发电机组润滑油泵故障分析及处理

刘养浩

（福建晋江天然气发电有限公司，福建晋江362251）

发电机组润滑油泵故障分析及处理

刘养浩

（福建晋江天然气发电有限公司，福建晋江362251）

通过对9FA燃气—蒸汽联合循环机组润滑油泵故障现象的分析，指出安装、调试中对油系统的改进，导致油系统管路特性偏离设计值，是造成油泵轴承失效损坏的原因。采取相应改进措施后，运行验证情况良好。

燃气轮机；交流润滑油泵；轴承故障

0 前言

某燃气电厂一期4×350 MW单轴燃气—蒸汽联合循环机组，燃气轮机型号PG9351FA，汽轮机为D10优化型三压、再热、双缸下排汽，发电机采用静态励磁，全氢冷却方式。余热锅炉采用三压再热、自然循环、卧式布置，美国NOOTER/ERIKSEN公司提供技术支持。

4台机组的润滑油系统由美国GE公司设计，主要由油箱、2台交流润滑油泵、1台直流油泵、1台直流密封油泵、冷油器和油烟风机等部件组成，承担燃气轮机、汽轮机和发电机的8个支持轴承的冷却、润滑工作。机组正常运行时，2台主辅交流油泵互为备用，直流油泵作为异常情况下安全停机时使用，直流密封油泵单独用于发电机氢系统的密封供油。由于润滑油系统和密封油系统公用1只油箱，且供、回油系统有许多共用部分，润滑油系统故障也会造成密封油系统停运，发电机氢系统就要排氢。对于每天启停的机组，润滑油系统故障会严重地影响整个机组的安全、可靠运行。交流润滑油泵如果失去备用，机组就不能在第二天正常启动，因为一旦出现在役设备故障，机组将被迫停机。

4台机组的交流润滑油泵是德国allweiler泵，属单级液下长轴离心泵，泵轴上的轴承均采用单列向心深沟球轴承，泵的轴向推力由电机的下轴承承担，电机与泵力的功率传递通过安装在联轴器上的弹性垫块实现。

1 故障现象

（1）1号机组试运期间，润滑油泵A电流大，泵的上轴承温度达120℃，轴端运行异常并冒烟。

（2）2号机组试运行时，润滑油泵A启动后运行不到30 s，电机下轴承温度高、电机电流明显增大、轴端运行发出异声并冒烟。

（3）1号机组辅助润滑油B泵体上轴承温度高达110℃、运行中发出异声并损坏。

（4）1机组润滑油B泵电机下轴承转动异常、电流明显增大而损坏。

图1 泵上轴承损坏

2 原因分析

（1）上轴承。解体泵组检查发现，泵的损坏主要是上轴承高温烧坏（图1），轴承卡簧脱离卡槽，轴承压盖移位，泵轴下窜，轴承保持架损坏。泵体上轴承失效是由于润滑脂干涸，轴承在高温状态下润滑条件恶化、滚珠磨损加剧，同时滚珠挤压造成了轴承的保持架损坏，判断造成轴承卡簧脱离卡槽的原因是滚珠挤压或泵轴实际轴向推力过大。

（2）下轴承。解体检查电机下轴承发现润滑脂充足，但滚珠磨损严重（图2），判断是轴向推力过大造成，因为电机下轴承承担着电机和泵组总轴向推力的叠加作用，当泵组向下轴向推力超出轴承的许可承载能力时，会加剧滚珠磨损，滚珠损坏后会使轴承架损坏导致轴承失效。

（3）联轴器。检查电机与泵体的联轴器弹性垫块，发现有联轴器爪撞击的印痕（图3），分析认为从厂家供应的模块中，泵和电机为一体化安装，就位后需要对泵和电机重新找中，但现场的起吊设施简陋，环境照明不足，在组装中电机对轮撞击联轴器弹性圈造成变形。

3 失效机理及改进措施

3.1 失效机理

（1）特性曲线。将油泵、油管路、油箱、各种轴承、密封瓦及管路作为一个体系来看，可以简化为油泵特性和管路系统特性两类，如图4所示。在机组设计阶段，油泵的工作点为A点，但经过安装、调试和油系统改进后，油管路系统的特性曲线上移，油泵工作点由A点移至B点，使油泵出口压力升高，叶轮向下的轴向推力增大，油泵向下的轴向推力也增加，但因油泵与电机的轴向力传递由弹性圈完成，在整个油泵启停周期中，轴向力并不是100%传递，使油泵上轴承承受了较大的向下轴向推力，加剧了轴承的损坏，同时使电机下轴承的轴向推力增加，导致磨损增加、寿命缩短。

图2 电机下轴承损坏

图3 联轴器弹性圈变形

（2）影响管路特性曲线的因素。①为加快油循环、缩短系统调试的时间，在各台机组的油系统管路上加装了临时滤网装置，168 h试运后该装置除滤网拆除外一直存留，使管路阻力系数增加。②机组调试期间，1#，3#轴承出现较大振动，其中1X的最大峰—峰值接近跳机值（0.225 mm），为降低的振动，将各轴承的进油油压降到许可范围内的较低值，同时将1#，3#支持轴承的顶部间隙在许可条件下进行了有限的缩小，也使管路阻力系数增加。③机组商业运行期间，曾出现过4#，5#，6#瓦振动增大的情况，5#瓦还出现过油膜振荡问题，为此缩小了各瓦的顶部间隙，也会使管路阻力系数微增加。

图4 油泵特性与管路特性曲线示意

3.2 改进措施

（1）改换电机和泵的润滑脂品牌和型号，采取耐高温的润滑脂，如选择SKF的LGHP2润滑脂，能够在150℃的高温条件下正常运行，并定期对各轴承进行加油脂维护。

（2）在泵体上轴承下原有的密封槽上加装油毡，防止润滑脂流失。

（3）更换泵体上轴承的品牌和型号（单列深沟球轴承6314C3），采用SKF公司的单列角接触轴承（7314BECBM），并保持新轴承外部尺寸与原轴承尺寸一致，轴承本身能承受一定的向下轴向推力，可减小电机下轴承承受的向下轴向推力负载。

（4）尽量避免现场拆卸电机，如必须拆除时，应仔细安装、找中心，同时改善工作环境，如有足够的操作空间、维护良好的起吊设施和充足照度的照明等，确保电机与泵体对中良好，对轮弹性垫处于良好状态。

4 改进效果

改进后，机组运行时实测电机下轴承温度87℃，泵体上轴承的实测温度56℃。一周后再次实测，电机下轴承温度78℃，泵下轴承64℃，且泵组的振动、噪声和电机电流均无异常变化。将此改进措施全面推广至其余3台机组，4台机组全部实施改进后运行5年期间，各交流润滑油泵和电机的运行正常。

〔编辑李波〕

TK263.8+6

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.22