個升速過程中未出現(xiàn)失壓問題，也解決了油泵啟動后節(jié)流孔板異響問題。表2所示為調(diào)相機3000 r/min時，節(jié)流孔板更換前、后供油母管及各軸承油壓比較。運用此方法對2號、3號、4號調(diào)相機進行了整改，失壓及異響問題均已解決，效果較好。

圖2 潤滑油系統(tǒng)流量孔板更換前、后示意圖

表2 節(jié)流孔板更換前、后供油母管壓力及各軸承進油壓力

3 結(jié)論

通過對某調(diào)相機工程出現(xiàn)的潤滑油泵跳閘、軸瓦進油失壓問題進行專題分析，提出了更改定值、更改節(jié)流孔板的位置及規(guī)格改進措施，針對提出的改進措施進行了試驗，驗證改進措施可行性，結(jié)果表明：

(1)更改定值后進行潤滑油泵故障聯(lián)鎖試驗未達到聯(lián)泵條件，從而在潤滑油泵切換過程中未出現(xiàn)潤滑油泵跳閘現(xiàn)象。整個試驗過程潤滑油母管壓力高于壓力低聯(lián)泵保護動作值，潤滑油系統(tǒng)油壓穩(wěn)定。

(2)經(jīng)改進節(jié)流孔板，軸瓦進油失壓問題得以解決，證明所選特定尺寸節(jié)流孔板有效可行，更改位置合適，滿足調(diào)相機穩(wěn)定運行條件。