上汽330 MW汽輪機(jī)頂軸油母管壓力低故障分析及處理

吳學(xué)松

(南通天生港發(fā)電有限公司，江蘇 南通 226003)

隨著汽輪發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量不斷增大，軸系重量也隨之增加，對(duì)潤(rùn)滑油系統(tǒng)、頂軸油系統(tǒng)等的可靠性要求也越來(lái)越高。在汽輪機(jī)啟停階段，頂軸油系統(tǒng)提供的高壓油在軸頸與軸瓦油囊之間形成靜壓油膜，將汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子頂起，減少啟停機(jī)時(shí)的盤(pán)車(chē)力矩，對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子和軸瓦起著重要的保護(hù)作用，防止轉(zhuǎn)子和軸瓦之間干摩擦造成軸瓦損壞，確保不發(fā)生低速碾瓦事故[1-5]。

1 頂軸油系統(tǒng)概況

電廠330 MW汽輪機(jī)組為上海汽輪機(jī)廠有限公司生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單軸雙缸雙排汽反動(dòng)抽凝式汽輪機(jī)，型號(hào)為C330-16.67/1.0/538/538。汽輪機(jī)頂軸油系統(tǒng)如圖1所示，頂軸油泵油源取自主汽輪機(jī)濾油器后管道，經(jīng)頂軸油泵升壓后向汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)軸瓦供油，系統(tǒng)設(shè)有3臺(tái)高壓頂軸油泵，最大工作壓力為31.5 MPa，運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：停機(jī)階段當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速≤600 r/min時(shí)，頂軸油泵自動(dòng)開(kāi)啟；開(kāi)機(jī)階段當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速>620 r/min時(shí)，頂軸油泵自動(dòng)停運(yùn)，在開(kāi)停機(jī)階段頂軸油壓>4.13 MPa，方可投盤(pán)車(chē)。汽輪機(jī)頂軸油系統(tǒng)采用雙母管供油，母管A向3號(hào)、4號(hào)瓦供油，母管B向5號(hào)、6號(hào)瓦供油，運(yùn)行方式為2臺(tái)(A、C泵)工作、1臺(tái)(B泵)備用。汽輪機(jī)軸系包括高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子共3段，由7道軸瓦支承(如圖2所示)，高中壓轉(zhuǎn)子側(cè)1號(hào)、2號(hào)瓦為可傾瓦，低壓轉(zhuǎn)子側(cè)3號(hào)瓦上半部為圓柱軸瓦、下半部為可傾瓦、4號(hào)瓦為圓柱軸瓦，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)5號(hào)、6號(hào)瓦為圓柱軸瓦，在3-6號(hào)瓦設(shè)置頂軸油裝置。

圖1 汽輪機(jī)頂軸油系統(tǒng)

圖2 汽輪機(jī)軸系

2 頂軸油母管B壓力低故障分析及處理

2020年6月15日，自機(jī)組C修后已連續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，受全廠發(fā)電負(fù)荷限制，機(jī)組將進(jìn)行調(diào)停，期間機(jī)組運(yùn)行工況良好，主機(jī)潤(rùn)滑油濾油器出口油壓0.25 MPa、油溫40 ℃。為確保機(jī)組具備隨時(shí)停機(jī)條件，需進(jìn)行頂軸油系統(tǒng)調(diào)試，檢查頂軸油系統(tǒng)可靠性。調(diào)試中啟動(dòng)頂軸油泵B，檢查發(fā)現(xiàn)頂軸油母管A就地壓力表顯示5 MPa，而頂軸油母管B就地壓力表顯示無(wú)壓力，為保證頂軸油投運(yùn)正常，立即展開(kāi)頂軸油系統(tǒng)故障排查。

2.1 頂軸油進(jìn)油管道堵塞

由于頂軸油泵A、B、C進(jìn)油母管上設(shè)有總進(jìn)口濾網(wǎng)，運(yùn)行中一旦發(fā)生堵塞，會(huì)造成頂軸油泵A、B、C入口無(wú)流量，頂軸油泵出口也就無(wú)壓力。為驗(yàn)證是否為進(jìn)油管道堵塞，排除進(jìn)油管道閥門(mén)閥芯脫落造成頂軸油管道堵塞的可能性，停3臺(tái)頂軸油泵，檢查頂軸油母管B就地壓力表正常，解體頂軸油泵總進(jìn)口濾網(wǎng)，檢查發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)輕微臟污，用酒精清洗并配合壓縮空氣吹掃，裝復(fù)后再次啟動(dòng)頂軸油泵B，頂軸油母管B就地壓力表仍然顯示無(wú)壓力，開(kāi)啟頂軸油總進(jìn)口濾網(wǎng)旁路閥，依然不見(jiàn)壓力表顯示有壓力，排除頂軸油總進(jìn)口濾網(wǎng)堵塞情況。

2.2 頂軸油泵出口逆止閥故障

通過(guò)分析頂軸油系統(tǒng)，當(dāng)頂軸油泵B出口逆止閥發(fā)生故障時(shí)，同樣會(huì)造成頂軸油母管B無(wú)壓力。為驗(yàn)證這一判斷，停頂軸油泵B，切換至頂軸油泵A、C運(yùn)行，在切換頂軸油泵前、后分別松頂軸油母管B就地壓力表接頭進(jìn)行放空氣，可見(jiàn)有一定壓力的頂軸油滲出，但復(fù)緊壓力表接頭后仍未見(jiàn)壓力表顯示有壓力，說(shuō)明頂軸油母管B內(nèi)壓力較低，壓力表未能顯示出來(lái)。對(duì)比運(yùn)行中3臺(tái)頂軸油泵出口逆止閥處的聲音和振動(dòng)，并未發(fā)現(xiàn)異常，且運(yùn)行中手摸B、C頂軸油泵出口逆止閥，均感覺(jué)到有一定的溫度，說(shuō)明管道內(nèi)一直有油流動(dòng)，檢查油泵泵殼溫度正常，排除了出口逆止閥故障。

2.3 頂軸油母管B管道泄漏

在頂軸油系統(tǒng)運(yùn)行中，如果頂軸油泵出口至軸瓦之間的供油管道存在泄漏點(diǎn)，會(huì)發(fā)生頂軸油母管連續(xù)泄油，頂軸油母管就難以維持穩(wěn)定的高壓。結(jié)合B、C頂軸油泵出口管有一定溫度的特點(diǎn)，且現(xiàn)場(chǎng)檢查未發(fā)現(xiàn)油系統(tǒng)外漏，初步判斷系統(tǒng)存在內(nèi)漏，維持頂軸油泵A、C運(yùn)行，手摸頂軸油母管，發(fā)現(xiàn)頂軸油母管B溫度明顯高于頂軸油母管A，進(jìn)一步驗(yàn)證了頂軸油母管B存在內(nèi)漏，且管內(nèi)存在連續(xù)流動(dòng)的頂軸油。結(jié)合頂軸油系統(tǒng)，分析判斷頂軸油母管B溢流閥(圖1中編號(hào)14)最有可能存在內(nèi)漏，用聽(tīng)棒仔細(xì)聽(tīng)溢流閥，發(fā)現(xiàn)閥內(nèi)存在高壓油泄漏聲音，頂軸油母管B內(nèi)的高壓油連續(xù)經(jīng)溢流閥泄漏回流到汽輪機(jī)主油箱。停頂軸油系統(tǒng)，解體溢流閥，取出彈簧和閥芯，檢查發(fā)現(xiàn)閥芯部分較臟，如圖3所示，彈簧上雜質(zhì)較多，用清洗劑清洗干凈后裝復(fù)，單開(kāi)頂軸油泵B，頂軸油母管B就地壓力表讀數(shù)穩(wěn)定在5 MPa，頂軸油母管B溢流閥處的高壓泄漏聲消失。

圖3 溢流閥閥芯

3 溢流閥內(nèi)漏原因分析

頂軸油系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)頂軸油母管壓力高于溢流閥整定壓力時(shí)，閥芯上油壓所產(chǎn)生的作用力大于彈簧力，溢流閥開(kāi)啟泄壓；反之，當(dāng)頂軸油母管壓力低于溢流閥整定壓力時(shí)，閥芯上油壓所產(chǎn)生的作用力小于彈簧力，溢流口在彈簧力的作用下關(guān)閉。由于頂軸油壓力高，當(dāng)高壓油通過(guò)溢流閥時(shí)，受高壓油沖刷，很難有顆粒粘附在閥芯和閥座的密封面處，因此，可以排除密封面處被顆?？ㄗ≡斐擅芊饷婷芊獠粐?yán)的情況?，F(xiàn)場(chǎng)檢查彈簧上附著較多的雜質(zhì)，證明油系統(tǒng)中有硬顆粒，清洗后檢查彈簧彈力正常，未發(fā)現(xiàn)彈簧剛度降低情況，基本上可以排除彈簧問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)檢查溢流閥閥芯部分，發(fā)現(xiàn)閥芯外沿較臟，有較多雜質(zhì)，由于閥芯與閥座內(nèi)孔之間有一定間隙，若間隙處有雜質(zhì)，可能會(huì)導(dǎo)致溢流閥動(dòng)作時(shí)閥芯發(fā)生卡澀，即使在彈簧力作用下也難以正常歸位，溢流閥結(jié)構(gòu)如圖4所示。綜合以上分析，可以判斷是由于頂軸油母管B內(nèi)油壓超過(guò)溢流閥整定值，溢流閥在開(kāi)啟泄壓后閥芯發(fā)生卡澀，未能正常歸位從而導(dǎo)致內(nèi)漏。為避免溢流閥發(fā)生內(nèi)漏，在檢修期間應(yīng)檢查溢流閥是否存在卡澀及彈簧剛度降低等不正常現(xiàn)象，定期拆卸進(jìn)行全面清洗，整定后方可使用。在系統(tǒng)不具備停運(yùn)條件時(shí)，也可用銅棒輕輕敲擊閥體部分，通過(guò)振動(dòng)使閥芯在彈簧力作用下正常歸位。

圖4 溢流閥結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)頂軸油系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)在調(diào)試過(guò)程中頂軸油母管B無(wú)壓力，經(jīng)過(guò)故障分析排查，確認(rèn)了頂軸油母管B無(wú)壓力是由于溢流閥內(nèi)漏造成。解體清理溢流閥后，消除了內(nèi)漏缺陷，使頂軸油系統(tǒng)恢復(fù)正常。頂軸油系統(tǒng)在汽輪機(jī)啟停過(guò)程中對(duì)轉(zhuǎn)子和軸瓦起著重要保護(hù)作用，頂軸油系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行對(duì)機(jī)組至關(guān)重要，為保證頂軸油系統(tǒng)具備隨時(shí)投運(yùn)條件，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)潤(rùn)滑油油質(zhì)的監(jiān)測(cè)和重要設(shè)備的檢查和定期試驗(yàn)，始終確保機(jī)組運(yùn)行中油質(zhì)合格，設(shè)備狀況可靠。