摘要：沙角A電廠#4、#5汽輪發(fā)電機(jī)組自投運(yùn)多年以來，機(jī)組在盤車狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)子抬起高度不足，頂軸油系統(tǒng)振動(dòng)大，對機(jī)組的安全運(yùn)行造成重大隱患，為此對整個(gè)頂軸油系統(tǒng)改造前存在問題進(jìn)行了分析，重點(diǎn)介紹了頂軸油系統(tǒng)改造的具體方法。汽輪機(jī)組通過頂軸油系統(tǒng)改造，達(dá)到了預(yù)期效果，保證了機(jī)組的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：頂軸油系統(tǒng);振動(dòng);轉(zhuǎn)子抬起高度;改造方法

0 引言

沙角A電廠#4、#5汽輪發(fā)電機(jī)組是上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N330-16.7/538/538型汽輪機(jī)，為亞臨界、中間一次再熱、單軸雙缸雙排汽、高中壓合缸、凝汽式、給水泵汽輪機(jī)，機(jī)組排汽到主機(jī)冷凝器。

1 汽輪發(fā)電機(jī)組盤車裝置及頂軸油系統(tǒng)作用

汽輪機(jī)啟動(dòng)前和停機(jī)后，為消除轉(zhuǎn)子的彈性熱彎曲，避免動(dòng)靜部分摩擦，使用外力連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子稱為盤車裝置，停機(jī)后的盤車有助于消除溫度較高的軸頸對軸瓦的損傷，還能減小汽缸等部件的溫差。

為了減小盤車電機(jī)的啟動(dòng)力矩，防止低速和盤車狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)子-葉片系統(tǒng)受到“蠕動(dòng)”激振，一般都使用頂軸油系統(tǒng)將高壓油由軸瓦的底部送入，形成油膜，依靠油靜壓將轉(zhuǎn)子強(qiáng)制頂起，以防止軸頸和軸瓦干摩擦，損傷軸瓦烏金，同時(shí)對轉(zhuǎn)子和軸承起到保護(hù)作用;在汽輪發(fā)電機(jī)組低轉(zhuǎn)速過程中，還可防止發(fā)生低速碾瓦現(xiàn)象。在大容量汽輪發(fā)電機(jī)組中，因?yàn)檗D(zhuǎn)子比較重，軸頸比較粗，一般都使用低速盤車裝置和頂軸油系統(tǒng)。

2 沙角A電廠#4、#5汽輪發(fā)電機(jī)組頂軸油系統(tǒng)改造前概況

2.1 ? ?沙角A電廠頂軸油系統(tǒng)配置

頂軸油由主機(jī)潤滑油泵提供，系統(tǒng)采用母管制運(yùn)行方式布置，配備3臺(tái)頂軸油泵，即型號為SCY14-1B的軸向柱塞泵，運(yùn)行方式為兩臺(tái)工作，一臺(tái)備用;進(jìn)口油管處設(shè)一個(gè)壓力開關(guān)，一個(gè)濾油器，當(dāng)進(jìn)口油壓低于0.021 MPa時(shí)，閉鎖啟動(dòng)頂軸油泵。油泵出口設(shè)有壓力開關(guān)、壓力表、濾油器、截止閥、單向閥、溢流閥等部件，油泵出口輸出油壓為7.9～11.8 MPa，溢流閥動(dòng)作值為13.8 MPa。

2.2 ? ?頂軸油系統(tǒng)的使用

在機(jī)組啟動(dòng)過程中，主機(jī)潤滑油系統(tǒng)運(yùn)行正常，啟動(dòng)兩臺(tái)頂軸油泵，頂軸油自母管出來后，分別向汽輪機(jī)低壓缸軸瓦（#3、#4瓦）供油，將轉(zhuǎn)子抬起（規(guī)定軸頸頂高0.05～0.08 mm），頂軸油壓>4.13 MPa，投入主機(jī)連續(xù)盤車。汽輪機(jī)升速至800 r/min，停止頂軸油泵運(yùn)行。同樣在機(jī)組停運(yùn)過程中，汽輪機(jī)惰走轉(zhuǎn)速降至800 r/min，投入頂軸油泵運(yùn)行。改造前的頂軸油系統(tǒng)如圖1所示。

3 改造原因

（1）由于機(jī)組投用時(shí)間較早，汽輪機(jī)組原配套的頂軸裝置較為落后，采用管式油路，系統(tǒng)復(fù)雜，油泵采用國產(chǎn)柱塞泵，分流器和頂軸裝置分開布置，系統(tǒng)內(nèi)的濾油器、溢流閥、單向閥、節(jié)流閥等均分散布置在系統(tǒng)管路中。近年來隨著零部件老化，機(jī)組日常缺陷較多，有些備件已經(jīng)難以采購。（2）原配套的頂軸裝置沒有向發(fā)電機(jī)的軸瓦（#5、#6瓦）供油。機(jī)組盤車狀態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)，#5、#6瓦瓦溫偏高，在大修期間對#5、#6軸瓦進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)軸瓦烏金有明顯刮磨痕跡，與廠家溝通研究后發(fā)現(xiàn)是由于轉(zhuǎn)子在#5、#6軸瓦抬起的高度不夠。在2008年3月機(jī)組大修時(shí)，增加了頂軸油向發(fā)電機(jī)的軸瓦供油，由于系統(tǒng)供油量不足，頂軸壓力偏低，且油壓不穩(wěn)定，影響軸頸的頂起高度。自2008年后的歷次大修過程中都進(jìn)行了抬軸試驗(yàn)，#5、#6瓦的軸頸抬起高度為0.01～0.02 mm，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.05～0.08 mm。（3）原系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性低。由于系統(tǒng)復(fù)雜且分散，布置不合理，油管彎道多，柱塞式油泵間斷脈沖式供油等因素，導(dǎo)致頂軸油管道振動(dòng)大。此外，針對穩(wěn)定油壓、消除油管振動(dòng)方面的措施不足，只裝設(shè)有一個(gè)溢流閥（動(dòng)作值為13.8 MPa）。經(jīng)過多年運(yùn)行觀察分析，以#5機(jī)為例，A、C兩臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行時(shí)，A泵的出口管道振動(dòng)幅值高達(dá)0.30 mm，相鄰兩臺(tái)油泵運(yùn)行時(shí)，管道振動(dòng)幅值也達(dá)到0.12 mm。所以機(jī)組運(yùn)行中，一般采取B、C泵或者A、B泵運(yùn)行的方式。在系統(tǒng)運(yùn)行中，如果油泵出力低、軸封漏油或者振動(dòng)大而造成頂軸油系統(tǒng)各連接元件接口處松脫而泄漏，就會(huì)導(dǎo)致供油量更加不足，頂軸壓力更低。如果溢流閥出現(xiàn)故障，油壓高就失去保護(hù)，嚴(yán)重時(shí)甚至引起表計(jì)爆裂。#4、#5機(jī)頂軸油泵出口壓力表在停機(jī)過程中都曾經(jīng)發(fā)生爆裂，造成了大量潤滑油泄漏，給機(jī)組的安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重威脅，同時(shí)大量的高壓油噴射至地面四周和管道上，也造成了嚴(yán)重的安全隱患（該系統(tǒng)附近為高溫高壓管道）與環(huán)境污染。（4）運(yùn)行可靠性低。為了避免頂軸油含有雜質(zhì)磨損軸頸，進(jìn)口油管處裝設(shè)有一個(gè)濾油器，當(dāng)進(jìn)口濾油器發(fā)生堵塞、泄漏等故障時(shí)，頂軸油系統(tǒng)就不能投入正常運(yùn)行。#4機(jī)組曾經(jīng)在汽輪機(jī)惰走過程中發(fā)生進(jìn)口濾油器泄漏事故，導(dǎo)致頂軸油系統(tǒng)退出運(yùn)行，盤車不能投入，嚴(yán)重威脅轉(zhuǎn)子和軸瓦的運(yùn)行安全。由于頂軸油系統(tǒng)振動(dòng)大，一般采取相鄰兩臺(tái)泵運(yùn)行方式，如果B泵有故障退出運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)非常高，運(yùn)行可靠性嚴(yán)重不足。（5）設(shè)備缺陷多，維修工作量大。由于機(jī)組在啟停階段頂軸油系統(tǒng)需要連續(xù)運(yùn)行，原系統(tǒng)管道振動(dòng)大及零部件制造質(zhì)量差等原因，導(dǎo)致了柱塞零件磨損、密封件泄漏等問題，因此機(jī)組日常維修工作量大，維護(hù)成本高。

4 頂軸油系統(tǒng)改造方法

結(jié)合#4、#5汽輪發(fā)電機(jī)組頂軸油系統(tǒng)運(yùn)行情況，根據(jù)筆者多年的經(jīng)驗(yàn)積累和運(yùn)行分析，綜合同類型機(jī)組（云浮電廠、吳涇電廠）的成功經(jīng)驗(yàn)，頂軸油系統(tǒng)具體改造方法如下：

（1）由于原油泵的供油量偏低，穩(wěn)定性低，缺陷多，油泵采用與主機(jī)EH油泵、小機(jī)EH油泵同樣的油泵，即型號為PD060PA的美國PARKER DENISION進(jìn)口恒壓變量柱塞泵，該泵具有高效率、低發(fā)熱、低噪聲、高壓下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)性能可靠、無外漏、容積效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在電機(jī)和泵之間配置了高精度的連接罩及帶補(bǔ)償功能的柔性聯(lián)軸器，降低了整個(gè)油泵電機(jī)組的振動(dòng)和噪聲，保證了系統(tǒng)整體性能的安全、可靠。（2）頂軸油系統(tǒng)采用整體集裝式結(jié)構(gòu)，兩組30 kW的頂軸油泵組安裝在金屬底座上，進(jìn)油經(jīng)過一臺(tái)20 μm的雙筒管路過濾器進(jìn)入頂軸油泵的吸油口，經(jīng)油泵升壓后，油泵出口壓力為16.0 MPa（油泵出口壓力可以根據(jù)不同的機(jī)組要求調(diào)整，最高可達(dá)21.0 MPa），壓力油經(jīng)截止閥、單向閥進(jìn)入分流裝置，最后進(jìn)入#3、#4、#5、#6軸承，其中#3軸瓦有2路供油，通過調(diào)整節(jié)流裝置中各節(jié)流閥可控制各軸承頂軸油的油量及油壓，使軸頸的頂起高度在合理范圍內(nèi)。泵出口油壓由頂軸油泵的調(diào)壓機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)溢流閥整定，整個(gè)系統(tǒng)為雙路換向工作系統(tǒng)，在正常工作狀態(tài)下，一路工作，另一路處于備用狀態(tài)。（3）增加進(jìn)油口濾網(wǎng)監(jiān)測裝置，在頂軸油泵的進(jìn)油口母管上裝有一個(gè)壓力開關(guān)，當(dāng)泵入口油壓≤0.03 MPa時(shí)，油泵進(jìn)油口處的壓力開關(guān)接通（ON），表示進(jìn)油口濾網(wǎng)堵塞。進(jìn)油口濾網(wǎng)改為雙筒管路過濾器。（4）保證頂軸油的清潔度。系統(tǒng)油管及連接元件都使用不銹鋼材質(zhì)，亞弧焊焊接，采用了高精度的吸油雙筒管路過濾器及泵出口過濾器，有效保證了頂軸油的清潔度。（5）穩(wěn)定頂軸油壓。機(jī)組使用了美國進(jìn)口恒壓變量柱塞泵，增加兩套獨(dú)立的調(diào)壓機(jī)構(gòu)，使用型號為RPGC-LAN的美國進(jìn)口溢流閥，因此，在系統(tǒng)中有3種穩(wěn)壓和保護(hù)調(diào)節(jié)手段，加強(qiáng)了頂軸油系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的油壓穩(wěn)定保障。

5 頂軸油系統(tǒng)改造后效果

（1）頂軸油泵組為一個(gè)整體裝置，總重約1.5 t，可以整體吊裝在平臺(tái)上，安裝簡單、方便。（2）頂軸油系統(tǒng)采用整體集裝式結(jié)構(gòu)，布置合理。采用模塊式通道，從而降低系統(tǒng)振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)和系統(tǒng)能量損失;使用新的頂軸油泵，電機(jī)和泵之間配置了高精度的連接罩及帶補(bǔ)償功能的柔性聯(lián)軸器，降低了整個(gè)油泵電機(jī)組的振動(dòng)。油泵出口流量Q>90 L/min，油泵最大工作壓力為21.0 MPa，可以保證軸瓦的頂起工作壓力達(dá)到12～13 MPa，解決了原系統(tǒng)供油量不足、頂軸壓力偏低、頂軸高度不足的問題;增加兩套獨(dú)立的調(diào)壓機(jī)構(gòu)，更換新的溢流閥，使得頂軸油系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)油壓平穩(wěn)。綜合以上各方面因素，新方案徹底消除了頂軸油系統(tǒng)振動(dòng)大的缺陷，低壓缸軸瓦和發(fā)電機(jī)軸瓦上的轉(zhuǎn)子抬高高度也達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)。改造后，頂軸油系統(tǒng)的缺陷明顯減少，日常維護(hù)工作量大幅降低，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。（3）提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。進(jìn)油口濾網(wǎng)改為雙筒管路過濾器，可以一只濾筒工作，另一只備用，并且裝設(shè)一個(gè)監(jiān)測過濾器堵塞情況的壓力開關(guān)。兩組頂軸油泵組，一組運(yùn)行，另一組備用，可以在線轉(zhuǎn)換和單獨(dú)檢修。改造后的頂軸油系統(tǒng)如圖2所示。

6 經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益

（1）頂軸油系統(tǒng)是近幾年影響沙角A電廠機(jī)組安全運(yùn)行的重大隱患，這次改造保證了低壓缸軸瓦和發(fā)電機(jī)軸瓦上的轉(zhuǎn)子抬高高度，降低了低速碾瓦的風(fēng)險(xiǎn)，提高了沙角A電廠機(jī)組的運(yùn)行安全性。

（2）消除了頂軸油系統(tǒng)振動(dòng)大的缺陷，保證了頂軸油系統(tǒng)設(shè)備、零部件的使用壽命，減小了日常維護(hù)工作量。頂軸油泵和主機(jī)、小機(jī)EH油泵通用，減少了零備件采購費(fèi)用，節(jié)約了成本。

（3）對同類型機(jī)組的頂軸油系統(tǒng)改造提供了借鑒和指導(dǎo)。

7 結(jié)語

本次頂軸油系統(tǒng)改造提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性和穩(wěn)定性，降低了因頂軸油系統(tǒng)缺陷引起的大軸彎曲、低速碾瓦風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到了頂軸油系統(tǒng)改造的預(yù)期目標(biāo)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 沈文玲.300 MW機(jī)組頂軸油系統(tǒng)改造[J].上海電力，2005（6）：639-640.

收稿日期：2020-04-28

作者簡介：何建鋒（1972—），男，廣東東莞人，助理工程師，高級技師，研究方向：燃煤火力發(fā)電廠機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。