汽轮机润滑油系统油压低的原因分析和防范措施

汽轮机润滑油系统油压低的原因分析和防范措施

(中国能源建设集团华北电力试验研究院有限公司天津300171)

摘要:汽轮发电机正常运行时由主油泵供油,作用是润滑轴承和减少轴承的摩擦损失,并且带走因摩擦产生的热量和由转子传过来的热量,起到保护汽轮发电机大轴和轴瓦的作用。润滑油系统的工作好坏对汽轮机的正常运行有非常重要的意义。

关键词:汽轮机;润滑油压过低;解决措施

1润滑油压过低常见原因

1.1人为误操作

机组润滑油系统压力低时,确认当班运行人员是否对润滑油系统进行包括冷油器切换、油滤网切换及油泵联动试验等进行操作,可排除因人为误操作导致的机组润滑油压力降低。

1.2轴承润滑油用量过大

由于轴承的实际耗油量超出设计值,在油系统刚投运时,很多电厂一度出现润滑油压过低,交直流泵陪转现象。开始时不能确定事故原因,后来采用先进的超声流量计测量各轴承的流量,发现造成润滑油压过低的原因是由于发电机轴承润滑油用量过大引起的,然后对轴承进行了限流,将发电机轴承进口的节流孔板孔径适当调小,使问题得以解决。

1.3主油泵出力不足

射油器的工作压力油来自主油泵。主油泵出口流量和压力达不到设计值,射油器进口压力油的压力也就达不到设计值,从而影响射油器出口压力和流量。在主机带主油泵系统中,反映在启动时润滑油压还可以,在主油泵投入后,润滑油压降下来,联动交流润滑油泵或直流事故油泵。这时发现主油泵出口压力都较设计值偏低。对于首次投运的新机组,常属于设计制造问题,可加大主油泵泵轮外径等办法解决;对于投运一段正常运行时间后,主油泵出口压力突然或缓慢降下来,应查找其它原因,例如系统有无泄漏和堵塞;对于主油泵同时供调节用油的系统,还应查找调节部套有无问题。

1.4交流润滑油泵出口压力偏低

交流润滑油泵出口压力偏低与主油泵出口压力偏低情况正好相反,表现在机组启动时润滑油压过低联动直流事故油泵。主油泵投入后润滑油压正常。只是交流润滑油泵一般由电动机驱动,解决起来较主油泵方便些。解决的办法同主油泵。

1.5交流润滑油泵与主油泵均未满足设计要求

机组启动过程中轴承润滑油压过低联动直流事故油泵投入;机组正常运行时轴承润滑油压也偏低。更换了交流润滑油泵的叶轮以提高机组启动过程中最低润滑油压;加大主油泵外径以提高机组正常运行时的润滑油压。

1.6调节系统用油量过大

对于没有专门EH供油装置的机组,调节系统用油量很大,当调节系统用油量超出设计值,引起启动油泵和主油泵出口压力降低,使射油器进口油压降低,出口油压降低,而导致润滑油压降低。

1.7射油器结构参数不合理

轴承润滑油是由射油器供给的,各种原因如轴承润滑油量增大、油泵出口压力偏低引起润滑油压降低,是因为它们改变了射油器的初参数使射油器的特性发生了改变而导致。射油器主要构件几何参数如喷嘴直径、喉管直径、喷嘴到喉管距离等对射油器性能影响亦很大。在射油器初参数一定情况下,射油器结构参数选择或搭配不合理同样会使射油器的特性发生改变。

1.8系统泄漏和堵塞

润滑油压过低现象多发生在机组安装后的第一次启动,一般在机组调试及试运行阶段被发现和解决,如果投运一段时间后润滑油压下降,往往是系统泄漏和堵塞引起。压力油路泄漏和堵塞间接引起润滑油压下降,而润滑油路泄漏和堵塞将直接导致润滑油压下降。若因冷油器堵塞原因造成润滑油压力下降,那么在交流润滑油泵联起后,系统润滑油压力不可能恢复正常。进行如下操检查,交流润滑油泵联起后系统润滑油压力恢复正常,故不存在冷油器管路堵塞。

1.9热工保护误动

排除润滑油压低保护误动的可能性,检查润滑油母管压力及润滑油压力模拟量数值是否均有降低,和就地表计作比较,并且检查机组轴瓦的温度比正常运行时的轴瓦温度是否升高,重新校验润滑油压力开关。

2交流润滑油压过低实例及解决措施

2.1交流润滑油压过低实例

例,某600MW机组1号机组正常运行,负荷582MW,主油泵进、出口油压分别为0.346MPa、1.624MPa,润滑油母管压力为0.311MPa,润滑油压力为0.287MPa。在21:38:28时,机组跳闸,负荷降至0。

交流辅助油泵(主油泵出口压力低于1.205MPa或润滑油压低于0.115MPa联起)、交流起动油泵(主油泵入口油压低于0.07MPa联起)、直流事故油泵(润滑油压低于0.105MPa联起)同时联锁起动。汽轮机紧急跳闸系统(ETS)记录的跳闸首出原因为润滑油压力低(润滑油压低保护跳闸定值为0.07MPa)。交流辅助油泵(BOP)、交流起动油泵(SOP)、直流事故油泵(EOP)同时自起成功,但是润滑油母管压力瞬间仍从0.287MPa降至跳闸值0.07MPa以下,之后随着油泵的起动油压又迅速回升。从模拟量历史曲线看,润滑油压力下降的瞬间,主油泵出口压力与入口压力同时大幅下降,出口压力由1.624MPa下降到1.094MPa,入口压力由0.364MPa下降到0.257MPa。

2.2原因及解决措施

根据事故经过,经以上问题排除方式,综合分析是油箱油位过低造成的。

从油位计安装的位置看,1号机组的油位计布置在油箱中部偏回油端,离油涡轮吸入口较远,2号、3号机组的油位计布置在供油端,离涡轮吸入口相对较近。由于润滑油在油箱内从回油端向涡轮增压泵吸入口流动过程中存在液力坡度,在油位计读数相同的情况下,1号机组涡轮增压泵吸入口附近的实际油位要比2号及3号机组略低,涡轮增压泵的浸入深度要比2号、3号机组浅。

检查主机润滑油箱油位计发现:1号机组润滑油箱油位计基准点比油箱底部低约120mm,而同型号2号、3号机组油箱油位计基准点与油箱底部平行。在3台机组油位DCS画面显示油位相同的情况下,1号机组的主机油箱实际油位要比2号及3号机组的主机油箱的油位低120mm左右。

揭开主油箱顶部人孔盖板发现:涡轮增压泵的上吸入口浸入油面以下很浅。

油箱油位偏低,油箱的有效容量不足,使系统回油在油箱内停留的时间变短,从而来不及排除油中的水和空气;涡轮增压泵吸入口(尤其是增压泵的上吸入口)浸入油面以下深度不足,使得涡轮增压泵吸入含气量较大的油长时间运行,造成涡轮增压泵出口∩型弯头顶部积聚空气,当空气积聚到一定数量时,经扰动突然进入主油泵,造成主油泵出口油压突降。同时,也造成润滑油母管压力及润滑油压力突降,触发润滑油压力低跳闸信号,机组跳闸,交流辅助油泵、交流起动油泵、直流事故油泵联起。

机组重新启动时,转速升至3000r/min后,手动停运交流起动油泵和交流润滑油泵时,2台油泵均因主油泵出口压力波动联起,第二次手动停交流起动油泵和交流润滑油泵时,2台油泵均未联起,油压亦正常,说明机组启动过程中系统积聚了空气,因停泵扰动空气进入主油泵造成油压波动,由于运行时间短,积聚的空气量相对较少,油压波动幅度也较小,仅造成交流润滑油泵和交流起动油泵联起,未联起直流事故油泵,亦未引起机组跳闸。经扰动排空气后,油压正常,此时再停运交流辅助油泵和交流起动油泵时不再联起。

为了确认以上分析结果,将机组手动打闸,待汽轮机转速降至2000r/min以下,重新升速至3000r/min,手动停交流起动油泵和交流润滑油泵时,2台油泵再次联起,说明系统又积聚了空气,因停泵扰动空气进入主油泵造成油压波动、油泵联起,经扰动排空气后,油压正常,再次停交流辅助油泵和交流起动油泵时不再联起。

综上所述,润滑油压力突降是由于油箱油位偏低,引发油系统管路积聚空气所致。

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