汽輪機停用高壓油泵時油壓下降的原因分析及對策

顧懷本,宋春濤

(江蘇國信泗陽生物質發電有限公司,江蘇 泗陽 223700)

汽輪機停用高壓油泵時油壓下降的原因分析及對策

顧懷本,宋春濤

(江蘇國信泗陽生物質發電有限公司,江蘇 泗陽 223700)

為了杜絕汽輪機在啟動過程中停用高壓調速油泵時發生因油壓下降而導致被迫停機甚至燒瓦、斷軸、飛車等事故,通過對汽輪機油系統結構、運行特點進行詳細剖析和試驗,著力分析系統信號源失靈等因素,再經過系統改造和運行操作優化,最終使油壓在切換油泵過程中保持穩定,實踐證明成效顯著。

汽輪機;油壓;下降;對策

1 事故經過

2009年 4月 28日,某電廠 2號汽輪發電機組熱態開機過程中,在停用高壓調速油泵時,發生了主油泵斷油、油壓下降、高壓油泵自投后無效、交直流潤滑油泵未及時自投,導致軸承潤滑系統斷油燒瓦的事故。該汽輪機 4道軸承的下軸瓦均燒損,相應的油擋和推力瓦兩側浮動瓦也有碰磨,發電機同軸勵磁機轉子和 4塊電樞發生磨損。汽輪機本體的 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號汽輪機系青汽廠產品,型號 N15-3.43,是單汽缸中溫中壓純凝機組,DEH控制,進汽參數 3.43 MPa/435℃,額定進汽量 66.3 t/h,額定功率 15 MW,排汽壓力 0.005 4 MPa(絕對),油系統單一,未設獨立的控制油 (如圖 1)。

在停用高壓油泵時,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。在對該機組的整個油系統仔細檢查和分析之后,首先排除了油箱油位低和低壓注油器故障兩個原因,余下的焦點就集中到了該系統中在主油泵進油管和主油箱之間安裝的一個泄油閥上 (見圖1左側中部)。經分析,該閥泄的就是主油泵進口油管中的油,其信號源是高壓油泵(電動油泵)的出口油壓力 (出口逆止閥前),信號油管是一根小直徑 (Φ18)管子。

圖1 N 15-3.43型汽輪機油系統圖Fig.1 Oil system diagram of N 15-3.43-type steam turbine

該泄油閥的結構詳見圖 2。其工作原理是：當高壓油泵運行時,通過壓力信號油管的高壓力,克服滑閥彈簧力和主油泵進口油壓,使得泄油閥的滑閥向左移動,進而打開 4只 Φ16的孔,使主油泵進口油管泄油,當高壓油泵停用后,高壓油信號消失,泄油閥滑閥向右移動,關閉 4只 Φ16的孔,停止泄油,確保主油泵進口不會缺油。

設置該泄油閥的作用是用來保護主油泵的。由于該系統設計的高壓油泵出口壓力高于主油泵的正常工作壓力,在沒有進行油泵切換之前,主油泵出口逆止閥一直關閉。為了防止主油泵長時間蹩油導致局部油溫升高,進而發生汽蝕,影響主油泵及機組的安全運行,故安裝了這只泄油閥。如果從保護主油泵這一功能上講,這只泄油閥應該裝在主油泵的出口,且在主油泵出口逆止閥之前,既能防止長時間悶泵,也能冷卻主油泵,但是該機組主油泵出口逆止閥之前已沒有安裝空間,所以廠家將其設置在主油泵進油管道上。

圖2 該油系統中的泄油閥結構圖Fig.2 Relief valve structure chart of the oil system

從系統上可以看出,泄油閥的壓力信號是取自高壓油泵出口閥前。如果操作時,將高壓油泵出口閥先關閉,然后停泵,那么在停泵前其壓力信號并沒有失去,泄油閥還處于通油狀態,但此時高壓油泵已不向系統供油,而主油泵因進口供油不足也不能正常向系統供油,系統斷油也就成為可能了。經過試驗,通過泄油閥滑閥中 4只Φ16的孔泄油量較大,也就是說泄油閥泄油與否,對主油泵進口油壓的影響非常明顯,而且在通斷過程中,潤滑系統的油壓也大幅波動。

當時,高壓油泵停止后,由于油壓降低高壓油泵 “低油壓”聯鎖隨即自啟動成功,但是由于該泵的出口閥此時還關閉著,現場操作人員又缺乏經驗沒有立即打開,所以自啟動后的高壓油泵根本沒發揮作用,而且還延長了系統供油異常的時間,使得系統斷油成為必然。

另外事故時該機組的交、直流低壓潤滑油泵沒能及時聯鎖啟動 (聯鎖是投入的),使機組的最后一道保護也失去作用,直接導致并加劇了軸瓦系統缺油燒瓦的程度,擴大了事故后果。通過現場的數據分析和試驗,發現低壓油泵沒有及時自啟動的原因是緣于該機組接在 4瓦進油管處的“潤滑油低油壓啟動交、直流潤滑油泵”的信號源點距離壓力開關較遠,有近 20m的距離,且多有彎頭,阻力大,信號傳輸有時滯。

3 解決措施

針對該起事故,有觀點認為,在切換高壓油泵時,不能先關閉其出口閥再停泵,而是要求直接停泵,否則百分之百會泄掉主油泵進口油量,造成油系統斷油。但是直接停用高壓油泵,存在逆止閥不嚴使得高壓油倒流入油箱而出現系統斷油的隱患,而且根據油泵生產廠家的說明書和汽輪機運行典型規程[1]的要求,在停運高壓油泵之前必須先關閉其出口閥。所以通過分析研究,首先對系統作了一些針對性的改造：將信號油管道改接優化 (圖 3),實現關閉油泵出口閥和斷掉壓力信號同步;對 “低油壓”壓力開關進行移位,移到信號源附近,提升信號的響應時間;其次是對照 《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》,將油系統保護定值重新整定,并略高于標準。最后是完善操作規程和相關制度,并加大對規程制度的執行力度,確保不再發生類似事件。

圖3 該系統信號油管路改進圖Fig.3 Signals oil pipeline improvement program of the system

系統改造里數信號油管路改造較為突出。見圖 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,然后在信號油管上加裝一壓力信號閥和信號油放油閥。在啟機前,檢查這 3個閥門均關閉;啟機時,先開啟壓力信號閥,保證信號油管路暢通,進而確保主油泵得到保護;當機組達 3 000 r/min準備停用高壓油泵時,先關閉壓力信號閥,再打開信號油放油閥,徹底清除泄油閥的壓力信號源,使滑閥關閉,然后再關閉信號油放油閥;此時再行操作高壓油泵出口閥,在停泵之后再開啟出口閥之前,可通過回油閥泄掉泵內靜壓,讓出口逆止閥關閉嚴密,然后再緩慢開啟出口閥做備用。經過一段時間的實踐,效果比較明顯。另外可以在大修時,通過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。

在完善操作規程后,執行尤為重要。在油系統的操作過程中,尤其是切換操作,諸如油泵切換、油濾網切換等,應始終貫徹 “緩慢操作、保持油壓穩定”的原則,堅持按 “票”操作和 “監護制度”,這樣方能確保設備及人身安全。

4 結 語

通過對這起事故的分析,提出有效的解決措施,并成功進行了改造,對同類型機組中類似系統問題的分析和解決也有借鑒作用。

[1]SD 251-1988,汽輪機組運行規程 (試行)(全國地方小型火力發電廠)[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。