上汽330 MW汽輪機頂軸油母管壓力低故障分析及處理

吳學松

(南通天生港發電有限公司，江蘇 南通 226003)

隨著汽輪發電機組單機容量不斷增大，軸系重量也隨之增加，對潤滑油系統、頂軸油系統等的可靠性要求也越來越高。在汽輪機啟停階段，頂軸油系統提供的高壓油在軸頸與軸瓦油囊之間形成靜壓油膜，將汽輪發電機組轉子頂起，減少啟停機時的盤車力矩，對汽輪發電機組轉子和軸瓦起著重要的保護作用，防止轉子和軸瓦之間干摩擦造成軸瓦損壞，確保不發生低速碾瓦事故[1-5]。

1 頂軸油系統概況

電廠330 MW汽輪機組為上海汽輪機廠有限公司生產的亞臨界參數、一次中間再熱、單軸雙缸雙排汽反動抽凝式汽輪機，型號為C330-16.67/1.0/538/538。汽輪機頂軸油系統如圖1所示，頂軸油泵油源取自主汽輪機濾油器后管道，經頂軸油泵升壓后向汽輪機和發電機軸瓦供油，系統設有3臺高壓頂軸油泵，最大工作壓力為31.5 MPa，運行規程規定：停機階段當機組轉速≤600 r/min時，頂軸油泵自動開啟；開機階段當機組轉速>620 r/min時，頂軸油泵自動停運，在開停機階段頂軸油壓>4.13 MPa，方可投盤車。汽輪機頂軸油系統采用雙母管供油，母管A向3號、4號瓦供油，母管B向5號、6號瓦供油，運行方式為2臺(A、C泵)工作、1臺(B泵)備用。汽輪機軸系包括高中壓轉子、低壓轉子、發電機轉子共3段，由7道軸瓦支承(如圖2所示)，高中壓轉子側1號、2號瓦為可傾瓦，低壓轉子側3號瓦上半部為圓柱軸瓦、下半部為可傾瓦、4號瓦為圓柱軸瓦，發電機轉子側5號、6號瓦為圓柱軸瓦，在3-6號瓦設置頂軸油裝置。

圖1 汽輪機頂軸油系統

圖2 汽輪機軸系

2 頂軸油母管B壓力低故障分析及處理

2020年6月15日，自機組C修后已連續運行一段時間，受全廠發電負荷限制，機組將進行調停，期間機組運行工況良好，主機潤滑油濾油器出口油壓0.25 MPa、油溫40 ℃。為確保機組具備隨時停機條件，需進行頂軸油系統調試，檢查頂軸油系統可靠性。調試中啟動頂軸油泵B，檢查發現頂軸油母管A就地壓力表顯示5 MPa，而頂軸油母管B就地壓力表顯示無壓力，為保證頂軸油投運正常，立即展開頂軸油系統故障排查。

2.1 頂軸油進油管道堵塞

由于頂軸油泵A、B、C進油母管上設有總進口濾網，運行中一旦發生堵塞，會造成頂軸油泵A、B、C入口無流量，頂軸油泵出口也就無壓力。為驗證是否為進油管道堵塞，排除進油管道閥門閥芯脫落造成頂軸油管道堵塞的可能性，停3臺頂軸油泵，檢查頂軸油母管B就地壓力表正常，解體頂軸油泵總進口濾網，檢查發現濾網輕微臟污，用酒精清洗并配合壓縮空氣吹掃，裝復后再次啟動頂軸油泵B，頂軸油母管B就地壓力表仍然顯示無壓力，開啟頂軸油總進口濾網旁路閥，依然不見壓力表顯示有壓力，排除頂軸油總進口濾網堵塞情況。

2.2 頂軸油泵出口逆止閥故障

通過分析頂軸油系統，當頂軸油泵B出口逆止閥發生故障時，同樣會造成頂軸油母管B無壓力。為驗證這一判斷，停頂軸油泵B，切換至頂軸油泵A、C運行，在切換頂軸油泵前、后分別松頂軸油母管B就地壓力表接頭進行放空氣，可見有一定壓力的頂軸油滲出，但復緊壓力表接頭后仍未見壓力表顯示有壓力，說明頂軸油母管B內壓力較低，壓力表未能顯示出來。對比運行中3臺頂軸油泵出口逆止閥處的聲音和振動，并未發現異常，且運行中手摸B、C頂軸油泵出口逆止閥，均感覺到有一定的溫度，說明管道內一直有油流動，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

在頂軸油系統運行中，如果頂軸油泵出口至軸瓦之間的供油管道存在泄漏點，會發生頂軸油母管連續泄油，頂軸油母管就難以維持穩定的高壓。結合B、C頂軸油泵出口管有一定溫度的特點，且現場檢查未發現油系統外漏，初步判斷系統存在內漏，維持頂軸油泵A、C運行，手摸頂軸油母管，發現頂軸油母管B溫度明顯高于頂軸油母管A，進一步驗證了頂軸油母管B存在內漏，且管內存在連續流動的頂軸油。結合頂軸油系統，分析判斷頂軸油母管B溢流閥(圖1中編號14)最有可能存在內漏，用聽棒仔細聽溢流閥，發現閥內存在高壓油泄漏聲音，頂軸油母管B內的高壓油連續經溢流閥泄漏回流到汽輪機主油箱。停頂軸油系統，解體溢流閥，取出彈簧和閥芯，檢查發現閥芯部分較臟，如圖3所示，彈簧上雜質較多，用清洗劑清洗干凈后裝復，單開頂軸油泵B，頂軸油母管B就地壓力表讀數穩定在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 溢流閥內漏原因分析

頂軸油系統運行過程中，當頂軸油母管壓力高于溢流閥整定壓力時，閥芯上油壓所產生的作用力大于彈簧力，溢流閥開啟泄壓；反之，當頂軸油母管壓力低于溢流閥整定壓力時，閥芯上油壓所產生的作用力小于彈簧力，溢流口在彈簧力的作用下關閉。由于頂軸油壓力高，當高壓油通過溢流閥時，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粒卡住造成密封面密封不嚴的情況。現場檢查彈簧上附著較多的雜質，證明油系統中有硬顆粒，清洗后檢查彈簧彈力正常，未發現彈簧剛度降低情況，基本上可以排除彈簧問題。現場檢查溢流閥閥芯部分，發現閥芯外沿較臟，有較多雜質，由于閥芯與閥座內孔之間有一定間隙，若間隙處有雜質，可能會導致溢流閥動作時閥芯發生卡澀，即使在彈簧力作用下也難以正常歸位，溢流閥結構如圖4所示。綜合以上分析，可以判斷是由于頂軸油母管B內油壓超過溢流閥整定值，溢流閥在開啟泄壓后閥芯發生卡澀，未能正常歸位從而導致內漏。為避免溢流閥發生內漏，在檢修期間應檢查溢流閥是否存在卡澀及彈簧剛度降低等不正常現象，定期拆卸進行全面清洗，整定后方可使用。在系統不具備停運條件時，也可用銅棒輕輕敲擊閥體部分，通過振動使閥芯在彈簧力作用下正常歸位。

圖4 溢流閥結構

4 結束語

通過對頂軸油系統進行調試，發現在調試過程中頂軸油母管B無壓力，經過故障分析排查，確認了頂軸油母管B無壓力是由于溢流閥內漏造成。解體清理溢流閥后，消除了內漏缺陷，使頂軸油系統恢復正常。頂軸油系統在汽輪機啟停過程中對轉子和軸瓦起著重要保護作用，頂軸油系統安全、可靠運行對機組至關重要，為保證頂軸油系統具備隨時投運條件，應加強對潤滑油油質的監測和重要設備的檢查和定期試驗，始終確保機組運行中油質合格，設備狀況可靠。