盧旺先

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建晉江，362251）

9FA燃氣輪機聯合循環(huán)發(fā)電機組潤滑油泵組運行可靠性分析

盧旺先

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建晉江，362251）

本文介紹了晉江燃氣電廠的9FA燃氣輪機聯合循環(huán)發(fā)電機組，其交流潤滑油泵電機在運行中出現了故障，通過對故障原因的分析，提出了應對解決措施；為進一步保證潤滑油泵組運行可靠性，實施了技術改造工程。技術改造工程取得良好效果，可供同類型電廠借鑒。

交流潤滑油泵；故障分析；應對措施；可靠性；技術改造

引言

福建晉江燃氣電廠安裝4臺S109FA 350MW燃氣—蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電機組，燃氣輪機、蒸汽輪機、發(fā)電機由哈爾濱動力設備股份有限公司生產，GE公司提供技術支持。燃機型號為PG9351FA，汽輪機型號為158#（D10優(yōu)化型），三壓、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽，發(fā)電機為390H全氫冷，采用靜態(tài)勵磁。余熱鍋爐型號為NG-109FA-R，由杭州鍋爐集團有限公司生產的高、中、低三壓，一次中間再熱、臥式、無補燃、自然循環(huán)余熱鍋爐［1，2］。

該電廠4臺機組共配有8臺交流潤滑油泵，每臺機組配備兩臺交流潤滑油泵，一用一備，承擔著對燃氣輪機、汽輪機和發(fā)電機的8個支撐軸承的冷切、潤滑和平衡軸向推力的作用，并為發(fā)電機密封氫氣提供所需油。作為機組重要輔助設備，任一臺交流潤滑油泵組在運行中發(fā)生故障，都會嚴重影響整個機組的安全性和可靠性，即使另一臺泵能夠正常運行，但因失去備用，機組次日不能正常啟動，因為一旦運行中出現油泵再次故障，那么機組將被迫事故停機。

1 交流潤滑油泵組故障情況

晉江燃氣電廠4臺機組已于2010年底全部竣工發(fā)電［3］。交流潤滑油泵組主要由潤滑油泵和油泵電機兩大重要部件組成，投產配置潤滑油泵為德國科爾法公司制造的NSSV系列ALLWEILER NSS125-315-1300油泵。流量：6965 lpm，出口壓力：8.9 bar，轉速：2975 r/min，輸出功率：186.5 kW，最大工作溫度：93.33℃。因基建時泵組為普通款配置，所以各機組油泵配備的電機品牌也不統(tǒng)一，分別有：ABB、西門子、貝得三個品牌。

該廠四臺機組交流潤滑油泵組存在長期過載、運行時繞組溫度高、軸承震動大等問題，自機組投產以來，一直無法徹底解決，極易造成潤滑油泵電機燒毀等事故，特別是在夏季運行時危險性更高，嚴重影響機組的安全運行。經統(tǒng)計，該廠#1～4機8臺交流潤滑油泵組投運以來，運行中發(fā)生的電機損壞事故共3起，故障幾率約為37%，電機檢修時發(fā)現繞組與引線重大缺陷返送修理廠處理事件5起，故障幾率約為62%，機械故障（震動原因）損傷事件1起，故障幾率約為12%［4］。

2 交流潤滑油泵電機存在問題

（1） 定子繞組端部附著潤滑脂

三種型號電機的檢修中均發(fā)現繞組端部附著殘留的潤滑脂，如圖1所示。主要原因是加油過程中，由于驅動端和非驅動端排油孔堵頭不能擰開，長期處于封堵狀態(tài)，軸承油腔經過多次定期補充油脂后已填滿空間，廢舊油脂不能排出，只能通過軸承內油蓋與轉軸之間的間隙，甩到定子繞組端部上，如圖2所示。軸承油腔充滿油脂會引溫度升高，繞組表面沾滿的油垢將直接阻礙繞組通風及散熱，且對絕緣漆也會起溶解浸蝕作用。

圖1　繞組端部殘留油脂

圖2　軸承處油脂

（2） ABB電機繞組過熱

對#1機ABB油泵B電機檢修過程中，發(fā)現定子繞組端部繞組綁扎帶、槽口槽襯及相間絕緣紙已失去彈性，脆化嚴重，如圖3所示。有的線圈漆包線有龜裂情況、繞組端部發(fā)黑，如圖4所示，引出線W1、 V2相接線鼻端套管出現過熱情況。這些都是電機長期高溫運行造成的現象。

圖3　相間絕緣紙脆化

圖4　漆包線顏色發(fā)黑

（3） 西門子電機繞組引出線絕緣套管嚴重過熱、破損現象

對#3機交流潤滑油泵A、B電機檢修時，發(fā)現繞組引出線絕緣套管出現嚴重過熱、破損現象，如圖5所示，電機運行工況惡劣，繞組絕緣迅速惡化，具有薄弱點，運行中存在一定安全隱患。

圖5　繞組引出線絕緣套管嚴重過熱、破損

（4） 電機結構不同

從上文可知，目前該廠油泵電機使用了三個不同品牌：ABB、SIEMENS、貝得，各電機結構也有所不同，更換備用電機如不是同一款，將增加一定工作量，搶修中會延長工期，而且由于油泵電機能耗大，廠家已停止生產。

3 交流潤滑油泵組電機頻出故障分析

3.1設計問題

潤滑油系統(tǒng)為模塊化設計，泵組設計存在缺陷，具體表現為泵轉子靠卡簧懸掛在泵上軸承，且卡簧強度不夠，一旦出現金屬疲勞、溫度過高等問題，極易出現嚴重事故。2013年，#1機交流潤油泵A運行中發(fā)生過該類故障。油泵、電機垂直安裝在箱體上，由于箱體基礎嚴重變形，原設計廠家沒有考慮此情況，無任何加強、防護措施，從而使電機機座支撐點不夠牢固，造成震動嚴重超標，同時震動會造成軸承負載增加，導致各部溫度升高，從而引起軸承過熱。

3.2電機負載問題

交流潤滑油泵電機在一定程度上受到機械設備的的影響，使其效率水平低，能耗量高，運行中一直存在電流較大問題。電機負載電流過大，電機溫升明顯升高，絕緣劣化速度也會加快。自基建期間至今，共發(fā)生3起油泵電機繞組接地故障，其共同特點是運行時電流均大于對側電機電流，如表1所示。

表1　油泵電機運行參數

3.3油泵泵體震動問題

由于潤滑油系統(tǒng)的模塊化設計，油泵電機垂直安裝在箱體上，而箱體基礎較軟，容易造成震動，尤其是B電機（箱體中間）比A電機（箱體外側）震動嚴重，特別是電機修后負載運行時，震動偏大，造成軸承負載增加，導致溫度升高，從而引起繞組過熱。

3.4運行環(huán)境溫度高

我廠油泵電機F級絕緣（最高155℃），考慮到制造工藝和材料因素，國內一般按照B級（最高130℃）考核。機組在運行期間，潤滑油箱溫度在63℃左右，電機運行環(huán)境溫度在40℃上下，這也是電機運行時的上限溫度，對電機極為不利。夏季測量一A油泵電機外殼最高達90℃，由于沒有內部測點，根據檢查情況分析，繞組溫度可能超過130℃，造成絕緣損傷。

3.5維護保養(yǎng)不當

端部繞組有殘留的潤滑脂，說明加油量過大或者加油過于頻繁，造成軸承油腔溫度升高，端部繞組附著的潤滑脂也會造成散熱不暢，引起溫升。

4 具體措施與技術改造

4.1具體措施

（1） 針對加油問題，采取在油泵電機驅動端和非驅動端軸承室加裝排油管。電機加油時，可以打開堵頭，形成回油，提高加油質量。同時加強加油過程質量管理和控制加油周期，不多加，也不欠加。

（2） 為加強電機內部溫度的監(jiān)測，在電機繞組和軸承上加裝溫度測點，以通過網線將電機實時溫度上傳到集控室DCS上，設置報警溫度，便于監(jiān)視。安裝繞組測點6只，軸承測點2只。如圖6、圖7所示。

圖6　軸承測溫點

圖7　繞組測溫點

（3） 加裝臨時軸流風扇。由于潤滑油模塊環(huán)境溫度高，特別是夏天，空氣不對流，造成電機運行溫度高。采取在4臺機組就地加裝臨時冷卻風機強制通風，有力改善電機散熱條件。通過觀察，采用此手段后，可以降低電機表面溫度至少8℃，效果明顯。在目前采取技術手段不能降溫的情況下，此方法比較有效。

（4） 針對油泵電機絕緣發(fā)生劣化趨勢，長期運行后可能存在一定安全隱患，在加強巡視檢查的同時，要縮短檢修周期，檢查軸承潤滑情況和繞組絕緣情況，必要時更換備用電機。

（5） 對于修后電機負載運行震動偏大問題，建議機務檢查機座是否平整，對輪連接是否在同一水平線，由于設備中心處空間比較狹窄，應使用更合適的工具與儀器檢測，保證各數據的合格。

4.2技術改造

針對交流潤滑油泵組電機運行中頻出的故障，雖然已采取相應改進措施，但效果并不太明顯，滑油泵組長期過載、溫度高、震動大，運行所帶來的隱患并沒有消除。為徹底消除隱患，經過調研討論，確定了方案［5］。將原油泵改造為日本大晃機械工業(yè)株式會社生產的DVCW-250D-JHA潤滑油泵，該潤滑油泵主要優(yōu)點有：（1） 軸承為強制性潤滑，減小軸承磨損；（2） 緩沖膠圈聯軸器形式改變?yōu)閺椥灾N式聯軸器，大大提升了設備的安全性； （3） 泵葉輪為優(yōu)化性設計，運行性能優(yōu)越。泵組配備的動力電氣設備是新型高效率ABB電機（國產），設備參數符合最新技術標準。參考兄弟燃氣電廠數年前已對交流潤滑油泵進行的改造，使用的DVCW-250D-JHA潤滑油泵與電機至今運行狀態(tài)良好，滿足油系統(tǒng)運行要求。2014年10月2日，利用#2機組停機進入D級檢修機會，開始實施#2機交流油泵B改造工作，并于同年10月7日，新交流油泵電機現場安裝就位，電源接線完成后空載試運2小時合格，機械連接進行負載試運5小時，潤滑油泵負載試運合格，順利通過試運。同年10月9日，正式啟動運行，更換前后潤滑油泵B參數對比，如表2所示。

表2　滑油泵技改前后參數

從表2可知，改造后節(jié)能效果顯著，交流潤滑輔助油泵電流從310 A降至260 A左右，電流下降50 A，每天可節(jié)省廠用電量：1.732*380 V*50 A*0.85*24=671.323 kWh（1）每年可節(jié)省廠用電量24.5萬kWh，按0.55元/kWh計算，一年節(jié)省134 768元。

5 結束語

通過對交流潤滑油泵B的改造，有效遏制了泵組運行期間震動大、溫度高不安全現象。技改后，設備機械噪音明顯減弱，電機震動、溫度等運行參數得到大幅度降低，已達到理想值，提高了電機運行穩(wěn)定性，各項技術指標達到預期效果。目前該電廠#2機兩臺交流油泵均已改造完成，擇時將對其他三臺機油泵改造，以徹底消除隱患，為機組的安全穩(wěn)定運行和節(jié)能降耗打下了堅實的基礎。本文可為同類型電廠提供借鑒。

［1］中國華電集團公司. 大型燃氣-蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電技術叢書:設備及系統(tǒng)分冊［M］. 北京: 中國電力出版社， 2009.

［2］福建晉江天然氣發(fā)電有限公司. 集控運行規(guī)程: 電氣分冊［M］. 2014.

［3］清華大學熱能工程系動力機械與工程研究所， 深圳南山熱電股份有限公司. 燃氣輪機與燃氣——蒸汽聯合循環(huán)裝置［M］.北京: 中國電力出版社， 2007.

［4］福建晉江燃氣電廠. 安全事件匯編［Z］.

［5］劉養(yǎng)浩. 某廠S109FA聯合循環(huán)拔電機組潤滑油泵軸承故障的原因分析［J］. 福建建材， 2014（11）: 80-82.

Operation Reliability Analysis of 9FA Gas Turbine Combined Cycle Power Generation Unit Lubricating Oil Pump Group

Wangxian Lu（Jinjiang Fujian Natural Gas Power Generation Co.， Ltd.， Jinjiang， Fujian， 362251， China）

This paper presents the Jinjiang natural gas power plant of 9FA gas turbine combined cycle generator AC lubricating oil pump motor in the operation of the fault， through the analysis on the cause of the fault， puts forward the measures to solve， as to further ensure that the lubricating oil pump group operation reliability， the implementation of the engineering technology， and achieved good results， being capable to be used for reference for the same type of power plant.

AC Lube Oil Pump； Fault Analysis； Response Measures； Reliability； Technical Innovation

TM611

A

2095-8412 （2016） 04-707-04

工業(yè)技術創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.033

盧旺先（1986-），男，福建龍巖人，大學本科，中級工程師，現任福建晉江天然氣發(fā)電有限公司發(fā)電部主值。