汽轮机顶轴油系统压力低故障排查及处理办法

郭高阳

摘要：本文通过对某电厂30万机组顶轴油系统出现的实际问题的处理过程及方法进行总结，提出了切实可行的保障机组顶轴油系统安全稳定运行的措施。

关键词：顶轴油 压力低 处理办法

1、前言

顶轴油系统的主要功能在于，帮助处于静止以及低转速状态的转子，可以不受速度的影响，仍能形成润滑油膜，以此规避低转速运行时易出现干摩擦状态。该系统主要的功能表现在于：润滑油经由高压顶轴油泵进行增压后，流经轴承下瓦的油囊，直接与轴径、轴瓦相接触，在压力的作用下，顶起汽轮机的转子，此时，由于在轴颈与轴承中间形成了润滑油膜，可以避免二者在干摩擦状态下产生碾瓦事故。因此，当顶轴油系统出现压力低甚至不起压时，转子就不能顶起，易造成轴颈、轴瓦摩擦，极端状态下还会造成重大设备事故。所以，顶轴油系统的安全稳定投入，是机组起停机及盘车状态下的安全保证，十分关键。研究顶轴油系统易出现的故障从而进行规避和排除，是保障机组安全的必要性课题。下面将以某电厂实例进行论述。

2、原因分析及处理方法

某厂四台30万千瓦机组均采用低速自动盘车装置，机组停机后盘车使转子连续转动，避免因汽缸上下温差使转子弯曲;机组冲转前至少4h投入连续盘车避免因阀门、轴封漏汽造成汽缸上下温差使转子弯曲，同时检查转子是否已出现弯曲和动静部分是否有摩擦现象。其中投产较早的两台机组整个汽轮发电机组共有10个支持轴承，高中压转子和低压转子分别由1号、2号和3号、4号轴承支撑，5号、6号轴承支撑发电机转子;1号、2号轴承无顶轴油，3号～6号轴承下瓦上设有顶轴油孔。因此，每台机组的顶轴油系统都配备了两台顶轴油泵，一运一备用，由于系统投运10多年后油泵多次出现断轴问题，于2011年把两台齿轮油泵更换为了变量柱塞泵。在机组启、停过程中，按1200r/min转/分和1500r/min联锁停止和联锁启动顶轴油泵。两台泵均为柱塞泵，并联布置在汽机车间6米层，泵进出口管道装有滤网，出口滤网后装设逆止门。出口母管引出至12米层，设置了顶轴油分配站，通过各轴承进油单向阀调节油量及压力。

当机组启动前，来自润滑母管的油经滤油器后进入顶轴油柱塞泵，使其压力增高到12MPa时，再进入母管供至12米层的分配站，通过单向节流阀，最后进入各轴承。通过调节单向节流阀及溢流阀，可控制进入各轴承的油量及其压力，使轴的顶起高度在合理的范围内（顶起高度在0.09～0.22mm，顶起油压力在8～12MPa（80～120kgf/cm2））。当顶起泵已启动，而轴尚未被顶起瞬间，顶起油的压力瞬时会升高。但轴被顶起，排油畅通之后，油压即下降而保持在某一稳定值，这时的压力是正常顶起压力。由于之前投产时使用的顶轴油泵是齿轮泵，出口母管分配站处还设置了两个溢流阀。2019年7月份以来，两台机组顶轴油系统运行期间多次出现了系统压力波动大，持续性压力低的现象，严重的甚至系统压力低至1 MPa，影响了机组的安全启动。为了彻底解决该问题，消除风险，检修人员全力攻关。经过几次问题处理，摸排出进出口滤网堵塞、逆止阀卡涩、油泵损坏、管道漏油、轴瓦处接口不严密等会造成系统压力降低。11月份，其中一台机组开机前夕再次出现系统压力低现象，而且伴随着压力波动。首先从现象表征来看，系统压力低时随着运行时间延长，伴随的有油泵声音较大、振动增大。鉴于此，初步怀疑进油量不足，因此对两台泵的进口滤网、进油总门进行了检查，结果并未发现异常。油泵运行时打开进油滤网排空阀，有压力油流出，也排除了管道进空气的原因。进油管路异常排除后，又进一步对出油管路进行排查。首先检查了出口滤网，然后检查了出口逆止阀，均无异常。为了排除轴瓦部分管道泄漏，从分配站处逐个关闭顶轴油单向进油阀，结果系统母管压力仍然较低。这样一来，结果似乎很明了，就是

两台柱塞泵同时出了问题，紧急采购一台新泵进行更换，但是投运后仍然在1小时后出现振动大、声音异常并且系统压力逐渐下降。经过重新系统排查，检查发现分配站母管上其中一个溢流阀的溢流管温度高于另一个溢流阀溢流管，判断出该溢流阀不严密。解体检查该溢流阀，发现其中密封件密封线已经有破损且不能修复。经查，顶轴油母管上的溢流阀是老系统即使用齿轮油泵时设计使用的，更改为柱塞泵后由于变量柱塞泵在泵体上载有溢流阀，所以母管上的溢流阀为冗余配置。经过讨论，母管上的溢流阀因长时间不起作用充油定位在一个位置，逐渐卡涩腐蚀密封面，造成其损坏，导致系统一直从此处谢压。为了彻底解决该问题，且减少油系统动火高危作业，采取了对两个母管溢流阀进、回油口加铜板封堵的措施。之后，再次恢复系统，通过调整两个柱塞泵的溢流阀使得母管压力稳定在9.5Mpa，符合了机组设计要求，运行稳定。

3、结论

通过历次问题处理可发现，顶轴油装置虽然每年使用次数及时间不多，但若不加强维护，其可靠性将变低，威胁机组运行安全。因此，为了提高其可靠性，减少故障发生，应从以下几方面着手：1）油泵设置两台，一运一备，且最好选用质量可靠的可变量柱塞泵;2）油泵的出入口設置滤网，一方面防止杂质进入油泵延长油泵使用寿命，另一方面避免支撑瓦处轴颈磨损;3）管道布置尽量简单，减少接口，减少泄露;4）管道选材要合适，尽量采用耐腐蚀的不锈钢材质，防止长时间备用管道积油的水分析出造成管道腐蚀。5）如若可能，分配站与顶轴油泵设计成集成式，可以有效减轻系统震动。

参考文献：

[1] 李新德.液压系统故障诊断与维修技术手册-2版.-北京：中国电力出版社，2012.9

[2] 何东辉，魏长安，安凯.汽轮发电机组顶轴油系统启动调试要点及常见问题处理[J].发电设备，2013，27（6）：414-417.