汽轮发电机组润滑油供油方式风险分析

于在凤

(神华三河发电有限责任公司，河北 廊坊 065201)

1 汽轮发电机组润滑油供油方式

汽轮发电机组润滑油系统为汽轮机轴承、盘车提供润滑油，为机组的机械式超速保护装置提供安全油，为发电机轴承或密封瓦提供密封油，是保证汽轮机和发电机安全稳定运行的重要系统之一。汽轮发电机组润滑油供油方式依据系统形式和设备等有一定的不同，各有其优缺点。汽轮机正常运行时利用主油泵供给润滑油。主油泵一般有2种安装方式，一种是与汽轮机同轴方式，另一种是外置式。

与汽轮机同轴方式的主油泵有双吸离心泵或齿轮泵2种类型，安装在汽轮机高压转子的前端短轴上。因此，汽轮发电机组润滑油系统可分为采用双吸离心泵作主油泵的润滑油系统和采用齿轮泵作主油泵的润滑油系统。采用双吸离心泵作主油泵的润滑油系统多使用射油器或涡轮泵进行前置供油，我国设计制造的机组均采用射油器，日本日立公司和美国通用电气公司设计制造的机组均采用涡轮泵。采用齿轮泵作主油泵的润滑油系统多为自吸式。

外置方式的主油泵与汽轮机转速无关，俄罗斯、西门子公司设计制造的机组采用此方式较多，对电源可靠性要求相对较高。

2 主油泵与汽轮机同轴方式的润滑油系统

2.1 采用双吸离心泵

采用双吸离心泵作主油泵的润滑油系统，根据主油泵前置供油设备不同而分为采用射油器和涡轮泵组2种类型。

2.1.1 射油器供油方式和特点

(1) 供油方式。射油器是采用射流技术，利用射流紊动扩散作用来传递能量和质量的流体动力设备。机组启动和停止时有辅助油泵辅助，机组正常运行时由双吸离心泵供高压动力油。机组正常运行时，双吸离心泵出口压力油一路供给射油器，作为射流动力油。射油器射流出口油分为2路，一路供给双吸离心泵入口，以维持双吸离心泵的正常工作；另一路供给汽轮机润滑油或供给二级射油器作为射流动力油，二级射油器出口供给润滑油用油。

(2) 供油特点。射油器没有运动部件，结构简单，加工容易，成本较低，运行可靠性高，安装维护方便；但缺点是效率低，噪声大。

2.1.2 油涡轮组供油方式和特点

(1) 供油方式。油涡轮组安装在主油箱内，油涡轮机和油涡轮泵立式同轴布置，利用流体做动力设备。机组启动和停止时有辅助油泵辅助，机组正常运行时由双吸离心泵供辅助动力油。双吸离心泵出口动力油经油涡轮机推动同轴油涡轮泵旋转，同时压力下降，再经油涡轮机排出，排出的压力油供给润滑油；油涡轮泵在旋转的同时，从主油箱内吸油，经过油涡轮泵提升压力，供给双吸离心泵入口。

(2) 供油特点。油涡轮组同轴同转速，需要调节油涡轮机和油涡轮泵的出力，以满足双吸离心泵用油和润滑用油流量。但如果调节不好造成转速过高，油涡轮工作易失稳，可能引起润滑油压力突变。

2.1.3 双吸离心泵供油方式和特点

双吸离心泵一般为双吸叶轮，供油量大，出口压力稳定，轴向推力小，而且对负荷的适应性好。在转速达到90 %额定转速时，双吸离心泵能提供润滑油系统的全部用油，这时需要进行双吸离心泵和辅助油泵的切换，切换时有一定的危险。双吸离心泵的缺点是不能自吸，因此在机组启动和停止时需要依靠辅助油泵供给机组润滑油和双吸离心泵用油；双吸离心泵入口必须提供一定压力的油，如果吸入空气，泵的正常工作状态就会被破坏。

2.2 采用齿轮泵

(1) 供油方式。因齿轮泵的自吸性能好，因此不需要专门的前置供油装置。主油箱设置在前轴承箱的下面，有利于提高齿轮泵的自吸性能，保证汽轮机的稳定运行，齿轮泵出口经过射油器供给润滑油系统用油。

(2) 供油特点。在机组启动和停止过程中，齿轮泵不能自润滑，需要引入润滑油。采用的方法是在出口逆止阀上加一节流孔。随着汽轮机转速的升高，齿轮泵的出口压力也增加，齿轮泵就可自润滑了。当汽轮机转速达到90 %额定转速时，齿轮泵和射油器就能够提供汽轮发电机组润滑油系统所需的油量。齿轮泵供油的出口流量没有双吸离心泵的流量大，压力曲线不如双吸离心泵平滑。

3 主油泵外置方式的润滑油系统

外置式主油泵的汽轮机润滑油系统，交流主油泵型式为离心式，一台主油泵运行，另一台主油泵备用，电源一般接厂用段，并且厂用段有备用电源。

这种供油方式的特点是：主油泵不受机组转速的影响；机组启动升速到3 000 r/min时，无油泵切换时的油压波动现象；主油泵可靠性受供电可靠性影响很大，供电可靠性决定其供油的可靠性。

4 国华电力公司汽轮机供油方式风险评估

4.1 神木发电公司100 MW机组

该机组润滑油为双吸离心泵做主油泵的润滑油系统，主油泵供油为采用射油器型式。机组正常运行时，双吸离心泵出口压力油分2路：一路供给Ⅰ号射油器到双吸离心泵入口，以维持双吸离心泵正常工作；另一路供给Ⅱ号射油器。作为机组润滑油系统，2只射油器并联运行，独立工作。经过风险分析，该润滑油系统运行可靠性高，风险小。

4.2 热电分公司200 MW机组和准格尔发电公司330 MW机组

采用齿轮泵作为汽轮机主油泵，齿轮泵经过减速器与汽轮机主轴相连。齿轮泵出口经过射油器供给润滑油系统用油。经过风险分析，该润滑油系统运行可靠性较高，风险小。

4.3 三河发电公司350 MW机组

采用双吸离心泵做主油泵的润滑油系统，主油泵供油为采用射油器型式。机组正常运行时，双吸离心泵出口压力油作为射流动力油，一级射油器射流出口油分为2路，一路直接供给双吸离心泵入口，用来维持双吸离心泵正常工作；另一路供给二级射油器供给汽轮机润滑油，压力控制在0.15～0.18 MPa。经过风险分析，该润滑油系统运行可靠性高，风险小。

4.4 定洲、台山发电公司等600 MW机组

国华电力公司所属19台600 MW级汽轮机均为上海汽轮机有限公司制造的产品，润滑油系统均采用主油泵与主机同轴的供油方式。该型机组采用双吸离心泵做主油泵的润滑油系统，主油泵供油为采用射油器型式。汽轮发电机组润滑油系统包括主油箱、双吸离心式主油泵、单只射油器、交流润滑油泵、直流润滑油泵、顶轴油泵及2台100 %容量的冷油器。油系统设有可靠的主供油设备及辅助供油设备，在起动、停机、正常运行和事故工况下，能满足每台汽轮发电机组轴承的用油量。在机组正常运行时，双吸离心泵出口压力油一路供给射油器，作为射流动力油。射油器射流出口油分为2路，一路供给双吸离心泵入口，用来维持双吸离心泵正常工作；另一路供给汽轮机润滑油。经风险分析，该润滑油系统运行可靠性高，风险小。

4.5 盘山发电公司500 MW和绥中发电公司800 MW机组

汽轮机润滑油系统为采用外置式的主油泵供油系统，主油泵型式为离心式，一台运行，另一台备用。汽轮机正常运行时主油泵出口压力为0.34 MPa，润滑油压力为0.12 MPa，润滑油温度为40～45 ℃。机组启动、正常运行、停止时，主油泵均运行。密封油系统为独立的系统，润滑油为其提供油源。轴承室上部备有小油箱，保证在润滑油断油的情况下，高转速维持15 s左右的润滑油需求。该系统没有汽轮机接近到3 000 r/min时油系统的切换问题，提高了润滑油系统的可靠性。每半个月进行1次交流润滑油泵定期切换。2个发电公司的汽轮机投产以来，该系统的运行稳定，未出现过故障，保证了汽轮机润滑油系统的安全稳定运行。经风险分析，该系统运行的可靠性高，风险小。

4.6 宁海发电公司1 000 MW机组

宁海发电公司1 000 MW机组由上海汽轮机厂生产。1 000 MW机组润滑油系统，采用2×100 %外置式主油泵，主油泵出口压力0.55 MPa，用于轴承润滑和冷却。该系统具有下列技术优点：更佳的油泵入口吸入条件，不需要注油器或油涡轮机，较少的管道布置，提高了可靠性，维护更加方便。1×100 %直流事故泵出口压力0.25 MPa，用于紧急停机时的轴承润滑；3×50 %顶轴油泵出口压力约17.5 MPa。经风险分析，该系统运行可靠性高，风险小。