1000MW汽轮机顶轴油系统异常的原因分析与处理

1000MW汽轮机顶轴油系统异常的原因分析与处理

冯 源

（国家能源集团 谏壁发电厂 江苏 镇江 212006）

摘要:介绍了国内百万千瓦级燃煤电厂汽轮机顶轴油系统的设计原理,对机组投产后顶轴油系统出现的问题进行了原因分析, 总结了1000MW汽轮机顶轴油压力偏低的原因分析和处理经过，介绍了处理方法。

关建词：1000MW汽轮机；顶轴油系统；逆止门。

某火电厂汽轮机为上海汽轮机有限公司和德国西门子公司联合设计制造的 N1000-26.25/ 600/ 600( TC4F)型1000MW超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、反动凝汽式汽轮机。在机组投产后机组出现了顶轴油系统异常的情况,严重威胁了机组的安全运行。

1、系统简介

顶轴油系统的作用是在汽轮机低速阶段提供高压油,在转子和轴承之间形成静压油膜将转子顶起,避免汽轮机低转速过程中轴颈和轴瓦之间的干摩擦,防止低速碾瓦,并减少盘车力矩,对转子和轴承起着重要的保护作用。

系统流程:顶轴油泵进油来自润滑油箱,进入顶轴油泵的吸油口,经顶轴油泵升压后,压力油经过单筒高压过滤器进入分流器,经单向阀、节流阀,最后进入各轴承和液压盘车装置。顶轴油泵出口油压由溢流阀整定,正常压力设定为16.0MPa。在每个轴承进口设1节流阀,通过调整节流阀可控制进入各轴承的油量及油压，使轴颈的顶起高度在合适的范围内。在进入液压盘车装置前有1只电磁阀和1只手动调节阀,通过调整手动调节阀可调整盘车转速。机组设1套手动盘车装置，是液压盘车的,辅助装置位于3号轴承座，借助该装置能手 动转动汽轮机转子，也可以使转子转动至一个给定的角度。

2、 系统异常分析与处理

2.1 顶轴油系统逆止阀关闭不严导致顶轴油压力偏低

机组自调试以来一直存在顶轴油压偏低的情况。在主机连续盘车3台顶轴油泵同 时运行的情况下,母管压力才能维持在15MPa以上,而且盘车转速只有44r/ min。正常分析顶轴油系统压力偏低的原因可能有以下几方面 :

(1) 顶轴油泵故障,出力偏低；

(2) 系统存在泄油点或管路有外漏；

(3)顶轴油泵出口模块泄压阀调整不当,泄油量过大；

(4)轴承内部有漏油，顶轴油管、油管接头爆裂；

(5)转子顶起高度太高导致泄油量偏大；

(6)液压盘车装置有大量泄油。

根据以上分析,进行了针对性的检查,先后排除了油泵故障、轴承内部漏油、转子顶起太高等因素,最后将主要原因锁定在液压盘车部份。经现场多次调试,发现在液压盘车手动调节阀全关2台顶轴油泵运行的情况下,母管压力正常,为16.0MPa,顶轴油进各轴承压力也显示正常。当打开液压盘车手动阀启动液压盘车时,油压迅速下降,在3台泵运行的情况下, 液压盘车手动阀全开后盘车转速也只能达到 44 r/min。

据西门子公司提供的系统图 (如图1所示)在液压盘车装置顶轴油管路与润滑油管路之间有1只逆止阀，在机组正常盘车期间起 防止顶轴油漏到润滑油系统的作用，而在汽轮机正常运行期间液压盘车装置退出运行后，盘车电磁阀自动关闭，润滑油经过该管路对液压盘车装置进行润滑。根据试验情况，初步判断该逆止阀关闭不严或未安装，在盘车电磁阀开启时,部分顶轴油直接漏至润滑油系统，导致顶轴油压力大幅下降。西门子提供的资料显示，该逆止阀应安装在1号轴承座前的顶轴油模块内(如图2所示),将模块解体后发现逆止阀存在内漏问题。将阀门修复重新安装到位后系统即恢复正常。在2台泵运行的情况下,对顶轴油系统参数重新整定,顶轴母管油压力保持16.0MPa,盘车转速调整为55r/ min。同时进行了顶轴试验,将各轴承处转子的顶起高度调整到0.10mm左右，为了保证顶轴油母管压力,调试期间3号、4号、5号轴承处转子的顶起高度一直控制在0.07 mm 左右)。

2.2 O型密封圈破损导致顶轴油压力偏低

机组投运后也一直存在顶轴油压偏低的问题。在一次正常停机过程中,汽轮机转子惰走时间正常,达到正常盘车转速后,出现转速逐渐下降的趋势,1h后转速降至零。立即进行了顶轴试验,发现2号轴承处转子顶起高度明显不足,调整该轴承顶轴油模块处的节流阀至全开后转子顶起高度只有0.02 mm,进油压力显示只有8MPa,手盘转子较重,但能投入连续盘车,判断2号轴承内部顶轴油系统有泄漏。转子冷却盘车停运后对2号轴承进行了检查，顶轴油管与油管接头均正常 , 没有发现外漏。查阅图纸后发现该类机组2号轴承的结构比较特殊,瓦枕与轴承壳体是分离的,其顶轴油接口通过O型圈来密封 ,打开瓦枕后发现下瓦瓦枕与轴承壳体2个顶轴油口之一的机侧顶轴油口O型密封圈破损,密封面处有明显的冲刷凹槽。顶轴油系统运行期间,进入2号轴承的压力油在到达顶轴油槽前有部分通过这个部位从瓦枕与轴承壳体之间的夹层直接泄漏,使瓦枕顶轴油槽处的压力油不能形成足够的动力将转子顶到一定的高度。更换了密封圈并对该处密封面进行了处理后,手动盘转子灵活,重新调整转子顶起高度至0.09 mm , 进油压力7MPa 。

2.3 机组日常运行中顶轴油系统出现的其它一些问题

在机组进入正式商业运行后该系统，日常运行中该系统顶轴油泵是停运备用状态。曾经在机组停运前试转顶轴油泵时出现过顶轴油泵不起压情况，经查顶轴油泵厂家资料后分析，顶轴油泵出口电磁阀（如#45阀门）出现问题。如图4：

图4 顶轴油泵系统

该电磁阀安装在泵出口处，电磁阀作用是在油泵启动后8秒内时间先将泵内空气排空，排油回至主油箱内，8秒后电磁阀关闭后油泵供油至顶轴油系统母管中供油。经分析是可能该电磁阀开/关时间整定不对及电磁阀长期未使用有卡涩现象造成顶轴油泵出口压力未能建立，对此将电磁阀开/关时间重新整定或电磁阀进行了更换试转后系统顶轴油系统油压得到迅速建立。在日后的维护工作中还增加了对顶轴泵的试转工作及检修维护时定期清理电磁阀，防止出现电磁阀长期不使用出现的卡涩而造成的现油泵不起压现象。

3、结语

本文总结了1000MW汽轮机顶轴油压力偏低的原因分析和处理经过 ,对采用西门子技术的1000MW汽轮机顶轴油系统调试期间及机组正常运行中出现的故障异常情况进行了分析和处理 ,获得了宝贵的经验。在今后机组的运行中加强了技术措施方案，使运行技术人员处理类似问题积累了经验,也可为国内同类型机组提供借鉴，保证了机组的安全运行。