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        1 000 MW超超臨界汽輪發(fā)電機組潤滑油系統(tǒng)故障診斷

        2013-02-09 11:09:22喬會君劉占輝趙紅君
        電力安全技術 2013年2期
        關鍵詞:油泵渦輪潤滑油

        喬會君,劉占輝,趙紅君

        (1.鄭州市鄭東新區(qū)熱電有限公司,河南 鄭州 450000;

        2.河南省電力公司電力科學研究院,河南 鄭州 450052)

        1 概述

        某1 000 MW超超臨界汽輪發(fā)電機組潤滑油系統(tǒng)主要由主油泵、渦輪泵、交流油泵、啟動油泵、直流油泵等組成。其中,主油泵由汽輪機直接驅動,交流油泵和啟動油泵由交流電機驅動,直流油泵由直流電機驅動,渦輪泵由油渦輪驅動,這些油泵均為離心泵。

        機組正常運行時,汽輪機轉子直接驅動主油泵,從主油泵流出的潤滑油一部分經過節(jié)流閥后流經驅動渦輪泵,另一部分流經旁通閥,兩路油混合到一起,經冷油器調整油溫后供給各個軸承、頂軸油系統(tǒng)和發(fā)電機密封油系統(tǒng)等。渦輪泵在油渦輪的驅動下為主油泵提供潤滑油,具體情況如圖1所示。

        圖1 汽輪機潤滑油系統(tǒng)示意

        在機組正常啟動、停止和盤車狀態(tài)下,交流油泵為軸承、頂軸油系統(tǒng)及發(fā)電機密封油系統(tǒng)等供油。在失去廠用電或交流油泵故障時,直流油泵提供潤滑油,確保機組安全停機。由于主油泵布置在18 m汽機平臺,潤滑油油箱布置在4 m夾層,啟動主油泵無法形成自吸,渦輪泵也無法為其提供潤滑油,此時啟動油泵為主油泵提供潤滑油;當達到額定轉速后,渦輪泵正常運行時,啟動油泵即可停止運行。

        新機組或潤滑油系統(tǒng)調整過的機組,應根據需要調整節(jié)流閥、旁通閥和溢流閥,使?jié)櫥蛪毫?、主油泵出口壓力及主油泵入口壓力達到機組正常運行的要求。

        2 故障特征及分析

        2.1 故障特征

        調試期間,該機組首次啟動,當機組升速至額定轉速后,工作人員對其進行潤滑油壓力調整。發(fā)現無論如何調整節(jié)流閥、旁通閥和溢流閥,只要啟動油泵停止工作,主油泵出口壓力即從1.83 MPa驟降至0.27 MPa,主油泵進口壓力由0.22 MPa驟降至0。

        2.2 故障分析

        初步分析認為,造成該故障的可能原因為:

        (1) 主油泵無法正常工作;

        (2) 渦輪泵故障無法正常工作;

        (3) 套裝管道存在泄漏或堵死;

        (4) 逆止閥安裝方向錯誤或不起作用等。

        在機組啟動升速過程中,主油泵出口壓力隨著汽輪機轉速增大從0.125 MPa逐漸升高。當汽輪機轉速達到1 500 r/min時,主油泵出口壓力0.54 MPa;當汽輪機轉速達到額定轉速3 000 r/min時,主油泵出口壓力1.83 MPa。主油泵在3 000 r/min時與1 500 r/min時,潤滑油通過主油泵后壓頭升高比例為(1.83-0.125)/(0.54-0.125),約為4。根據離心泵壓頭與轉速的平方成正比關系,判斷主油泵工作壓力正常。此外,隨著汽輪機轉速增大,潤滑油壓力明顯變大,交流潤滑油泵電流從123 A降至94 A,交流潤滑油泵出力降低,說明主油泵出力隨轉速的增大而增大,已經為機組提供潤滑油。上述分析表明:主油泵工作正常,且主油泵出口逆止閥(5)及油渦輪旁通閥正常。

        汽輪機轉速從1 500 r/min升至3 000 r/min時,啟動油泵電流從95 A降至71 A,啟動油泵出力大幅降低。啟動油泵停止前,主油泵可正常工作,這說明渦輪泵出力逐漸增大,為主油泵提供了一定的潤滑油,即在啟動油泵停止前渦輪泵也可正常工作。油渦輪節(jié)流閥工作正常,否則渦輪泵將不能正常工作。

        如果油系統(tǒng)套裝管道存在內漏,會導致潤滑油大量泄漏,啟動油泵停止時將造成主油泵或油渦輪無法正常工作。機組啟動前,同時汽輪機升速至3 000 r/min后啟動油泵停止前,潤滑油壓力能夠調整到正常值,說明渦輪泵、直流油泵、啟動油泵至軸承潤滑油供油管路不存在問題。機組啟動前,啟動油泵啟動后,主油泵入口壓力可達0.19 MPa,說明啟動油泵出口至主油泵入口潤滑油管路不存在泄漏問題。因此,不能排除的可能存在泄漏的管路有:主油泵出口至油渦輪以及渦輪泵出口至主油泵入口(啟動油泵前)。

        此外,當渦輪泵出口逆止閥(1)安裝方向不正確時,啟動油泵停止后,暫無設備為主油泵提供潤滑油,主油泵出口壓力將降至0,潤滑油壓力也會降低,主油泵將不再為油渦輪提供動力,渦輪泵也將停止工作。

        當啟動油泵出口逆止閥(4)不起作用時,啟動油泵停止后,渦輪泵供給主油泵的潤滑油將從啟動油泵進口處泄漏,造成主油泵供油不足,無法正常工作。

        3 檢查方案及故障處理結果

        根據故障特征及分析結果,工作人員決定停機對潤滑油系統(tǒng)進行檢查。由于潤滑油管路為套裝管路,供油管安裝在回油管中間,管道檢查工作量相對較大。根據由易至難的檢修次序,首先放空潤滑油箱潤滑油,對啟動油泵出口逆止閥和渦輪泵出口逆止閥進行檢查;然后檢查渦輪泵至主油泵入口供油管路有無泄漏或堵死;最后檢查主油泵出口至油渦輪管路有無泄漏。

        在檢查渦輪泵出口逆止閥時發(fā)現,該逆止閥安裝方向不正確。為了進一步排除故障,對啟動油泵做了進一步檢查,發(fā)現該逆止閥安裝方向正確,且能正常工作。渦輪泵出口逆止閥裝反,完全符合該機組潤滑油系統(tǒng)故障特征,潤滑油管路存在內漏的可能性大大減小。此外,檢查潤滑油套裝管路工作量很大,且檢查后需要長時間濾油,才能使?jié)櫥偷挠唾|達到機組工作需要,因此決定不對潤滑油管路進行檢查。

        檢修結束后,機組沖轉前,因渦輪泵出口逆止閥的作用,減少了啟動油泵供主油泵入口潤滑油的泄漏,啟動油泵電機電流降至61 A。

        機組汽輪機升速至1 500 r/min時,啟動油泵電機電流、交流潤滑油泵電機電流、潤滑油壓力和主油泵出口壓力分別為68 A、119 A、0.20 MPa和0.58 MPa。與檢修前相比,啟動油泵和交流潤滑油泵電機電流分別降低了27 A和4 A,潤滑油壓力基本沒有變化,主油泵出口壓力增大0.04 MPa。

        機組汽輪機升速至3 000 r/min后,啟動油泵電機電流、交流潤滑油泵電機電流、潤滑油壓力和主油泵出口壓力分別為58 A、93 A、0.21 MPa和1.8 MPa。與檢修前相比,啟動油泵和交流潤滑油泵電機電流分別降低了13 A和1 A,潤滑油壓力和主油泵出口壓力基本沒有變化。

        在潤滑油壓力調整過程中,停止啟動油泵后,潤滑油壓力、主油泵出口壓力基本沒有變化,說明檢修后系統(tǒng)恢復正常。由此可見,渦輪泵出口逆止閥(1)安裝方向錯誤是潤滑油系統(tǒng)不能正常工作的根本原因。交流潤滑油泵停止后,潤滑油壓力由0.21 MPa降至0.10 MPa,交流潤滑油泵聯(lián)鎖啟動。開大旁通閥及節(jié)流閥后,主油泵入口壓力由0.14 MPa調整為0.098 MPa,主油泵出口壓力由1.8 MPa降至1.5 MPa;交流潤滑油泵停止后,潤滑油壓力下降為0.16 MPa,滿足機組的運行需要。

        4 結束語

        機組潤滑油系統(tǒng)故障是因渦輪泵出口逆止閥安裝方向不正確引起的,經過調整其安裝方向后,潤滑油系統(tǒng)滿足機組正常運行的需要。

        潤滑油系統(tǒng)為汽輪發(fā)電機組正常工作提供潤滑油,是汽輪發(fā)電機組最重要的系統(tǒng)之一。在設備安裝過程中應嚴格把關,檢查各逆止閥的方向及管道焊接質量是否滿足要求,盡量避免使用法蘭連接,禁止使用塑料墊、橡皮墊(含耐油橡皮墊)和石棉紙墊,并保證油管道在機組運行時可自由膨脹,避免發(fā)生火災、斷油燒瓦等重大事故。

        1 于在鳳.汽輪發(fā)電機組潤滑油供油風險分析 [J].電力安全技術.2011(09).

        2 賈 文.大型汽輪機電動主油泵潤滑油系統(tǒng)[J].發(fā)電設備.2004(02).

        3 翟德雙.N600-24.2/566/566型汽輪機潤滑油系統(tǒng)的啟動調整試驗與改進[J].電力設備.2008(07).

        4 于興亮.200 MW機組汽輪機潤滑油壓在線調整方法[J].西北電力技術.2005(06).

        5 李 彬.汽輪機潤滑油系統(tǒng)主要問題分析及處理[J].四川電力技術.2006(1).

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