提高汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)可靠性這幾點(diǎn)要把握住

我國(guó)出口型135MW、300MW等級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)通過制造廠不斷技術(shù)引進(jìn)、試驗(yàn)及分析消化，在電廠使用過程中對(duì)影響系統(tǒng)可靠性的薄弱環(huán)節(jié)的發(fā)現(xiàn)以及在安裝、調(diào)試、運(yùn)行過程采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，其在電廠使用成熟度逐漸增加。通過對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)固有可靠性提高的分析，并結(jié)合國(guó)內(nèi)試驗(yàn)、使用問題及出口印度使用問題的分析，可以為同類出口汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)工程配套、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行改進(jìn)及可靠性提高提供參考。1系統(tǒng)要求及主要設(shè)備情況

1.1潤(rùn)滑油系統(tǒng)要求我國(guó)出口型135MW、300MW等級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)組主要采用由主油泵與射油器組成的汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)向機(jī)組供油。主油泵由汽輪機(jī)主軸直接驅(qū)動(dòng)，其出口壓力油作為射油器的動(dòng)力油，1#射油器向主油泵提供吸入油源，2#射油器出口油通過冷油器后向汽輪發(fā)電機(jī)組各軸承提供潤(rùn)滑油。主油泵與射油器供油方式如圖1所示。

圖1主油泵-射油器（射油泵）供油方式示意圖在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)由交流潤(rùn)滑油泵向機(jī)組各軸承、盤車裝置及頂軸裝置提供潤(rùn)滑油。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到2850r/min左右時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，主油泵自動(dòng)切換投入運(yùn)行，機(jī)組到達(dá)3000r/min定速穩(wěn)定后即可停運(yùn)交流潤(rùn)滑油泵。當(dāng)機(jī)組正?；蚴鹿剩ù蜷l或跳閘）停機(jī)時(shí)，需在汽機(jī)轉(zhuǎn)速降到2850r/min之前，啟動(dòng)交流潤(rùn)滑油泵，當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速降到1200r/min時(shí)，啟動(dòng)頂軸裝置。如交流潤(rùn)滑油泵一旦失效，應(yīng)聯(lián)動(dòng)直流事故油泵保證安全停機(jī)。機(jī)組盤車期間，停盤車后方能停頂軸裝置和交流潤(rùn)滑油泵。

1.2射油器設(shè)備的基本情況供油和供潤(rùn)滑油射油器在結(jié)構(gòu)上基本相似，主要由多孔噴嘴、擴(kuò)散管、套筒、濾網(wǎng)、止逆板等組成，如圖2所示。其工作原理是壓力油通過噴嘴高速噴出，在擴(kuò)散管喉部形成一定的負(fù)壓，油箱內(nèi)的透平油在此壓差及高速動(dòng)力油的夾帶下流入吸入室進(jìn)到擴(kuò)散管，通過在擴(kuò)散管內(nèi)動(dòng)力油與吸入油充分混合，從而達(dá)到所要求的壓力值及流量值。圖2多孔射油器結(jié)構(gòu)圖

1.3主油泵設(shè)備的基本情況泵軸與汽輪機(jī)主軸之間采用凹凸榫對(duì)中型式的剛性聯(lián)接方式，主油泵安裝在汽輪機(jī)的前軸承箱內(nèi)，在汽輪機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，正常運(yùn)行期間，它向整個(gè)油系統(tǒng)提供動(dòng)力油源，主油泵為單級(jí)雙吸臥式離心泵。

主油泵的靜止部分主要由泵殼、端蓋、密封環(huán)和浮動(dòng)軸承等零部件組成，主油泵的進(jìn)、出接口并排設(shè)置在主油泵下部，與主油泵底座融合為一體，在泵殼各腔室頂部的帶孔螺塞，在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)排出各腔室中的氣體。主油泵的轉(zhuǎn)動(dòng)部分主要由葉輪、泵軸、套筒、鍵等零部件組成，主油泵轉(zhuǎn)子在廠內(nèi)組裝后進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，保證了主油泵運(yùn)行的穩(wěn)定，如圖3所示。

圖3主油泵

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)固有可靠性的提高2.1射油器可靠性提高（1）多孔射油器改善了單孔射油器在運(yùn)行中噪音大，可靠運(yùn)行范圍和安全裕度小，供油效率低的問題。多孔射油器技術(shù)來源于西屋公司及試驗(yàn)研究，圖4是試驗(yàn)所得射油器特性曲線，顯示了射油器出口壓力變化與出口流量的關(guān)系，射油器結(jié)構(gòu)特性一定后，隨出口壓力增加流量減小，多孔射油器進(jìn)入臨界點(diǎn)流量范圍比單孔射油器寬，這一點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)在潤(rùn)滑及其它用油流量發(fā)生波動(dòng)情況下保證射油器可靠運(yùn)行很重要。

圖4射油器特性曲線

（2）單孔射油器改多孔射油器后，為保證到電廠的射油器性能滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)每一臺(tái)出廠的射油器均要進(jìn)行廠內(nèi)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)同樣結(jié)構(gòu)尺寸的射油器試驗(yàn)性能差別較大，分析發(fā)現(xiàn)噴嘴噴口的R尺寸易加工錯(cuò)誤，該R尺寸影響噴嘴流量特性。通過加工工藝及尺寸記錄要求可保證每一臺(tái)射油器噴嘴R尺寸準(zhǔn)確，從而改善了同樣結(jié)構(gòu)尺寸的射油器性能差別較大的問題。

2.2主油泵可靠性提高（1）主油泵的泵軸與汽輪機(jī)主軸之間采用凹凸榫對(duì)中型式的剛性聯(lián)接方式，其技術(shù)來源于日立。通過此技術(shù)對(duì)原主油泵進(jìn)行改進(jìn)，解決了原轉(zhuǎn)子與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子采用齒形聯(lián)軸器聯(lián)接運(yùn)行滑移不暢，主油泵正、副推力面磨損問題。主油泵轉(zhuǎn)子以汽輪機(jī)推力軸承為定位點(diǎn)隨高壓轉(zhuǎn)子膨脹和收縮，取消主油泵正、副推力面。（2）流體數(shù)值計(jì)算表明主油泵轉(zhuǎn)子最大應(yīng)力點(diǎn)出現(xiàn)在泵葉輪葉片頭部，因此制造應(yīng)防止葉輪葉片頭部裂紋產(chǎn)生，在流體性能滿足的前提下，對(duì)于離心澆鑄的銅葉輪，頭部采用緩V結(jié)構(gòu)對(duì)防止裂紋產(chǎn)生有很好的效果。

（3）雖然流體數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明主油泵軸受流體力不大，但也必需在安裝時(shí)按照汽輪機(jī)證明書要求與高壓轉(zhuǎn)子一起調(diào)整軸系標(biāo)高及主油泵浮動(dòng)軸承螺栓緊力，防止因軸系調(diào)整不當(dāng)而引起主油泵斷軸事故發(fā)生。

2.3系統(tǒng)及其它設(shè)備可靠性提高（1）油箱除用來儲(chǔ)存油外，還有從油中分離油煙氣體、水分和沉淀過濾雜質(zhì)的作用。油箱體積一般按照油在流動(dòng)時(shí)的循環(huán)倍率來考慮。雖然設(shè)計(jì)是按照標(biāo)準(zhǔn)偏保守選擇，也發(fā)現(xiàn)個(gè)別電廠由于油箱油面以上的油管道及設(shè)備存油量較大，啟動(dòng)時(shí)油箱油位會(huì)降到最低油位以下。如設(shè)計(jì)油箱體積不便增加、電力設(shè)計(jì)院布置時(shí)應(yīng)考慮抬高油箱的安裝標(biāo)高及對(duì)冷油器選型時(shí)考慮存油量較大管式冷油器并在運(yùn)行及時(shí)補(bǔ)油，防止因油位過低而引起斷油事故的發(fā)生。

（2）汽輪機(jī)液壓油系統(tǒng)普遍采用單獨(dú)的高壓抗燃油系統(tǒng)后，機(jī)組用油量的變化相對(duì)較平穩(wěn)，這一點(diǎn)使汽輪機(jī)啟動(dòng)、停機(jī)及變負(fù)荷過程中潤(rùn)滑油系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性得以提高。

3電廠使用問題發(fā)現(xiàn)及可靠性持續(xù)改善

潤(rùn)滑油系統(tǒng)其固有的設(shè)計(jì)可靠性決定了其在汽輪機(jī)有效壽命期內(nèi)系統(tǒng)可靠性不會(huì)隨使用時(shí)間延長(zhǎng)而降低，反而通過系統(tǒng)首次使用發(fā)現(xiàn)可靠性問題及有效改善對(duì)長(zhǎng)時(shí)間提高系統(tǒng)有效性具有重要意義，要求機(jī)組在調(diào)試首次啟動(dòng)時(shí)應(yīng)全面檢查、分步調(diào)試潤(rùn)滑油系統(tǒng)及設(shè)備運(yùn)行正常并通過規(guī)程使安裝、調(diào)試、運(yùn)行要求固化，電廠啟動(dòng)調(diào)試發(fā)現(xiàn)的問題有：

（1）多孔射油器內(nèi)的止逆板是射油器唯一活動(dòng)部件，對(duì)射油器正常運(yùn)行影響較大，裝配及電廠安裝檢修后應(yīng)保證其活動(dòng)自如，電廠調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)個(gè)別有卡澀現(xiàn)象。

（2）機(jī)組安裝啟動(dòng)分步調(diào)試階段還應(yīng)特別注意檢查主油泵泵殼流道是否正確，防止鑄造泵殼時(shí)芯模放反而使泵殼流道錯(cuò)誤及泵殼中分面錯(cuò)位的情況發(fā)生，否則會(huì)對(duì)主油泵流量特性影響，嚴(yán)重時(shí)甚至造成起機(jī)定速過程中停交流潤(rùn)滑油泵后切換到主油泵、射油器運(yùn)行不成功的問題。

（3）檢查交、直流潤(rùn)滑油泵出口止逆門開啟、關(guān)閉無卡澀現(xiàn)象發(fā)生，以防止切換時(shí)系統(tǒng)從此處漏油到油箱，造成主油泵進(jìn)口及系統(tǒng)流量不足。

（4）油系統(tǒng)的使用儀表及傳感器應(yīng)定期檢定；系統(tǒng)壓力及聯(lián)動(dòng)信號(hào)邏輯設(shè)置、取樣、安裝正確，防止系統(tǒng)DCS聯(lián)鎖壓力開關(guān)因取樣安裝錯(cuò)誤而引起交、直流油泵動(dòng)作時(shí)間延遲，油箱油位低交、直流潤(rùn)滑油泵啟動(dòng)條件不許可錯(cuò)誤邏輯的設(shè)置，交、直流油泵集控室緊急啟動(dòng)按鈕邏輯未設(shè)置，直流事故油泵啟動(dòng)未與甩廠用電聯(lián)鎖等錯(cuò)誤的熱工問題發(fā)生。

4印度某電廠極端使用條件下對(duì)系統(tǒng)可靠性驗(yàn)證4.1印度某電廠事故情況印度某電廠4臺(tái)135MW機(jī)組為同一潤(rùn)滑油系統(tǒng)設(shè)計(jì)，4臺(tái)機(jī)同時(shí)電廠用電事故停機(jī)，各機(jī)組直流油泵啟動(dòng)后，其中1#、2#、3#機(jī)正常停機(jī)。4#機(jī)直流事故油泵啟動(dòng)油壓有延遲現(xiàn)象，各瓦不同程度磨損，其中5瓦尤為嚴(yán)重，巴氏合金幾乎全部磨掉，根據(jù)巴氏合金磨損程度更換2瓦，3瓦和5瓦。

4.2排除直流事故油泵啟動(dòng)油壓有延遲是油泵本身問題的分析、試驗(yàn)

（1）該電廠電網(wǎng)不穩(wěn)定頻繁甩廠用電，幾次甩廠用電1#、2#、3#機(jī)均能正常停機(jī)，沒有發(fā)生燒瓦現(xiàn)象，說明系統(tǒng)設(shè)計(jì)是可靠的。但檢查直流事故油泵控制邏輯也發(fā)現(xiàn)其啟動(dòng)未與電廠用電聯(lián)動(dòng)，存在一定安全隱患。

（2）為確保機(jī)組正常運(yùn)行，防止下一次甩廠用電時(shí)斷油事故發(fā)生，利用4#機(jī)在更換軸瓦后機(jī)組啟動(dòng)前的時(shí)間段進(jìn)行直流事故油泵開啟試驗(yàn)，試驗(yàn)表明直流事故油泵從啟動(dòng)到最高油壓建立大約1min，分析認(rèn)為直流事故油泵的啟動(dòng)時(shí)間能滿足緊急停機(jī)惰走不斷油的要求。

4.3機(jī)組再次啟動(dòng)電廠用電驗(yàn)證

直流事故油泵控制邏輯與甩廠用電聯(lián)動(dòng)，機(jī)組正常運(yùn)行再一次甩廠用電，直流事故油泵1min正常建立油壓。轉(zhuǎn)速497r/min，5瓦瓦溫從65℃突然開始上升，當(dāng)瓦溫達(dá)到最高106℃時(shí)轉(zhuǎn)速134r/min，5瓦再一次發(fā)生了燒瓦。經(jīng)分析屬低速碾瓦，與直流事故油泵啟動(dòng)因素?zé)o關(guān)，產(chǎn)生原因?yàn)閾p傷軸頸未恢復(fù)，油系統(tǒng)清潔度差，清理油箱發(fā)現(xiàn)M14螺母、Φ14墊片各一個(gè)，約20顆大小不等的金屬、石塊等雜物。軸頸修復(fù)、清潔度達(dá)標(biāo)后問題消除，系統(tǒng)能滿足極端使用條件安全停機(jī)要求。

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