汽轮机润滑油系统及其油压低故障研究

汽轮机润滑油系统及其油压低故障研究

邵德让

中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司 山东济南 250102

摘要：润滑油系统能够对汽轮机组内部关键设备和器件进行润滑和保护，提升汽轮机组的运行能力和控制能力。在润滑油系统运行过程中，可能会因为人为操作、主油泵故障、油箱容量不足、射油器故障、交、直流润滑油泵故障或冷油器故障等情况，造成汽轮机润滑油系统油压低的故障现象出现，导致润滑油系统无法发挥润滑的保护作用，可能会造成汽轮机组无法平稳运行，所以对汽轮机组润滑油系统的油压低故障分析和处理至关重要。

关键词：汽轮机；润滑油系统；低压故障；处理措施

在火电厂的正常运行中，汽轮机的辅助运行是不可分离的，尤其是汽轮机的润滑油系统与整个机组的正常运行密切相关。润滑油系统主要靠冷却、密封和润滑来支撑，减少了机组运行中发生故障的概率，有助于保证发电厂的安全运行。随着经济和社会的不断发展，各行各业对电力的要求越来越高，对润滑油系统的运行也提出了更高的要求。但在这一阶段，润滑油系统运行容易受到各种因素的影响，不同类型的故障，因此在现阶段加强汽轮机润滑油系统的研究，特别是研究异常压力问题具有重要的现实意义，可以更全面的掌握了润滑油系统汽轮机的基本情况，全面了解润滑油系统常见故障，这些故障的科学合理制定治疗方案，更好地发挥润滑系统的作用，保证汽轮机正常运行和整个火电厂。

1润滑油系统介绍

设备中的润滑油系统一般为一个封闭的系统，其工作原理主要为通过主油泵将压力油注入到注油器中，后分成2条线路，一条通向主油泵的进口，一条通向换向阀和冷油器，再到轴承。在主油泵的压力油一方面进入注油器中，另一方面经过逆止阀后有少量的压力油进入前轴承箱内的机械超速脱扣及手动脱扣装置，并作为发电机氢密封备用油源。在相关主油泵未开始工作时，主要通过交流润滑泵提供系统润滑油，再经过换向阀和冷油器再到各个轴承处。直流油泵为事故油泵，在紧急事故情况下，对系统各轴瓦供油，防止停机过程中断油烧瓦。

2汽轮机润滑油系统的概述

2.1润滑油系统的作用

2.1.1.润滑作用

汽轮机润滑油系统能有为汽轮机组关键部分提供润滑，减少设备之间的磨损、提升汽轮机组运行能力。例如汽轮机组内部的轴承、齿轮、轴瓦等受摩擦力影响较大的器件，需要润滑油系统进行润滑，减少物理摩擦、增强易损器件的使用寿命。

2.1.2保护作用

汽轮机润滑油系统能够为汽轮机组提供压力油，能够增强汽轮机组内部设备的平衡能力，保证汽轮机组的运行安全。例如在汽轮机组运行过程中，出现主油泵损坏的现象，汽轮机组能够通过润滑油系统的保护作用，平衡运行压力，减轻主油泵故障对汽轮机组其他器件的损坏。

2.1.3提升控制能力

汽轮机润滑油系统能够在汽轮机组不同运行状态下，采取不同供油方式，提升汽轮机组控制能力，增强汽轮机组运行稳定性[2]。例如在汽轮机组出现故障时，汽轮机润滑油系统会减少供油，从而实现汽轮机组强制停止运行，避免汽轮机组由于故障出现失控现象，能够保障汽轮机组设备安全和工作人员生命财产安全。

2.1.4提升运行能力

汽轮机润滑油系统能够从多方面提升汽轮机组的运行能力，首先润滑油系统的主油泵和集装油箱是汽轮机组的运行动力来源；润滑油系统良好的润滑能力能够减少汽轮机组运行的非必要磨损，既能够提升运行效率，又能够延长汽轮机组使用寿命；另外润滑油系统的冷油器能够控制汽轮机组的运行稳定，能够实现在保证安全的前提下最大程度释放运行能力。

2.2润滑油系统的组成

组成润滑油系统的构件相对比较复杂，主要包括主油泵、主油箱、射油器、交流润滑油泵、直流润滑油泵以及冷油器等。通常情况下，主油泵是被装配在前轴承箱中，与汽轮机主轴相互连接，并由汽轮机转子进行驱动，从而起到为射油器提供动力油的效果；主油箱又称为集装油箱，它有着容量大的特点，是润滑油机组的主要设备之一，绝大部分的构件都是围绕着它进行配置；射油器属于低效喷射泵，在润滑油系统中射油器主要包括了1号射油器和2号射油器，它们都是装配在主油箱的内部；交流润滑油泵与直流润滑油泵都属于立式离心泵，它们最主要的区别是驱动的方式不同，前者是由交流电动机驱动的，而后者则是有直流电动机直接驱动的；在润滑油系统中，为了有效地将轴承温度控制在43℃到49℃的范围内，通常都会配置两个冷油器，通过控制冷油器间的换向阀来进行选择使用。

2.3润滑油系统的工作原理

润滑油系统有着自己的内循环体系，以确保在不同的环境下都可以为汽轮机组提供良好的供油和润滑效果。在润滑油系统运行过程中，在主轴的驱动作用下，主油泵将油箱中的润滑油取出，其中很大一部分的润滑油都会到2号射油器中，并在其经过入口时呈现出负压状态，然后再进入到1号射油器，并将其送至主油泵的入口处，这样就可以有效地避免出现断油的问题。与此同时，还有一小部分的压力油会进入到前轴承箱内的手动脱扣装置和机械超速脱扣装置当中，并用来做发电机氢密封的备用储油。在汽轮机组启动和停机过程中，润滑油系统都会在交流润滑油泵的作用下为装置中的各大轴承提供设备运行时所需用油。

3润滑油系统运行

3.1启动

系统启动前要检查油质是否合格，清洁度是否达到启动运行要求。油箱油位在最高油位。关闭冷却水阀，调整水温，同时开启排烟风机、动油泵，强制润滑油系统进行循环，并调整溢油阀以维持母管油压在规定值内。待油温达到指定温度后，启动高压启动油泵，投入冷油器，然后启动顶轴油泵，将各轴承的轴颈顶起高度调整到要求值，即可投入盘车装置。在汽轮机转速上升阶段，高压启动油泵、交流润滑油泵正常运行；当转速到达额定转速的90％左右时，投入主油泵，最后综合油泵功率表或电流表指示变化以及主油泵出口压力情况，适时让高压启动油泵和交流润滑油泵退出系统运行。

3.2停机

当机组正常或事故停机时，首先要降低汽轮机转速。当转速下降到指定转速之后，方可启动交流润滑油泵和高压启动油泵。机组盘车期间，可先停高压启动油泵，而顶轴装置和润滑油泵需待盘车停运后方能停下。

3.3维护

润滑油系统正常运行时对各部件运行参数要求较高，不同类型机组参数也会存在差别。以某电厂汽轮机组为例进行介绍：正常工作时主油泵的出口油压为2Mpa，当其下降到1.8MPa时，应当立即启动高压启动油泵和交流润滑油泵。轴承润滑油压力一般保持在0.08～0.12MPa。当润滑油压降0.049MPa时应报警并启动交流润滑油泵，若压力继续下降则停机，当润滑油压降0.039MPa时，应启动直流事故油泵，组织检修工作组对系统进行检查。

4润滑油油温和油压不合理故障及原因

首先，油温故障的主要特征在于油温过高是由多种原因造成的。这与润滑油的两大功能有关。通常润滑油的作用是润滑轴承，但也有助于降低轴承的温度。此时油温过高，会降低油膜粘度及其承载能力，高温润滑油和轴承表面的干摩擦会对设备造成损坏，在连续摩擦过程中，油的质量也会不断下降。在300MW凝汽机组运行中，冷油出口温度在43～49℃之间，轴承温度低于71。失败的原因分析如下通过润滑油设备故障的经验和火力发电厂的汽轮机，例子油冷却器、污垢阻塞管缺陷和设计等，将导致冷却水温度不足的油冷却器沉淀空气的面积大，不能达到冷却效果。总之，汽轮机冷油故障主要是由于润滑油系统冷却系统在高温下冷却油，而冷却器中的冷却主要是冷却水，在设备的长期运行中会造成大量污垢，造成堵塞。设备受热面的减少自然会导致润滑油温度升高。油冷却器运行较长一段时间后，机油冷却器易污染的现象，导致管道堵塞、结垢、机油冷却器上的受热面传热效应的严重影响，使冷油器出口油温度太高，超过最大工作温度范围为汽轮发电机组。另外，冷却水的温度设计不好，冷却水不能通过高温冷却水来实现。水的温度过高也是一个因素，导致润滑油超温。油温故障往往具有季节性特征，夏季较为明显。

二是油压问题。润滑油压力应合理，一般情况下，润滑油的油压应参照机组的其他操作参数。当油压低于正常范围时，轴颈与轴布什之间的油膜就不能设置，即不能保护轴承。机油压力问题是汽轮机润滑油系统中普遍存在的问题。其原因主要包括以下几个方面：设计不合理，包括喷油器匹配度的性能，输出设备和其他部分保持水泵的正常运行性能；汽轮机润滑系统故障，以确保在主油泵出口逆止阀的面积是合理的，否则这会导致压力降低的那一刻起，大量的气体，造成油泵发生故障；此外，交流/直流油泵失效和油泄漏是影响运行机油压力低的因素引起的。有很多因素，故障油喷射器是故障的主要原因，作为主体，一旦注油器不正常运行，将无法提供轴承油和喷油器，决定了主油泵的安全性和润滑性，润滑油系统的损坏在这种情况下。

5汽轮机润滑油压低故障的原因分析和处理

5.1工作人员操作不规范

除去由于汽轮机组故障引起的汽轮机润滑油压低故障以外，人工操作失误也是引起汽轮机润滑油压低故障的主要原因之一。若操作人员缺乏工作经验或没有遵循汽轮机运营规定操作，会在汽轮机组运行过程中造成设备故障，特别是关于润滑油系统中冷油器、油滤网、油泵联动射油器等关键部件的切换工作，是人为操作引起汽轮机润滑油压低故障的故障多发区。针对此现象，相关单位应提升操作人员对汽轮机组操作的专业能力和重视程度。首先应建立健全汽轮机组运行操作规范，明确操作人员工作内容，设立相应调整奖惩制度，将操作人员日常工作进行监督，量化工作成果，同时需要开展操作人员培训体系，定期开展对汽轮机组操作、运行、维护等相关工作的培训课程，培训课程应注意理论知识和实操相结合，避免出现应用困难的情况出现，还需按月份或季度开展考核，检验操作人员工作能力和学习进度。通过单位的管控和培训提升操作人员的专业素质和操作规范程度，能够从根本上解决由于人为操作引起汽轮机润滑油压低故障的现象。

5.2冷油器故障

汽轮机组润滑油系统中的冷油器故障是引起汽轮机润滑油压低故障的主要原因之一，具体可能会表现出冷油器管堵塞、冷油器法兰密封面润滑油泄漏、冷油器换热管破损等现象，冷油器是汽轮机组润滑油系统的重要部件之一，其故障会对汽轮机组造成重大影响。针对冷油器故障的现象，需要工作人员时刻观察汽轮机组运行情况，若汽轮机组中润滑油系统出现故障报警，有两种方式能够进行故障确认，第一种方式是对冷油器部件进行加压检测，若经过加压后冷油器内部压力持续增加无法释放，说明冷油器有堵塞现象，若加压后压力能够顺利释放，说明冷油器运行正常；第二种方式是将冷油器与交流润滑油泵相连接，通过观察润滑油系统变化进行故障判断，若润滑油系统恢复到正常范围，说明冷油器运行正常，若润滑油系统依旧处于故障状态，说明故障原因还是冷油器出现故障。

5.3润滑油系统泄漏

汽轮机润滑油系统泄漏能够引起汽轮机润滑油压低故障，根据泄漏位置不同可以分为两种，一种是泄漏位置位于冷油器后至轴承进油管，由于泄漏位置位于润滑油系统溢流阀控制范围之内，能够通过溢流阀自我调节解决，不会影响汽轮机润滑油油压；另一种是泄漏位置位于主油泵、润滑油泵至冷油器之间，无法通过溢流阀进行调解，所以会引起汽轮机润滑油油压下降、润滑油系统主管道油压降低、主油泵动力不足、增压泵转速下降等现象，对汽轮机组运行产生不利影响。针对此现象，应当按照汽轮机组润滑油系统检查流程规范进行处理，首先通过汽轮机润滑油系统检验设备，判断润滑油系统泄漏具体位置；再根据泄漏位置对相应的管道、螺栓、垫片、连接方法、换向阀等要素进行故障排除，若泄漏原因是由于润滑油系统连接问题，需要使用密封垫更换、管道重新连接等方式进行维修；若泄漏原因是由于管线焊接和管道腐蚀，需要加强焊接质量控制重新焊接、更换具有耐腐蚀性的管道进行维修；若泄漏原因是由于换向阀密封性不良，需要视具体情况选择换向阀重新密封或更换换向阀两种方式，特别注意换向阀重新密封需要尽可能减小密封间隙，并采取表面抛光处理[4]。

5.4油箱油位过低

汽轮机润滑油系统油位过低会造成汽轮机润滑油压低故障，导致汽轮机润滑油油位过低的原因通常有三种：第一种是由于汽轮机润滑油系统油箱的容量太小，导致支撑汽轮机组运行的油量不足，无法实现汽轮机组长时间的高效运行，从而出现油位过低的现象；第二种是由于汽轮机润滑油系统回油时间较短，造成油箱中的水和空气无法通过回油从油箱中排出，从而导致油箱油位过低；第三种是涡轮增压泵没有完全浸入油箱油面，导致涡轮增压泵中的空气通过设备运行进入油箱中，从而导致油箱油位过低。针对油箱油位过低导致汽轮机润滑油压低故障的现象，需要从解决油箱油位过低入手，首先应加大汽轮机润滑油系统油箱的容量，应与汽轮机组运行能力相匹配；其次应校正油箱油位显示装置，使用者能够通过油位显示装置实时监测油位状态，在汽轮机润滑油系统回油不足时及时增加回油时间；最后应将涡轮增压泵完全浸入油箱油面以下，若在实际使用过程中，涡轮增压泵还会上浮到油面以上，可以在涡轮增压泵进口处接一段管子，伸入油箱油位之下；或者出口处开放一个适当大小的排气孔，能够将涡轮增压泵带入的空气及时排出。

5.5交、直流润滑油泵动力不足

交、直流润滑油泵动力不足会造成汽轮机润滑油压低故障。导致交、直流润滑油泵动力不足的原因通常有四种：第一种是由于交、直流润滑油泵设备主体产生损坏，离心泵叶轮转动不畅、叶片磨损、泵压不足等情况；第二种是由于交、直流润滑油泵处于立式离心运行状态下，叶轮在转子轴上运行，转子轴旋转对叶轮产生的离心力可能会导致层轮键滚键或背帽松动的问题出现；第三种是由于交、直流润滑油泵逆止门出现损坏；第四种是由于交、直流润滑油泵出口阀和逆止门的结合面出现泄漏现象。针对这四种现象，工作人员应加强对汽轮机润滑油系统的检查频率和仔细程度，对出现损坏的部件及时进行更换，同时需要根据汽轮机润滑油系统故障排除规范，对出口阀、逆止门、管道连接处等关键点进行密封性检查，确保没有泄漏现象发生。

6结语

润滑油系统是汽轮机组的重要组成部分，只有保证润滑油系统的安全稳定运行，才可以更好地发挥出汽轮机发电组的功效。因此，应该对每一个环节的操作都进行严格的控制，确保操作的规范性，并时刻注意润滑油系统油箱中油位的高低，同时还应该做好汽轮机组的定期维护检修工作，以更好地提升汽轮机发电组的整体性能。

参考文献：

[1]张珂.汽轮机润滑油压低故障分析及处理[J].中国高新技术企业，2015（8）：66-68.

[2]韩成艺，于杰，方红伟.汽轮机润滑油压低的分析及处理[J].中国设备工程，2013（5）：36.

[3]闫彩萍.汽轮机润滑油压低分析及处理[J].科研，2015（10）：268.

[4]胡海东，肖鹏，衣刚.24MW汽轮机润滑油压低的原因分析及处理[J].城市建设理论研究，2013（14）：145-146.

[5]刘伟.汽轮机润滑油压低故障分析及处理技术[J].设备管理与维修，2018（10）：70-71.