汽輪機潤滑油壓低故障分析及處理

摘要：文章研究的汽輪機組投入運行后狀態平穩，但其主軸承潤滑油壓低，會產生嚴重的安全隱患。文章以此問題為研究切入點，公司組織專業技術人員逐一排查潤滑油系統的主油泵、射油器、逆止門、節流孔等部件，確定了問題所在，最終通過旋轉逆止門限位桿1440°的方式進行處理，解決了汽輪機潤滑油壓低的故障。

關鍵詞：汽輪機；潤滑油壓；主油泵；射油器；逆止門；節流孔 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK418 文章編號：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

1 潤滑油系統概述

汽輪機組在運作中需要配置潤滑油系統，其用途是體現在為各個機組軸承提供優質足量的潤滑油，用以促進軸承的潤滑效果和冷作處理，在此過程中能夠給調節保護系統供給壓力油，維護該系統正常操作，除此之外，當機組啟動或者停機時為頂軸裝置和盤車裝置提供所需油量。輪機安全工作需要借助于潤滑油系統的正常運作，假如在潤滑油系統中突然出現故障，就算時間非常短暫，也會造成軸承燒瓦現象，這會導致事故的出現。同時需要注意的是，調節系統會因油流中斷喪失壓力而不能有效運作，這會使汽輪機無法被控制，這種情況將會產生更加嚴重的后果。所以，需要持續為軸承組件和調節系統提供相宜壓力和適合溫度的高質量潤滑油。

2 潤滑油系統的工作原理

潤滑油系統具有封閉的內循環體系，在各種工作情況下，會向任何機組軸承和其他裝置持續提供足量和適溫的潤滑油。在正常工作情況下，通過主軸的驅動，主油泵把潤滑油從潤滑油箱中抽取出來，部分潤滑油進入到#2射油器，當通過入口時會出現負壓狀態，之后會將潤滑油注入到#1射油器，再由其導入到主油泵進口，這樣會保障其入口不會出現斷油的狀況。還有少量的潤滑油會進入到頂軸油系統。一小部分壓力油會通過逆止閥，然后進入到前軸承箱內手動脫扣裝置以及機械超速脫扣裝置，成為發電機氫密封備用儲油。當設備啟動或者停機時，在交流潤滑油泵的作用下，油系統會為各個軸承提供所需用油，在此過程中會借助于節流孔板的運作為主油泵入口提供油。機組處于運行狀態時，如果潤滑油壓降低于0.08MPa（g）時會出現報警，當其低于0.076～0.083MPa（g）會出現交流潤滑油泵聯動現象，當其低于0.069～0.076MPa（g）時會出現直流潤滑油泵聯動現象，此時投盤車停機，當低于0.03MPa時停盤車。

3 潤滑油系統組成

潤滑油系統涵蓋著幾個部件構成，分別是主油泵、主油箱（集裝油箱）、射油器（#1和#2）、交流潤滑油泵、直流潤滑油泵和冷油器等。主油泵供給整個潤滑油系統的油量，它的出口油管在油箱內，油箱內油管將其分為兩個通路：其中一個通路經過固定節流孔為發電機提供備用油，同時供給汽輪機緊急安保裝置；另一個通路進入到兩個射油器中，成為設備運作的動力油。

3.1 主油泵

主油泵選擇單級雙吸離心式油泵，它與汽輪機主軸連接，汽輪機轉子直接驅動主油泵，它被裝配在前軸承箱中，用以向射油器提供動力油。主油泵無法自吸油，所以當設備啟動或者停機時需要交流油泵供給0.098MPa的油，用以保障不會出現斷油的狀態。

3.2 集裝油箱（主油箱）

油箱容量為50立方米，在油箱頂端裝配著直流電動機、交流電動機、2個排煙風機（配有電機）、高壓密封油泵以及油位計等附件。油箱里面裝配著主油泵出口逆止閥和節流孔板、高壓泵出口逆止閥和溢流閥、射油器以及射油器出口的可調控逆止閥、交流潤滑油泵和直流潤滑油泵以及其吸入口的過濾網（能夠有效防止雜物進入到內部，同樣的道理體現在內部回油槽中的過濾網）、2個浸沒式電加熱器；在油箱側部裝配有凈化裝置、溫控器以及冷油器出口接管等。

3.3 射油器

射油器是低效率噴射泵，裝配在油箱內部，共為兩種類型，分別是#1射油器和#2射油器。當機組轉速快達到額定值時，從主油泵出來的高壓油進入到這兩種射油器中；進入到#1射油器的潤滑油會注入到主油泵進口，這會持續提供可以保障主油泵運行的油量，不會出現斷油的情況。進入到#2射油器的潤滑油通過噴嘴，會在其出口和擴散管喉部中產生低壓狀態，它能夠有效吸走油箱內的油，它會混合噴嘴出口處的油，當其進入到擴散管后，因為內部出現速度變慢的狀態，所以能有回流一部分壓力，然后油會在擴散管出口排出來，通過冷油器后注入到各個機組軸承。在射油器入口處配置有底盤以及過濾網，在射油器出口管道中有一個可調節逆止閥，能夠有效地調整軸承入口油壓。

3.4 交流潤滑油泵

交流潤滑油泵是由交流電動機驅動的立式離心泵，在油箱頂部被垂直安裝。選擇固定式聯軸器的方式將電機和泵相結合，把油泵放置在油箱的最底端，它可以隨時工作，在機組啟動、停止或者檢修時會由油泵提供潤滑油。在平時工作時，當主油泵出現故障時，交流潤滑油泵將會承擔備用油泵的任務。在交流潤滑油泵啟動中，它要在盤車前進行工作，當主油泵正常運作后停止工作。機組停止或存在故障時，只要軸承油壓低于0.076～0.082MPa時，將會自動啟動交流潤滑油泵。當油壓達到所需值時，要關閉交流潤滑油泵。如果該泵不能夠自動關閉，需要通過手動的方式將其關閉。

3.5 直流潤滑油泵

直流潤滑油泵是由直流電動機驅動的立式單級離心泵，在油箱頂部被垂直安裝，將油泵放置在油箱的最低端。直流潤滑油泵選擇的是直流電機驅動的方式，其自啟動油壓繼電器預定值小于交流潤滑油泵，除此之外二者用途和結構類同。實際上可以將直流潤滑油泵看作是交流潤滑油泵的備用品，當交流電源出現故障或者中斷時，此時直流潤滑泵開始運作。直流潤滑油泵有1個壓力開關，當軸承油壓低于0.069～0.076MPa時會被啟動。當油壓達到正常值時可以通過手動的方式將該泵關閉。

3.6 冷油器及換向閥（六通閥）

機組在運作過程中，需要保持軸承溫度在43℃～49℃之間，在潤滑油系統中配備著2個冷油器，其中1個作為備用。這兩個冷油器中共用一個換向閥，可以通過操作它來選擇使用的冷油器。同時配有1只旁通閥，使用連通管可以讓備用的冷油器注滿油，當工作中的冷油器中斷時可以馬上使用備用冷油器。

4 造成機組潤滑油壓低的原因

（1）主油泵出現故障；（2）系統管道出現漏油；（3）交流油泵出口逆止門未密封；（4）直流油泵出口逆止門未密封；（5）#1、#2射油器工作出現故障；（6）#1、#2射油器出口逆止門不能工作；（7）六通閥不能工作；（8）冷油器出現內漏等。

5 分析

參考上面分析的內容，先要查看主油泵、交流潤滑油泵、直流潤滑油泵各自運作時的壓力表值。經過測試我們發現，機組正常運作的轉速為3000r/m，此時潤滑油壓值為0.098～0.112MPa之間，證明主油泵工作正常，以此排出它產生故障的因素。獨立運作交流潤滑油泵時，潤滑油通過冷油器直接注入到各個軸承，沒有經過射油器，此時油壓值為0.113MPa，這在正常范圍內，表明在交流潤滑油泵工作時，沒有出現潤滑油回流的現象，這說明直流潤滑油泵以及#2射油器的逆止門密封性能較好。獨立運作直流潤滑油泵時，潤滑通過冷油器直接注入到各個軸承，也沒有經過射油器，此時油壓值在0.12MPa，這在正常范圍內，表明直流潤滑油泵在工作時，沒有出現潤滑油回流的現象，說明交流潤滑油泵以及#2射油器的逆止門封密性較好。同時運作交流潤滑油泵和直流潤滑油泵時，此時油壓值為0.143MPa，這在正常范圍內。

通過上面的分析，可以了解到，系統設備的工作狀態良好，各個逆止門具有較好的封閉性，在運作中未出現回流潤滑油的現象。不過，當兩個射油器工作不正常或者其出口逆止門開放度小時，將會出現潤滑油節流問題，導致產生油壓改變的現象。

6 檢查

6.1 冷油器檢查

對冷油器進行加壓的試驗，如果冷油器沒有出現氣壓泄露的問題或相關現象，這就表明冷油器工作處于正常狀態。

6.2 內部油管線路檢查

先將潤滑油箱打開，檢測其是否存在泄露等問題，如果沒有出現相關現象，這就表明內部油管線路工作處于正常狀態。

6.3 射油器檢查

先對射油器內部從擴散管出口到噴嘴出口的高度以及對應的五個噴嘴口徑的高度進行測量，它們會對潤滑油壓數值產生相應的影響，這兩個數值通常是出廠設計值，不會發生相應的改變，設備的相關部件沒有出現松動的問題，在射油器入口處的濾網沒有雜質存在，這是干凈的狀態，進而也排除了射油器存在故障的可能。

6.4 射油器出口逆止門檢查

對射油器出口逆止門進行拆卸處理，將會發現此門具有可調性，在逆止斜門的上方存在一個可旋轉的螺絲桿，借助于它的操作能夠對射油器出口逆止門進行控制，可以有效調節潤滑油流量和對應的壓力，在此可以將其命名為“逆止門限位桿”。對其進行初步判斷，能夠明晰問題是出現在此處，在基建的最初階段，因為對其沒有進行有效的調整，造成系統存在著節流的現象，進而導致油壓下降的狀態出現。在處理的過程中把逆止門限位桿旋轉1040°，這會增大逆止門的開度和管道的流通面積。這會有利于潤滑油系統的恢復和啟動，當整個機組能夠達到3000r/m的轉速時，這會讓主油泵達到正常工作的狀態，此時潤滑油壓達到0.12MPa。這會滿足機組正常運行時的油壓需求。射油器可調逆止門工作時的位置以及關閉時的位置示意圖如下所示。

圖1 射油器可調逆止門工作示意圖

7 結語

本文重點研究和分析機組潤滑油壓低狀態時產生的問題以及分析問題產生的原因，并在此基礎上尋找有效的解決方案。通過細致的分析能夠對機組工作時狀態有一個更好的理解，這也會促進我們對其潤滑油系統工作原理以及設備性能進行深入掌握。本文以600MW機組潤滑油壓低時存在的狀態進行案例分析，并對該系統存在的故障進行逐一排查和癥狀分析，能夠對其給出準確的分析和判斷，進而能夠了解系統穩定性以及在此基礎上的可控性能。在對整體設備進行各種整修過程中，我們既可以了解由于潤滑油壓不穩或者偏低對設備產生的負面影響，這也會利于對設備進行相應的檢查和維護，也是可以達到有效的預防效果，能夠保障潤滑油系統工作的有效性、穩定性，從而對整個設備的工作和運行帶來更有效果的維護。

參考文獻

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作者簡介：張珂（1980-），男，大唐七臺河發電有限責任公司工程師，研究方向：火力發電廠生產相關設備的安全、經濟、穩定運行。

（責任編輯：黃銀芳）