汽轮机在启动过程中润滑油压变化趋势及成因分析

孙克克

【摘 要】本文简要介绍了汽轮机润滑油系统的主要功能、风险，并以秦山核电300MW机组润滑油系统为列，详细介绍了润滑油系统的主要设备及其功能、系统工作原理等。同时对汽机在启动过程中润滑油压的变化趋势予以分析，为电厂运行人员在执行汽轮机启动操作时给与参考，出现异常及早干预，避免事故发生。

【关键词】汽轮机;润滑油;冲转;油压

中图分类号： U672 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）06-0270-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.06.105

【Abstract】This paper introduces the function and risk of Turbine lube oil system，and takes the lube oil system of qinshan nuclear power unit of 300MW as an example，introduces the main equipment、function and working principle of the lube oil system.At the same time，analyzed the change trend of lube oil pressure in order to provide reference for power plant operator in the operation of turbine start-up，abnormal early intervention to avoid accidents.

【Key words】Turbine;Lube oil;Roll;Oil pressure

1 汽机润滑油系统功能简介

润滑油系统主要在机组启动、停止、正常运行和事故工况下，为汽轮机和发电机的径向轴承、推力轴承，提供符合设计要求（油温、油压、油质等）的润滑油，以减少轴承接触表面的摩擦损失并带走因摩擦产生的热量以及由转子传来的热量。润滑油系统在汽轮发电机组的运行中发挥着至关重要的作用，是机组安全运行的重要保障，如果润滑油系统工作异常，极易导致机组定转子动静摩擦、大轴弯曲、轴瓦烧毁，甚至发生整机损坏的恶性事故，给电厂带来重大的安全事故和不可估量的经济损失。

2 秦山核电300MW机组润滑油系统设备组成

秦山核电300MW机组润滑油系统主要由主油泵、交流润滑油泵、直流润滑油泵、注油器、油冷却器、润滑油箱、排烟风机、油过滤器以及连接管道、阀门及各种监测仪表等构成（由于在2018年的常规岛设备更新改造中，采用电超速保护取代了原设计的机械超速保护，所以原润滑油系统中的高压油泵及其管路也随之取消）。

3 润滑油系统主要部件的功能简述

主油泵：双吸式离心泵，装在前轴承座内的汽轮机转子的接长轴上，无自吸能力，需依靠交流油泵或注油器建立吸入压力。汽轮机正常运行时，为注油器提供高压工作油，使注油器正常工作，从而为径向轴承、推力轴承及主油泵入口供油。

交、直流润滑油泵：均为立式离心泵，电机装在油箱顶部的圆板上，通过固定式联轴器与泵相连接，油泵浸没在油箱润滑油中。交流油泵在机组启动、停止过程中，主油泵还不能正常工作时，为汽轮发电机组轴承、盘车齿轮及顶轴油泵提供润滑油。直流油泵在机组停机或事故工况，交流油泵故障时，为轴承紧急供油。

注油器（1台）：安装在油箱内部，主要由喷嘴、扩散管、逆止阀和滤网等组成，其利用主油泵的高速油流作为动力将动能转变为势能，将油箱内的的油吸上，通过扩散管排出，为轴承提供润滑油，为主油泵提供油源。

4 润滑油系统的工作原理

汽机启动前，辅助油泵（即交流润滑油泵）先启动，从润滑油箱吸油，分成两路，一路经冷油器冷却后送至汽轮机和发电机轴承、盘车齿轮和顶轴油泵等用户，最终返回润滑油箱;另一路为主油泵供油。由于注油器出口逆止阀001V阀前压力不足以将其顶开，所以润滑油流经注油器时，从注油器的吸油孔排至润滑油箱。

汽机在启动冲转过程中，当转速升至约2800rpm以上時，主油泵已能正常工作，为注油器提供高压工作油。此时注油器出口逆止阀001V阀前压力大于阀后压力，001V被打开，使注油器正常工作，向主油泵入口供油。同时注油器和辅助油泵联合向汽轮发电机组的径向轴承、推力轴承供油。如果此时停运辅助油泵，注油器将单独完成向机组径向轴承、推力轴承供油。

机组停运时，随着转速下降，润滑油压降低。当转速降至约2400rpm时，低油压信号联锁启交流润滑油泵，完成注油器供油向辅助油泵供油地切换。

5 汽机启动过程中润滑油压变化趋势及原因分析

秦山核电300MW汽轮发电机组采用上海汽轮机厂生产的额定转速为3000rpm的全转速机组，其在冲转时（盘车转速→3000rpm）的润滑油压变化趋势如图2所示。

根据图2可观察出润滑油压随转速的变化情况如下：

1）冲转前，油压相对稳定（a前盘车转速区）;

2）冲转初期，油压有轻微变化，但变化不大（a-b转速区）;

3）随着转速升高，油压缓慢下降，（b-c转速区）;

4）在c点转速时，油压降至最低值;

5）随着转速继续升高，油压从最低值又缓慢上升（c-d转速区）;

6）油压突降（d点转速）;

7）油压突降后，又缓慢回升，直至稳定（d后转速区）。

6 油压变化原因分析

P2为流经用户后的压力，也即是润滑油箱的压力。在系统运行过程中，油箱始终保持一定的负压，且变化不大，所以可知：Q2与P1正相关，即Q2∝P1，P1增大（减小），Q2亦增大（减小）。

针对上述在机组启动过程中润滑油压变化的原因分析如下：

1）在盘车转速区，辅助油泵从润滑油箱吸油，向汽轮发电机组轴承、盘车齿轮、顶轴油泵等用户和主油泵供油，前者通过用户后返回油箱，后者由于001V未打开，注油器功能未建立，故回油通过注油器吸油孔排至油箱，转速由盘车装置维持在0～3rpm，整个过程流量稳定（Q1=Q2+Q3，Q3=Q4，Q5=0），故润滑油压P1也稳定;

2）在启动冲转的开始阶段a-b转速区，由于主油泵转速不高，其流量效应仍不明显，故各管路流量变化不大，润滑油压亦变化不大;

3）在b-c转速区，随着主油泵流量效应加强，Q4流量增大。由于辅助油泵出口流量Q1不变（图中电流稳定），故通过轴承的流量Q2减小，P1也随之降低。注油器出口压力，即001V阀前压力虽然升高，但仍不足以将001V顶开，故Q5=0，Q3=Q4;

4）随着主油泵转速的不断升高，注油器出口油压也持续升高。在c点转速时，注油器出口油压升至与辅助油泵出口油压相同，即001V阀前、阀后压力相等。此时辅助油泵向主油泵的供油量Q3达到最大值，因为Q1不变，相应地供用户的流量Q2就达到最小值，所以P1也达到最低值0.221MPa;

5）继续升速，当注油器出口压力大于辅助油泵出口压力时，001V被打开。注油器功能建立，注油器利用从主油泵来的高压工作油，开始从油箱吸油Q6，Q5开始有流量，此时注油器供油分两路，一路至主油泵Q4，一路经冷油器至用户Q3，即Q5=Q4+Q3，轴承供油量Q2=Q1+Q3。随着转速继续升高，虽然辅助油泵的供油量Q1有所减少（辅助油泵电流减小），但注油器的供油量Q3持续加大，所以Q2总体是增大的，润滑油压P1也随之增大;

6）在d点转速时，停运辅助油泵，Q1为零，Q3=Q2，Q2流量突降，P1亦突降;

7）在后续继续升速至额定转速的过程中，Q2增大直至稳定，P1亦增大直至稳定。

7 結束语

润滑油系统是汽轮发电机组的重要辅助系统，其工作正常与否，直接影响到发电机、汽轮机等发电关键设备的运行。本文通过对汽机启动阶段润滑油压力变化进行分析，特别是冲转过程中润滑油压出现的两次低值的讨论分析，初步了解了润滑油系统的运行规律，为电厂运行人员在执行汽机冲转操作中，关于润滑油系统的操作和监视具有一定地参考意义。

【参考文献】

[1]秦山核电一厂30万机组，润滑油系统流程图，2018年.

[2]秦山核电一厂30万机组，润滑油系统培训教材，2009年.

[3]秦一厂常规岛设备更新（汽轮机本体及附属系统部分）永久变更详细设计，2017年.