汽輪機潤滑油泵故障的分析和處理

陳浩

（浙能鎮海發電有限責任公司， 浙江 寧波 315208）

汽輪機潤滑油泵故障的分析和處理

陳浩

（浙能鎮海發電有限責任公司， 浙江 寧波 315208）

對鎮海電廠 9E 燃機聯合循環機組運行中 2號潤滑油泵電機軸承抱軸故障引起潤滑油壓力急跌，備泵啟動無效引起機組跳閘的故障原因進行全面分析，提出設備維護和檢修過程中的注意事項。

：潤滑油泵；抱軸；跳機；故障分析

鎮海 300 MW 燃氣—蒸汽聯合循環電站由 2臺 100MW GE 公司 PG9171E 燃氣輪機發電機組、1 臺 100 MW ALSTHOM 蒸汽輪機發電機組以及2臺荷蘭 NEM 公司產立式、 無補燃、 單壓余熱鍋爐組成。汽機潤滑油系統由2臺交流潤滑軸泵和1臺直流潤滑泵組成，油泵電機輪軸曾發生故障，本文對此進行分析，以供參考。

1 故障現象及處理

汽機潤滑油系統正常情況下1臺潤滑油泵運行， 運行壓力 290～300 kPa， 低于 140 kPa 時， 啟動另 1 臺； 低于 100 kPa 時， 機組跳閘； 低于 80 kPa時， 啟動直流潤滑油泵。 2 臺潤滑油泵之間沒有電氣狀態聯鎖。

某日， 2 臺燃機和汽機負荷分別為 60MW、 61 MW、 80MW， 2 號潤滑油泵運行。運行中汽機潤滑油壓力低報警，汽機跳閘，檢查發現汽機1號潤滑油泵、直流油泵自啟動正常，就地運行泵及油壓正常，2號潤滑油泵電機熱繼電器動作，旁路投入正常，2臺燃機運行正常，凝汽器水位迅速下降。在檢查確認汽機跳閘，真空、軸封壓力正常，潤滑油、液壓油壓力溫度等正常，本體疏水已自動開啟后，停運直流油泵。就地檢查潤滑油系統運行正常、無泄漏后，重新啟動并網。檢查故障泵后發現2號潤滑油泵電機軸承有故障。

2 事故原因分析

對2號潤滑油泵解體檢查發現，電機前軸承保持架碎裂，軸承卡澀并抱死。引起電機抱軸事故的原因很多，如軸承質量不好、潤滑脂質量不好或加入量不合適、檢修工藝不當等；從機理上分析一般有軸承內環和轉子之間的過盈配合不當引起摩擦發熱，從而使軸承損壞；軸承配合副之間相對運動不正常引起軸承表面疲勞和磨損等。具體的原因有：

（1）軸承本身質量問題。 軸承保持架有細微裂痕時，在電機高速運轉并承受負荷情況下，保持架斷裂，導致滾子無法正常轉動，引起軸承燒傷并抱死。從檢查結果看，2號潤滑油泵的軸承保持架存在質量問題， 其額定轉速為 2 900 r/min， 高速轉動并承受負荷時，軸承內外環和滾動體接觸處發生彈性變形，最終引起軸承保持架碎裂，滾子間迅速摩擦產生的熱量來不及散發，進一步導致整個軸承轉動，從而使軸承內圈與轉子產生相對運動，摩擦并發熱，很快使軸承內圈抱死在轉子軸上，電機熱繼電器保護動作跳閘。

（2）軸承潤滑不好。 軸承高速旋轉時會產生巨大熱量使軸承滾子受熱膨脹，造成軸承間隙減小，從而擠壓軸承內外環，導致滾子磨損加劇，當軸承潤滑油量不足時無法及時帶走大量熱量，引起軸承抱死。

（3）軸承安裝不當。 如果軸承內環和軸間隙以及外環與軸套間隙配合不當，當轉子高速旋轉產生熱量以及徑向受力時，滾子與內外環的徑向間隙減少，滾子擠壓軸承內外圈，最終因磨損發熱加劇造成軸承燒結。此外，軸承安裝時由于制造誤差造成安裝和定位不良，使軸產生擾度和熱膨脹等原因也會使軸承承受大的載荷，進而損壞軸承。

從事故現象、報警清單和歷史趨勢看，2號潤滑油泵跳閘時，潤滑油系統壓力低、低低幾乎同時報警，汽機跳閘。當時備用潤滑油泵和直流滑油泵均已啟動，具體現象有：潤滑油壓力下跌過程很快，啟備泵值和跳機值幾乎同時達到；潤滑油系統壓力從低于 100 kPa 至恢復到 100 kPa時間為 1 s（DCS 報警分辨率為 1 s）；潤滑油壓從2 號潤滑油泵跳閘前 40 s開始出現波動， 最低跌至 250 kPa， 之后快速下跌。 事故后， 壓力開關校驗確認原定值均正確，認為事故時備泵啟動和直流潤滑油泵啟動的聯鎖均正常。

2號潤滑油泵修復后，進行了以下試驗：在2號潤滑油泵運行情況下，通過緊急停泵按鈕停2 號潤滑油泵， 備泵在壓力跌至 140 kPa 時啟動，壓力未跌至跳機值。將試驗情況與事故時對比，試驗時泵動力源雖然失去，但泵還有惰走過程，能給系統提供一定的壓力。而事故時，泵因為電機抱軸卡澀，使泵出力瞬間降為零。從以上分析可以看出，在泵未卡澀的情況下，備泵能及時恢復系統壓力，否則會引起跳機。

3 防范措施

3.1 技術措施

（1）重要電機必須選用優質軸承， 安裝時仔細檢查軸承外觀質量，有問題堅決不用。

（2）選用合理的潤滑油脂。 油脂填充量必須適當，若填充過多，在高速下激烈攪拌反而會引起溫升過高， 造成泄漏。 潤滑油泵一般填充 1/3 潤滑脂， 并在填充前先將軸承放在潤滑油 （透平油）中浸泡，以免在啟動時因潤滑面油脂不足而使軸承燒損。

（3）保證軸承安裝質量。 先用煤油清洗軸承 2遍以上，徹底清除軸承內的污垢，安裝時采用熱裝配， 控制軸承加熱溫度不超過 105℃， 采用油加熱，裝配時嚴格按標準控制軸承各間隙。

3.2 運行措施

（1）正常運行時注意監測。 若振動過大應及時消除；定期用紅外線測溫儀監測軸承溫度；避免重載啟動，多次重載啟動會使垂直徑向面間隙減小，增加摩擦發熱，嚴重時會抱死軸承。

（2）重要電機須加強定期維護， 必要時解體清理。解體時，清理軸承內污垢并用煤油清洗干凈，檢查內外環及滾子磨損情況，重新安裝時應將軸承外環與內壁位置與拆卸前調整 90°， 以保證軸承圓周各處受力均勻，延長使用壽命。

（3）提高系統保護的可靠性，防止壓力開關故障時導致聯鎖功能失去，對潤滑油泵加裝電氣聯鎖回路。

（4）通過 DCS 曲線， 檢查平時油壓正常波動范圍，在不會造成因波動而產生誤啟動的前提下，提高啟備泵值。

（5）定期校驗壓力開關， 利用開停機機會對潤滑油泵進行聯鎖試驗，確保備用正常。

4 結語

許多火電機組（包括 9E 燃機）潤滑油系統正常運行時主潤滑油泵都是由大軸帶動，再加上輔助交流潤滑油泵和直流油泵的聯鎖保護，可有效防止大軸斷油燒損，但大軸帶動對系統來說比較復雜， 維護也比較困難。 目前大型機組及 GE9F機組潤滑油系統設計中都沒有大軸帶動的主潤滑油泵，存在因運行泵電機軸承抱死而導致機組跳機的可能性。針對本次事故的相應技術措施也不一定能完全有效，因此要不斷探討更有效的技術方案來避免類似事故。

[1]陳庚.單元機組集控運行[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]成大先.機械設計手冊第三版第二卷[M].北京：化學工業出版社，1993.

（本文編輯：徐 晗）

Analysis and Treatment of Faults of Lube Oil Pum p in the Steam Turbine

CHEN Hao
（Zhejiang Zheneng Zhenhai Electric Power Generation Co．Ltd．， Ningbo Zhejiang 315208， China）

This paper analyzes the reasons comprehensively for the sharp pressure decrease caused by the bearing seizure of the running NO．2 lube oil pump and the unit trip due to the failure of the standly pump startand proposes considerations for equipmentmaintenance and repair．

lube oil pump； bearing seizure； unit trip； malfunction analysis

TK263．8+6

： B

： 1007－1881（2010）06－0037－02

2009-10-30

陳 浩（1973－）， 男， 浙江寧波人， 工程師， 從事燃汽輪機電廠的運行管理工作。