汽輪機軸承潤滑油壓過低的故障分析與處理

盧錦煜

（中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部，上海 200540）

中國石化上海石油化工股份有限公司（以下簡稱上海石化）熱電部汽機聯(lián)合裝置的4號汽輪機組，自2016年大修后投用以來，運行工況一直比較穩(wěn)定。2021年12月對該汽輪機組消缺檢修后，在對主蒸汽管道暖管前，進行輔助油泵及調(diào)速系統(tǒng)的相關(guān)試驗。在試驗過程中發(fā)現(xiàn)4號汽輪機組調(diào)節(jié)汽閥調(diào)試時，高壓油泵送電，當高、低壓油泵分別運行時，汽輪機軸承潤滑油壓均為0.05 MPa，而汽輪機運行規(guī)程規(guī)定汽輪機正常運行時，軸承潤滑油壓應(yīng)在0.08～0.15 MPa，實際潤滑油壓明顯偏低。因此，針對引起汽輪機軸承潤滑油壓偏低的影響因素進行逐項分析和排查，經(jīng)過對汽輪機潤滑油系統(tǒng)各輔助設(shè)備及潤滑油管道的多次檢查，同時結(jié)合該汽輪機組的檢修項目概況，最終找到了引起潤滑油壓低的根本原因。通過對潤滑油過壓閥進行解體檢修，解決了汽輪機軸承潤滑油壓過低的故障，保證了汽輪機的正常啟動。

1 設(shè)備概述

1.1 設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

汽輪機潤滑油系統(tǒng)的過壓閥也稱低壓過壓閥，主要由滑閥、壓縮彈簧、調(diào)節(jié)螺釘?shù)冉M成，通常安裝在冷油器的出口管道上，其結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺釘可以改變壓縮彈簧的預(yù)緊力，從而改變泄油口的開度以達到整定潤滑油壓的目的。整定完畢后將螺母鎖緊，防止調(diào)節(jié)螺釘在運行過程中松動。

圖1 潤滑油過壓閥結(jié)構(gòu)示意

潤滑油過壓閥的工作原理為：潤滑油從滑閥的下部進入時，會對滑閥產(chǎn)生一個豎直向上的作用力，此作用力與壓縮彈簧作用在滑閥上部豎直向下的作用力相平衡。當潤滑油壓升高時，滑閥向上移動，泄油口的開度變大，經(jīng)此泄油口至油箱的回油量增加，從而引起潤滑油壓下降，直至恢復(fù)正常水平，反之亦然。

1.2 設(shè)備的基本安裝要求

潤滑油過壓閥的安裝應(yīng)滿足以下幾點：（1）裝配完成后，緊定螺釘需鉚接牢固；（2）彈簧經(jīng)調(diào)整后，用螺母緊固調(diào)節(jié)螺釘；（3）滑閥在套筒中能夠上下靈活運動；（4）裝配完成后，外殼應(yīng)涂紅丹底漆。

2 潤滑油系統(tǒng)概述、故障分析與處理

2.1 潤滑油系統(tǒng)與故障概述

2021年11月23 日至12月1日期間，4號汽輪機組進行了消缺性檢修。檢修結(jié)束后，按照生產(chǎn)管理部門的調(diào)度要求，做好汽輪機組啟動前的準備工作，并計劃于次日正常啟動該機組。12月2日，4號汽輪機組進行調(diào)節(jié)汽閥調(diào)試，高壓油泵送電，高、低壓油泵分別運行時，調(diào)速油壓正常，但該機組軸承潤滑油壓均為0.05 MPa（機組正常啟動時的潤滑油壓為0.08～0.15 MPa），不符合機組啟動要求。因此，經(jīng)工藝和設(shè)備專業(yè)管理人員共同商議后，決定待機組停役后對潤滑油系統(tǒng)進行全面性檢查。

該機組的供油系統(tǒng)主要由主油泵、高壓油泵（型號150Y-150A，容量90 m3／h，出口壓力1.3 MPa）、低壓油泵（型號100Y-60A，容量90 m3／h，出口壓力0.48 Pa）、直流油泵（即事故油泵，容量90 m3／h，出口壓力0.48 Pa）、注油器、油過濾器、油冷卻器、油箱和潤滑油過壓閥等組成。其中，主油泵除供給調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)中各部套的用油外，大部分供給注油器。此外，主油泵還供給7個油動機運動時所需的油量，且7個油動機的回油排入主油泵的進口。當機組甩負荷或緊急停機時，可使注油器的工況基本維持不變。

汽輪機啟動前，可開啟低壓油泵及事故油泵，用于機組盤車時供油。然后開啟高壓油泵，停用低壓油泵，檢查調(diào)速（EH）油壓是否為1.13 MPa，檢查軸承潤滑油壓是否維持在0.08～0.15 MPa。汽輪機啟動后，當主油泵的出口油壓建立后（汽輪機的轉(zhuǎn)速達到2 800 r／min以上），主油泵開始供油，高壓油泵停止供油。當軸承潤滑油壓低于0.05 MPa時，低壓油泵便自動投入運行。為了防止交流電源中斷時潤滑油系統(tǒng)引發(fā)事故，當軸承潤滑油壓低于0.04 MPa時，直流油泵便自動投入運行。為了避免因EH油壓過低而引起意外事故，當主油泵出口油壓下降到0.9 MPa時，高壓油泵便自動投入運行。同時為了防火安全起見，在汽輪機檢修結(jié)束后，高壓油管道應(yīng)做1.57 MPa的壓力試驗，防止其漏油而引起火災(zāi)事故。

汽輪機正常運行時，主油泵出口油壓為1.13 MPa。高壓油經(jīng)出口止回閥后，分成兩路：第一路接入調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)，第二路供給注油器。注油器采用二級并聯(lián)型式，注油器Ⅰ出口油壓為0.049 MPa，供主油泵進油；注油器Ⅱ出口油壓為0.20 MPa，經(jīng)過濾器、冷油器對機組各道軸承產(chǎn)生潤滑作用。當軸承潤滑油壓大于0.15 MPa時，低壓過壓閥就會自動開啟，將多余的油溢回油箱，使?jié)櫥蛪壕S持在0.08～0.15 MPa。

2.2 故障分析與處理

針對汽輪機軸承潤滑油壓過低的故障，對照該機組的供油系統(tǒng)圖，根據(jù)企業(yè)的標準事故排查流程，逐項展開了下列排查工作。

（1）檢查潤滑油系統(tǒng)進、回油管道，無漏點，檢查主油箱、前軸承箱，油位均正常；

（2）檢查油過濾器運行情況，濾網(wǎng)前后壓差大小正常，開啟濾網(wǎng)旁路門，軸承潤滑油壓仍偏低；

（3）檢查冷油器運行情況，水側(cè)和油側(cè)壓力均正常，三組冷油器分別進行驗漏，均無漏點，冷油器出油溫度為35～45℃，換熱效果良好；

（4）檢查高壓油泵、低壓油泵、事故油泵出口逆止門是否嚴密，油泵運行時的出口壓力和電流均顯示正常；

（5）解體檢查潤滑油注油器Ⅱ及其出口逆止門，逆止門動作靈活，無卡澀現(xiàn)象；

（6）在上述排查步驟確認準確無誤后，最終選擇解體檢查低壓過壓閥。

按照預(yù)設(shè)好的排查步驟進行檢查，對低壓過壓閥進行解體檢修。解體過程中發(fā)現(xiàn)套筒與滑閥的配合間隙不均勻，滑閥左側(cè)的圓周間隙比右側(cè)的圓周間隙大5 mm，如圖2所示。

圖2 套筒與滑閥配合間隙

除此之外，圖紙上規(guī)定套筒底部與油窗（即泄油口）的間隙為2 mm，實際上套筒底面與閥殼之間的間隙為8.5 mm，間隙明顯過大，如圖3所示。

圖3 套筒與閥殼的配合間隙

進一步將調(diào)節(jié)螺釘、壓縮彈簧、彈簧座和緊定螺釘完全解體，發(fā)現(xiàn)緊定螺釘（M5×12 mm）存在局部磨損的現(xiàn)象，判斷其存在疲勞失效的可能。當滑閥在套筒內(nèi)上下運動時，由于緊定螺釘發(fā)生疲勞失效，導(dǎo)致套筒隨滑閥上下運動時產(chǎn)生側(cè)向偏移，從而引起套筒卡澀，并使得套筒底面與閥殼之間的間隙變大，最終造成軸承潤滑油壓過低。

經(jīng)過檢查與分析，確認汽輪機軸承潤滑油壓過低的根本原因為潤滑油過壓閥失效。通過更換新的備件（含套筒、滑閥、緊定螺釘?shù)攘悴考ＷC潤滑油過壓閥發(fā)揮其功能。

3 故障處理效果

綜上所述，備品更換完成后，啟動高、低壓油泵并試轉(zhuǎn)，軸承潤滑油壓為0.094 MPa，油壓正常，汽輪機得以順利啟動。

在本次故障處理過程中，采用了一套汽輪機軸承潤滑油壓過低的標準排查流程：①若油壓和油位同時下降，應(yīng)重點檢查油管路是否漏油、事故放油門是否誤開啟、冷油器是否泄漏等因素；②若油壓下降、油位正常，則應(yīng)重點檢查主油泵、高壓油泵、低壓油泵、事故油泵、注油器、潤滑油過壓閥是否工作異常，油過濾器濾網(wǎng)是否堵塞等因素。

在汽輪機正常啟動前，通過對汽輪機軸承潤滑油壓過低這一現(xiàn)象的原因分析，進一步提高潤滑油系統(tǒng)自查能力。今后汽輪機的消缺檢修項目中應(yīng)補充潤滑油過壓閥解體檢查，且該閥門的檢修工作應(yīng)作為機組的常態(tài)檢修項目之一。

4 結(jié)語

汽輪機軸承潤滑油壓過低的影響因素有很多，通過對汽輪機潤滑油系統(tǒng)各輔助設(shè)備及潤滑油管道的多次檢查，同時結(jié)合該汽輪機組的檢修項目概況，最終找到了引起潤滑油壓低的根本原因。潤滑油過壓閥中的滑閥在套筒內(nèi)上下運動時，由于緊定螺釘發(fā)生疲勞失效，導(dǎo)致套筒隨滑閥上下運動時產(chǎn)生側(cè)向偏移，從而引起套筒卡澀，套筒底面與閥殼之間的間隙增大，潤滑油油箱的回油量增加，最終造成汽輪機軸承潤滑油壓過低。通過對潤滑油過壓閥進行解體檢修并更換備品備件，解決了汽輪機軸承潤滑油壓過低的故障，保證了汽輪機的正常啟動。