汽輪發電機組潤滑油供油方式風險分析

于在鳳

(神華三河發電有限責任公司，河北 廊坊 065201)

1 汽輪發電機組潤滑油供油方式

汽輪發電機組潤滑油系統為汽輪機軸承、盤車提供潤滑油，為機組的機械式超速保護裝置提供安全油，為發電機軸承或密封瓦提供密封油，是保證汽輪機和發電機安全穩定運行的重要系統之一。汽輪發電機組潤滑油供油方式依據系統形式和設備等有一定的不同，各有其優缺點。汽輪機正常運行時利用主油泵供給潤滑油。主油泵一般有2種安裝方式，一種是與汽輪機同軸方式，另一種是外置式。

與汽輪機同軸方式的主油泵有雙吸離心泵或齒輪泵2種類型，安裝在汽輪機高壓轉子的前端短軸上。因此，汽輪發電機組潤滑油系統可分為采用雙吸離心泵作主油泵的潤滑油系統和采用齒輪泵作主油泵的潤滑油系統。采用雙吸離心泵作主油泵的潤滑油系統多使用射油器或渦輪泵進行前置供油，我國設計制造的機組均采用射油器，日本日立公司和美國通用電氣公司設計制造的機組均采用渦輪泵。采用齒輪泵作主油泵的潤滑油系統多為自吸式。

外置方式的主油泵與汽輪機轉速無關，俄羅斯、西門子公司設計制造的機組采用此方式較多，對電源可靠性要求相對較高。

2 主油泵與汽輪機同軸方式的潤滑油系統

2.1 采用雙吸離心泵

采用雙吸離心泵作主油泵的潤滑油系統，根據主油泵前置供油設備不同而分為采用射油器和渦輪泵組2種類型。

2.1.1 射油器供油方式和特點

(1) 供油方式。射油器是采用射流技術，利用射流紊動擴散作用來傳遞能量和質量的流體動力設備。機組啟動和停止時有輔助油泵輔助，機組正常運行時由雙吸離心泵供高壓動力油。機組正常運行時，雙吸離心泵出口壓力油一路供給射油器，作為射流動力油。射油器射流出口油分為2路，一路供給雙吸離心泵入口，以維持雙吸離心泵的正常工作；另一路供給汽輪機潤滑油或供給二級射油器作為射流動力油，二級射油器出口供給潤滑油用油。

(2) 供油特點。射油器沒有運動部件，結構簡單，加工容易，成本較低，運行可靠性高，安裝維護方便；但缺點是效率低，噪聲大。

2.1.2 油渦輪組供油方式和特點

(1) 供油方式。油渦輪組安裝在主油箱內，油渦輪機和油渦輪泵立式同軸布置，利用流體做動力設備。機組啟動和停止時有輔助油泵輔助，機組正常運行時由雙吸離心泵供輔助動力油。雙吸離心泵出口動力油經油渦輪機推動同軸油渦輪泵旋轉，同時壓力下降，再經油渦輪機排出，排出的壓力油供給潤滑油；油渦輪泵在旋轉的同時，從主油箱內吸油，經過油渦輪泵提升壓力，供給雙吸離心泵入口。

(2) 供油特點。油渦輪組同軸同轉速，需要調節油渦輪機和油渦輪泵的出力，以滿足雙吸離心泵用油和潤滑用油流量。但如果調節不好造成轉速過高，油渦輪工作易失穩，可能引起潤滑油壓力突變。

2.1.3 雙吸離心泵供油方式和特點

雙吸離心泵一般為雙吸葉輪，供油量大，出口壓力穩定，軸向推力小，而且對負荷的適應性好。在轉速達到90 %額定轉速時，雙吸離心泵能提供潤滑油系統的全部用油，這時需要進行雙吸離心泵和輔助油泵的切換，切換時有一定的危險。雙吸離心泵的缺點是不能自吸，因此在機組啟動和停止時需要依靠輔助油泵供給機組潤滑油和雙吸離心泵用油；雙吸離心泵入口必須提供一定壓力的油，如果吸入空氣，泵的正常工作狀態就會被破壞。

2.2 采用齒輪泵

(1) 供油方式。因齒輪泵的自吸性能好，因此不需要專門的前置供油裝置。主油箱設置在前軸承箱的下面，有利于提高齒輪泵的自吸性能，保證汽輪機的穩定運行，齒輪泵出口經過射油器供給潤滑油系統用油。

(2) 供油特點。在機組啟動和停止過程中，齒輪泵不能自潤滑，需要引入潤滑油。采用的方法是在出口逆止閥上加一節流孔。隨著汽輪機轉速的升高，齒輪泵的出口壓力也增加，齒輪泵就可自潤滑了。當汽輪機轉速達到90 %額定轉速時，齒輪泵和射油器就能夠提供汽輪發電機組潤滑油系統所需的油量。齒輪泵供油的出口流量沒有雙吸離心泵的流量大，壓力曲線不如雙吸離心泵平滑。

3 主油泵外置方式的潤滑油系統

外置式主油泵的汽輪機潤滑油系統，交流主油泵型式為離心式，一臺主油泵運行，另一臺主油泵備用，電源一般接廠用段，并且廠用段有備用電源。

這種供油方式的特點是：主油泵不受機組轉速的影響；機組啟動升速到3 000 r/min時，無油泵切換時的油壓波動現象；主油泵可靠性受供電可靠性影響很大，供電可靠性決定其供油的可靠性。

4 國華電力公司汽輪機供油方式風險評估

4.1 神木發電公司100 MW機組

該機組潤滑油為雙吸離心泵做主油泵的潤滑油系統，主油泵供油為采用射油器型式。機組正常運行時，雙吸離心泵出口壓力油分2路：一路供給Ⅰ號射油器到雙吸離心泵入口，以維持雙吸離心泵正常工作；另一路供給Ⅱ號射油器。作為機組潤滑油系統，2只射油器并聯運行，獨立工作。經過風險分析，該潤滑油系統運行可靠性高，風險小。

4.2 熱電分公司200 MW機組和準格爾發電公司330 MW機組

采用齒輪泵作為汽輪機主油泵，齒輪泵經過減速器與汽輪機主軸相連。齒輪泵出口經過射油器供給潤滑油系統用油。經過風險分析，該潤滑油系統運行可靠性較高，風險小。

4.3 三河發電公司350 MW機組

采用雙吸離心泵做主油泵的潤滑油系統，主油泵供油為采用射油器型式。機組正常運行時，雙吸離心泵出口壓力油作為射流動力油，一級射油器射流出口油分為2路，一路直接供給雙吸離心泵入口，用來維持雙吸離心泵正常工作；另一路供給二級射油器供給汽輪機潤滑油，壓力控制在0.15～0.18 MPa。經過風險分析，該潤滑油系統運行可靠性高，風險小。

4.4 定洲、臺山發電公司等600 MW機組

國華電力公司所屬19臺600 MW級汽輪機均為上海汽輪機有限公司制造的產品，潤滑油系統均采用主油泵與主機同軸的供油方式。該型機組采用雙吸離心泵做主油泵的潤滑油系統，主油泵供油為采用射油器型式。汽輪發電機組潤滑油系統包括主油箱、雙吸離心式主油泵、單只射油器、交流潤滑油泵、直流潤滑油泵、頂軸油泵及2臺100 %容量的冷油器。油系統設有可靠的主供油設備及輔助供油設備，在起動、停機、正常運行和事故工況下，能滿足每臺汽輪發電機組軸承的用油量。在機組正常運行時，雙吸離心泵出口壓力油一路供給射油器，作為射流動力油。射油器射流出口油分為2路，一路供給雙吸離心泵入口，用來維持雙吸離心泵正常工作；另一路供給汽輪機潤滑油。經風險分析，該潤滑油系統運行可靠性高，風險小。

4.5 盤山發電公司500 MW和綏中發電公司800 MW機組

汽輪機潤滑油系統為采用外置式的主油泵供油系統，主油泵型式為離心式，一臺運行，另一臺備用。汽輪機正常運行時主油泵出口壓力為0.34 MPa，潤滑油壓力為0.12 MPa，潤滑油溫度為40～45 ℃。機組啟動、正常運行、停止時，主油泵均運行。密封油系統為獨立的系統，潤滑油為其提供油源。軸承室上部備有小油箱，保證在潤滑油斷油的情況下，高轉速維持15 s左右的潤滑油需求。該系統沒有汽輪機接近到3 000 r/min時油系統的切換問題，提高了潤滑油系統的可靠性。每半個月進行1次交流潤滑油泵定期切換。2個發電公司的汽輪機投產以來，該系統的運行穩定，未出現過故障，保證了汽輪機潤滑油系統的安全穩定運行。經風險分析，該系統運行的可靠性高，風險小。

4.6 寧海發電公司1 000 MW機組

寧海發電公司1 000 MW機組由上海汽輪機廠生產。1 000 MW機組潤滑油系統，采用2×100 %外置式主油泵，主油泵出口壓力0.55 MPa，用于軸承潤滑和冷卻。該系統具有下列技術優點：更佳的油泵入口吸入條件，不需要注油器或油渦輪機，較少的管道布置，提高了可靠性，維護更加方便。1×100 %直流事故泵出口壓力0.25 MPa，用于緊急停機時的軸承潤滑；3×50 %頂軸油泵出口壓力約17.5 MPa。經風險分析，該系統運行可靠性高，風險小。