燃气轮机润滑油系统分析计算

摘 要：本文对某重型燃气轮机润滑油系统进行了分析，对系统主要设备的特性进行了研究，进一步对系统的流量、压力进行了计算。

关键词：燃气轮机；润滑油系统；分析计算

Abstract： In this paper lube oil system of Gas Turbine is analyzed. The characteristic of the main components is researched. Further， the important parameters of the system are calculated.

Key words： Gas turbine， Lube oil system， Analytical calculation

前言

在燃气轮机发电机组的众多辅助系统中，润滑油系统是非常重要的子系统，该系统向燃气轮机、发电机提供压力、温度符合要求的、过滤后的清洁润滑油，在润滑油压不足或油温过高时，燃气轮机/发电机机组将会紧急停机以保护发电机组。因此，针对燃气轮机润滑油系统，研究其主要设备特性，进行定量的分析计算，是极为必要的。

1 系统及主要设备描述

润滑油系统是闭合环路系统，系统的流动通道描述如下：润滑油泵从润滑油箱将油吸入，再通过油冷却器、温度控制阀、过滤器、压力调节阀，然后进入燃机轴承、发电机轴承以及盘车、密封设备，最后通过回油管线回到润滑油箱。润滑油箱内装有供燃气轮机/发电机机组运行所需的、充足的润滑油。润滑油箱内部保持一定的微负压，可将轴承的油烟吸入，再通过油烟分离器排到大气。图1是某重型燃气轮机发电机组的简化润滑油系统图。

1.1 油泵

润滑油泵为立式离心叶片泵，润滑油系统安装有三个润滑油泵：两个交流主油泵，其中一个在线使用，一个作为备用油泵，另设置一个直流事故油泵。如果运行中的主油泵供油压力不足，备用主油泵将会自动启动。如果轴承供油管线压力低于设定的最小值或交流电源失电的情况下，事故润滑油泵将会自动启动向轴承供应润滑油。

1.2 油冷却器及温度控制阀

系统配置有两台100%负荷的板式冷油器，用于润滑油的冷却，在冷油器的出口处设置有一个气动三通温度控制阀，用于控制流经冷油器的流量和旁通流量，以维持合适的油温。

1.3 过滤器

润滑油过滤器为双联式，10μm全流量过滤器，其间安装有一个输送阀。运行期间一台过滤器运行，另一台备用。在过滤器运行切换期间，为平衡过滤器压力，安装有连通管。排放管道可将剩余的气体连续送回润滑油箱。

1.4 压力调节阀

在过滤器下游安装有结构为弹簧装载、薄膜启动的调节阀，用于在正常运行情况下，维持稳定的轴承润滑油供油压力。

1.5 支持轴承和推力轴承

分别位于进气端和排气端的两个2瓦块可倾瓦式径向支持轴承支承燃机的转子。两个巴氏合金瓦或瓦垫支承在经过淬火的球面销上。该机构提供了正确的轴承间隙和转子对中。轴承的两端均有浮动油封，使润滑油保持在轴承中。这种油封通过控制经过轴承的油量来保持所需要的油压。

2 计算方法

在润滑油系统图的基础上，根据主要设备的特点，进行整个系统压力、流量联算。图2为润滑油系统的液压原理图。

2.1 环形缝隙流

润滑油在支持轴承中的流动，属于环形缝隙流，在不考虑转子偏心的情况下，可以进一步认为是同心环形缝隙流。图3反映的即是同心环形缝隙动。

式中：q-流量，m3/s；D-转子在轴承挡油环处的直径，m；h-间隙，m；△p-孔口前后压力差，Pa；μ-动力粘度系数，Pa.s；L-缝隙长度，m。

2.2 节流孔板

对于润滑油系统中的节流孔板流动，可以归结为淹没出流的孔口流动，其流量计算公式为：

式中：q-流量，m3/s；Cd-流量系数；△p-孔口前后压力差，Pa；A-孔口面積，m2；ρ-密度，kg/m3。

3 计算结果

以上述燃气轮机润滑油系统作为分析对象，采用上述计算方法，对主油泵、调压阀、孔板、支持轴承等设备进行了计算。

3.1 计算输入条件

3.1.1 主油泵Q-P曲线

3.1.2 其他输入参数

3.2 计算结果

4 结论

本文对某重型燃气轮机润滑油系统及主要设备进行了描述，并对系统主要设备的液压特性及计算方法进行了研究，在此基础上，进一步对系统的流量、压力等参数进行了定量的分析计算，得到了准确、可靠的计算结果。

参考文献

[1]燃气轮机运行维护手册.

[2]燃气轮机轴承图纸.

[3]魏喜新.液压技术手册[M].上海科学技术出版社.

作者简介：李菁（1975-），女，四川绵竹人，大学学士学历，工程师，从事燃气轮机辅助系统设计工作。