MS9001E燃气轮机液压油系统优化改造

项建伟

（浙江浙能镇海发电有限责任公司，浙江宁波 315208）

MS9001E燃气轮机液压油系统优化改造

项建伟

（浙江浙能镇海发电有限责任公司，浙江宁波 315208）

介绍了MS9001E燃气轮机油系统组成及其功能，为提高液压油的品质，对原有液压油系统进行部分改造形成独立单元。论述了改造方案，分析了改造效果，改造后可确保机组液压油系统安全、可靠运行。

燃气轮机；润滑油系统；液压油；优化改造

0 引言

某300MW燃气－蒸汽联合循环电站由2台100MW燃气轮机发电机组，2台立式、无补燃、单压余热锅炉和1台100MW蒸汽轮机发电机组组成，燃气轮机为美国GE公司MS9001E机组，天然气为主要燃料。燃气轮机的机组有一套润滑油系统，其主要作用为：在机组启动、正常运行及停机过程中，向燃气轮机和发电机的轴承、燃气轮机的辅助齿轮箱和液力变扭器提供数量充足、温度与压力适当、清洁的润滑油；除此之外，一部分润滑油分流出来作为燃气轮机的液压油和跳闸油使用。提供清洁、足够压力的液压油，对燃气轮机的液压油系统能否安全和可靠运行非常重要。

1 MS9001E燃气轮机油系统组成及其功能

1.1 燃气轮机润滑油系统组成及其功能

主要向燃气轮机和发电机各轴承、辅助齿轮箱及液力变扭器提供润滑油，正常运行时还向燃气轮机跳闸油和液压油系统提供油源。机组正常运行时，系统的润滑油由辅助齿轮箱驱动的主润滑油泵供给，机组启停期间，系统的润滑油由带交流电机的辅助润滑油泵供给。泵出口的润滑油经冷油器、过滤器，再经1个压力调节阀VPR2－1调节润滑油出口母管压力至0.21～0.25MPa后，供给燃气轮机各轴承润滑油，然后回油至润滑油主油箱，当直流润滑油泵运行时，润滑油不经过冷油器和过滤器，直接供给各轴承用油。润滑油管道设计时采用套装形式安装，即出油管道安装在油箱和回油管道里面［1］。

1.2 燃气轮机液压油系统组成及其功能

润滑油在润滑油压力调节阀后的出口母管上分为2路，一路至带交流电机的辅助液压油泵，另一路至由辅助齿轮箱驱动的主液压油泵；当辅助齿轮箱转速未达到额定转速时，辅助液压油泵参与供油，通过液压油泵升压到机组运行时所需的工作压力，经过出口控制模块输送到电液伺服执行机构的压力管路中。液压油出口模块主要包括2个出口过滤器和2个高压蓄能器，以及压力表、压力开关和油管路等设备，在机组正常运行时向燃气轮机进口可转导叶（IGV）、燃气速比阀（SRV－1）和各燃气控制阀（GCV－1／2／3）提供液压油，液压油蓄能器提供压力补偿以防止压力波动，通过改变伺服阀接收电流信号的大小，调节阀门开度，控制天燃气进气量。液压油模块出油管道安装在润滑油主油箱和回油管道，液压油回油直接回到主润滑油箱。

1.3 燃气轮机跳闸油系统组成及其功能

在燃气轮机正常运行时，跳闸油由润滑油母管直接提供，经节流孔板后压力为0.5～0.6MPa，作为执行机构的跳闸油：一路送至IGV伺服阀、继动阀，另一路再经节流孔板送至燃气速比阀和燃气控制阀。跳闸油母管上装有泄压电磁阀20TV－1（负责IGV执行机构的快速关闭）、20FG－1（负责燃气速比阀和燃气控制阀执行机构的快速关闭）。燃气轮机的跳闸油系统，在燃气轮机发跳闸指令后通过跳闸油电磁阀泄去跳闸油压力，使燃气速比阀、燃气控制阀、IGV的继动阀移到断开位置而高压控制油或弹簧快速关闭各阀门和导叶。跳闸油管道也同样安装在润滑油主油箱和回油管道内［2］。

2 润滑油系统运行中存在的问题

（1）作为MS9001E燃气轮机机组，设计时没有专用、独立的液压油系统，液压油的油源来自润滑油母管上的压力油，液压油系统的正常运作依赖于润滑油系统的正常投运，液压油系统无法脱开单独运行和测量。

（2）润滑油流经燃气轮机和发电机各轴瓦循环，油质中带有杂质颗粒及水分，影响了电液伺服执行机构的控制精度和使用寿命［3］。

（3）燃气轮机的控制阀都采用液压油控制，机组启停次数增加明显，一旦润滑油油质进一步恶化，容易造成控制阀、伺服阀卡涩，从而导致机组无法正常启动。

3 液压油系统改造总体思路及控制逻辑

把原系统内的液压油系统独立出来，新增1套液压油系统模块，主液压油泵和辅助液压油泵的进油口取自新增液压油箱，液压油管路回油全部回到新增的液压油箱。保留原主液压油泵和辅助液压油泵，液压油泵组出口管路系统和跳闸油管路系统保持原结构布置，部分设备的控制逻辑延续使用原设备的电气控制柜和逻辑。由于改造后的液压油模块出油管道仍安装在润滑油主油箱和回油管道内，所以，液压油采用与原润滑油同一型号的透平油。

4 液压油系统改造实施方案

4.1 液压油系统改造方案

液压油部分独立用油，满足伺服阀对油质的要求，增设1套高位油箱来承担5个执行机构的用油，保留原主液压油泵和辅助液压油泵；保留原液压油出口控制模块及相关管路；保留原跳闸油系统管路和电磁阀及相关设备；保留原油动机上跳闸油接口及其管路和压力开关；保留控制阀的油动机进、回油管路接口。

4.2 液压油系统改造新增加的主要设备

（1）由于原液压油的进油取自润滑油母管上的压力油，需增加1个高位油箱，为液压油主辅液压油泵组供油，不再由润滑油母管提供，液压油箱出口通过2个泵入口过滤器连接到主辅油泵吸油口。高位油箱由油箱、滤油器、磁性过滤器、冷油器、端子箱和一些油温、油位报警、指示和控制的标准设备及1套自循环滤油系统和自循环冷却系统所组成。增加1套滤油冷却装置的控制柜、相关I／O点及动力电缆。

（2）燃气小室4个油动机的液压油回油总管接回高位油箱，并在回油总管处增设1套低压蓄能器组件，IGV油动机的液压油回油接回高位油箱并在回油管处增设1套低压蓄能器组件，原主辅液压油泵的泄油接回高位油箱，主液压油泵的安全油回油和蓄能器回油并联后接到高位油箱。

（3）在机组正常运行时，系统的流量较小，为了保证油系统清洁，使系统长期、可靠运行，在供油装置中增设独立自循环滤油、冷却系统，冷油泵从油箱内吸入油液，通过过滤精度为3μm的过滤器后经冷却器返回油箱。其主要功能是提供控制部分所需要的液压油，同时保持液压油的正常理化特性和运行特性。

4.3 液压油系统改造新增加的控制逻辑

保留设备延续使用原设备的电气控制柜和控制逻辑，液压油系统新增设备控制逻辑根据机组运行时的实际工况设置如下。

（1）液压油箱装有3个独立的液位低低开关，当油箱液位低于200mm时开关动作，经“3取2”表决后机组跳闸；当液压油箱液位高于700mm时发出液位高报警，液压油箱液位低于300mm时发出液位低报警，油箱液位低于430mm时提示液压油箱液位低需要手动加油。

（2）当液压油箱油温低于20℃或液压油箱液位低于250mm延迟1 s，禁止启动机组；当液压油箱油温低于20℃投运加热器；液压油箱油温高于38℃停运加热器。

（3）取消原有系统中的润滑油压力低跳辅助液压油泵逻辑（L63QTX），新增液压油箱油温低于20℃或液压油箱液位低于250mm延迟1 s，禁止辅助液压油泵启动（信号逻辑名L71QTX1）。

（4）液压油加热器在处于运行状态时，当液压油箱油温高于55℃时液压油冷油泵自动投入运行，液压油箱油温低于38℃时液压油冷油泵停止。

（5）液压油箱加热器未投运运行并且液压油冷油泵处于运行状态时，液压油冷却水电磁阀自动打开。

5 液压油系统改造后的应用效果

（1）改造后在一定程度上提高了液压油品质，避免了润滑油油质进一步恶化而造成的控制阀伺服阀卡涩，提高了机组运行的可靠性和安全性。

（2）液压油系统局部改造，投资费用相对较低，工期和改造工作量较少，增加的设备和维护量不多，改造后的系统也较简单。

（3）由于液压油出油管道安装在润滑油主油箱和回油管道内，有利有弊：有利之处，液压油系统漏油不会外溢；不足之处，一旦液压油系统发生泄漏，检查和处理漏点时相对较困难。

6 结束语

由于原系统设计时将液压油和跳闸油出口管道安装在润滑油回油母管内，此次只进行液压油系统的部分改造，如果将液压油和跳闸油系统彻底从润滑油系统独立出来，也许会达到更好的效果。经过改造，改善了燃气轮机液压油品质，提高了机组运行的可靠性和安全性，通过加强日常的油品化验监督和油箱独立自循环滤油等方式，可确保系统液压油的品质［4］。

［1］南京燃气轮机研究所.简单循环燃气轮机发电装置培训教材［Z］.南京：南京燃气轮机研究所，1997.

［2］焦树建.燃气－蒸汽联合循环［M］.北京：机械工业出版社，2003.

［3］清华大学热能工程系动力机械与工程研究所，深圳南山热电股份有限公司.燃气轮机与燃气－蒸汽联合循环装置［M］.北京：中国电力出版社，2007.

［4］电厂用运行矿物汽轮机油维护管理导则：GB14541—2005［S］.

（本文责编：白银雷）

TK 478

B

1674－1951（2016）02－0061－02

项建伟（1973—），男，浙江丽水人，工程师，从事发电厂燃气轮机技术管理方面的工作（E-mail：xiangjianwei2648＠163.com）。

2015－09－06；

2015－12－26