給水泵汽輪機潤滑油系統(tǒng)建壓慢原因分析及改進(jìn)措施

摘 要：以某公司3臺660 MW機組為例，分析了給水泵汽輪機潤滑油泵在切換過程中出現(xiàn)的備用油泵油壓建立慢，導(dǎo)致潤滑油母管壓力低，易造成給水泵汽輪機跳閘的問題。通過機理分析及現(xiàn)場調(diào)試，找出了潤滑油泵油壓建立慢的原因，制定了相應(yīng)的應(yīng)對措施并實施改進(jìn)，提高了發(fā)電機組運行安全性。

關(guān)鍵詞：給水泵汽輪機；油泵；油壓；潤滑油系統(tǒng)

中圖分類號：TK268" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2023）14-0077-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.14.019

0" " 引言

潤滑油的主要作用是為汽輪機組的軸承、推力瓦裝置等提供潤滑。潤滑油系統(tǒng)的正常運行，是機組安全穩(wěn)定運行的決定性因素之一[1]。在檢修周期內(nèi)汽輪機經(jīng)過長時間運轉(zhuǎn)，其油系統(tǒng)極易發(fā)生故障[2]，潤滑油系統(tǒng)不能正常建壓是較為常見的一類問題。孫國強、喬洪勇等人通過在給水泵潤滑油系統(tǒng)增裝蓄能器，延遲潤滑油壓降低時間，來避免因油壓低導(dǎo)致給水泵跳閘[3-4]。

某公司3臺660 MW亞臨界燃煤發(fā)電機組自投產(chǎn)以來，給水泵汽輪機交流潤滑油泵在切換過程中會不定期出現(xiàn)備泵建壓慢的問題，若在跳泵過程中不能正常建壓，油泵聯(lián)鎖啟動，容易出現(xiàn)短時間內(nèi)潤滑油壓力低于跳閘保護(hù)值的情況，造成給水泵汽輪機跳閘，導(dǎo)致汽包水位波動，嚴(yán)重影響機組安全運行。

1" " 系統(tǒng)概況

該公司每臺機組配2套汽動給水泵組，給水泵汽輪機為GE公司生產(chǎn)，型號DEV631153541，額定功率9 200 kW，額定轉(zhuǎn)速5 800 r/min；給水泵為荏原公司生產(chǎn)，型號14X14X16-4StageHDB，為多級臥式離心泵，流量1 202.3 t/h，揚程2 247.2 m。

給水泵汽輪機潤滑油系統(tǒng)配套有一個7 200 L油箱、兩臺型號1.5×2LV交流潤滑油泵、一臺型號2×2.5XLV直流潤滑油泵、兩臺冷油器、兩套濾網(wǎng)、一個油位計、一臺排油煙風(fēng)機、一套壓力溫度調(diào)節(jié)閥、一套電加熱器。潤滑油采用的是SHELL TURBO T32透平油。正常工況下，一臺交流潤滑油泵運行就能滿足供油要求，另一臺做備用，直流事故油泵只在兩臺交流油泵均故障或潤滑油壓低于保護(hù)值時運行，油系統(tǒng)如圖1所示。

給水泵汽輪機潤滑油系統(tǒng)參數(shù)如下：交流潤滑油泵設(shè)計容量35 m³/h，正常運行流量18.4 m³/h，轉(zhuǎn)速2 955 r/min，電機功率11.9 kW，油泵設(shè)計出口壓力0.184 MPa；直流事故油泵設(shè)計容量0.825 m³/h，轉(zhuǎn)速3 500 r/min，電機功率3.73 kW，油泵設(shè)計出口壓力0.184 MPa。

潤滑油系統(tǒng)原使用日本JOMA公司生產(chǎn)的JOMA #32潤滑油，因為該油停產(chǎn)，2015年開始陸續(xù)將3臺機組給水泵汽輪機潤滑油的油種更換為SHELL Turbo T32。

在控制聯(lián)鎖保護(hù)上，備用潤滑油泵如果滿足以下任一條件自啟動：1）一臺交流潤滑油泵已運行5 s，交流潤滑油泵出口壓力仍＜414 kPa；2）運行泵發(fā)生電機電氣故障跳閘。直流事故油泵如果滿足以下任一條件自啟動：1）軸承潤滑油母管壓力＜70 kPa；2）兩臺主油泵都發(fā)生電機電氣故障跳閘。

2" " 原因分析

結(jié)合歷次檢修檢查情況分析，導(dǎo)致潤滑油系統(tǒng)建壓慢的原因主要有以下幾點：

1）潤滑油泵出口建壓慢，潤滑油系統(tǒng)油箱內(nèi)部深度較淺，油箱內(nèi)未設(shè)計有消除氣泡的濾網(wǎng)及擋板，結(jié)構(gòu)設(shè)計較為簡單，油系統(tǒng)的回油口與油泵吸入口距離太近，流速較快且夾帶大量氣泡的回油，直接進(jìn)入油箱后又在短時間內(nèi)流至泵吸入口處，導(dǎo)致回油中夾帶的空氣大量積聚在備用潤滑油泵泵體內(nèi)，造成備用油泵在啟動時建壓速度較慢。通過就地壓力表觀察，建壓慢的泵建壓時間在60～120 s，各臺泵之間存在較大差異。

2）給水泵汽輪機軸瓦間隙泄油大易造成潤滑油壓下降快，考慮軸瓦潤滑冷卻特性，沒有現(xiàn)成的改造方案，故不考慮對軸瓦進(jìn)行改造。

3）油泵出口逆止閥故障不能完全關(guān)閉或關(guān)閉不嚴(yán)，也會造成油泵聯(lián)啟后建壓慢，在歷次檢修中均對油泵出口逆止閥解體檢修，確認(rèn)密封面良好。

3" " 解決方案

針對備用油泵建壓慢問題，該公司在歷次機組檢修中均對給水泵汽輪機油系統(tǒng)進(jìn)行解體檢修，在排除系統(tǒng)局部堵塞或泄漏的前提下，采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1）動態(tài)調(diào)整給水泵汽輪機潤滑油泵切換周期。在問題解決前，根據(jù)各臺油泵實際建壓情況動態(tài)調(diào)整切換周期，備用油泵建壓慢情況有所好轉(zhuǎn)。各臺泵切換周期從7天至28天不等，有較大差異。

2）優(yōu)化油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)。原給水泵汽輪機潤滑油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計中，油箱回油與油泵之間雖有分隔板隔開，但因為管道布置等原因，分隔板上有大面積的孔洞，孔洞上無濾網(wǎng)、擋板等，油箱回油口與油泵吸入口之間近似為直通結(jié)構(gòu)，會有大量夾帶氣泡的回油通過這些孔洞直接流至油泵吸入口。拆除油箱原擋板，安裝不銹鋼金屬濾網(wǎng)，濾網(wǎng)目數(shù)為60目，如圖2所示，既兼顧了泵運行時的流量，又可以有效消除回油中夾帶的較大氣泡。

3）調(diào)整油泵的吸入方式。查閱相關(guān)資料，油箱內(nèi)部的氣泡是不斷上浮、不斷破裂消失的。原給水泵汽輪機潤滑油泵吸入口為直通型，吸入口向下，如圖3所示。油泵備用時，大量的氣泡通過吸入口直接進(jìn)入泵體內(nèi)積聚，會引起油泵啟動時建壓緩慢。為此，將油泵吸入口由直通型改為U型，吸入口由向下改為向上，減少由泵吸入口進(jìn)入泵體的氣泡。在不影響油泵運行安全的前提下，小幅度增加了油泵吸入口的高度，取消了原油泵的進(jìn)口濾網(wǎng)，如圖4所示。

4）更改油泵放氣口位置。原油泵放氣管道的引出位置設(shè)計在泵的出口管道處，低于油泵葉輪腔室位置，油泵備用時葉輪腔室內(nèi)積聚的氣泡無法通過放氣管道有效排出。因此將放氣管道的引出位置改至葉輪腔室的頂部，并在葉輪腔室的內(nèi)部機加工出一條倒氣槽與放氣管道相連接，如圖5所示，這樣更有利于葉輪腔室內(nèi)氣泡的排放。原給水泵汽輪機潤滑油泵放氣管道出口高度在油位以下，油泵放氣口浸沒在油中，不利于泵體中空氣的排放，將其出口移至液位上部，如圖6所示，利用潤滑油箱微負(fù)壓的特性來釋放備用油泵泵體內(nèi)積聚的氣體。

4" " 效果驗證

通過本次改進(jìn)，機組開機后，給水泵汽輪機潤滑油泵定期切換時備用油泵均能立即建壓，已將油泵定期切換周期調(diào)整為28天，經(jīng)過一年的觀察和記錄，油泵建壓已恢復(fù)正常。給水泵汽輪機潤滑油聯(lián)鎖試驗，在一臺給水泵汽輪機潤滑油泵保持運行時，就地手動停止該泵，觸發(fā)聯(lián)鎖，另一臺潤滑油泵啟動，潤滑油母管壓力未見明顯波動。

5" " 結(jié)束語

通過增裝潤滑油箱濾網(wǎng)，優(yōu)化改進(jìn)潤滑油泵吸入口及放氣管的結(jié)構(gòu)形式，給水泵汽輪機潤滑油泵建壓慢的問題得到了徹底解決，消除了潤滑油壓低給水泵汽輪機跳閘的隱患，提高了機組運行安全性。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 高上，李慶有.探討汽輪機檢修中油系統(tǒng)常見故障與應(yīng)對策略[J].低碳世界，2021，11（5）：219-220.

[2] 李濤，邊技超，馬麗.給水泵汽輪機潤滑油系統(tǒng)油壓低問題的分析[J].電站輔機，2021，42（3）：1-4.

[3] 孫國強.給水泵汽輪機油系統(tǒng)故障原因分析及改進(jìn)措施[J].華電技術(shù)，2018，40（11）：45-47.

[4] 喬洪勇，唐先勇.石橫電廠給水泵汽輪機油壓低跳閘原因分析及處理[J].山東電力技術(shù)，2002（2）：59-61.

收稿日期：2023-03-22

作者簡介：馬超（1987—），男，浙江寧波人，工程師，從事火電機組汽輪機專業(yè)檢修管理工作。