李振　史健超　江濤　于曉峰　尹梽安

摘要：501機(jī)型透平是航改性透平，是從56/501-D飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)過(guò)來(lái)的，具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、性能可靠、高模塊化等優(yōu)點(diǎn)，本文中主要分析的501透平是本地化維修后首次安裝到海上進(jìn)行加載試驗(yàn)，因陸地沒(méi)有條件進(jìn)行調(diào)試作業(yè)，上平臺(tái)前只對(duì)機(jī)組進(jìn)行了空載試驗(yàn)，舊機(jī)組拆卸前已經(jīng)對(duì)原機(jī)組進(jìn)行起車(chē)試驗(yàn)，但由于舊機(jī)組透平渦輪端有嚴(yán)重漏油情況，機(jī)組沒(méi)有完全起車(chē)，只試車(chē)到空載階段便停車(chē)不能再起了。

關(guān)鍵字：透平;海上平臺(tái);試車(chē)

引言

海上平臺(tái)透平機(jī)組一般作用是用來(lái)發(fā)電，而一個(gè)平臺(tái)的電力系統(tǒng)是整個(gè)平臺(tái)的“心臟”部位，平臺(tái)的生產(chǎn)、生活都完全依賴(lài)電力的供應(yīng)，一旦“心臟”停止跳動(dòng)，將直接對(duì)平臺(tái)油氣生產(chǎn)及產(chǎn)量造成重大的影響。本文中501-KB5型號(hào)的透平機(jī)組在試車(chē)過(guò)程中滑油壓力低報(bào)警停車(chē)，針對(duì)這樣一個(gè)典型故障來(lái)進(jìn)行分析，了解是什么原因造成了透平機(jī)組的滑油壓力低，逐步對(duì)每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行排查，最終找出根本原因，并提出解決辦法及整個(gè)系統(tǒng)一些整改的建議。

1、501透平簡(jiǎn)述

如圖1所示，501透平主要由空氣進(jìn)氣室、輔助驅(qū)動(dòng)室、壓氣機(jī)、壓氣機(jī)擴(kuò)散段、燃燒段、透平渦輪段組成，該機(jī)組采用了14級(jí)軸流壓縮機(jī)，燃燒室內(nèi)有6個(gè)單獨(dú)的襯套，以保證對(duì)渦輪進(jìn)口的溫度分布均勻，渦輪端有四級(jí)輪盤(pán)，機(jī)組是采用冷端驅(qū)動(dòng)。透平機(jī)組重量約577kg，加載的轉(zhuǎn)速為14600rpm，最高持續(xù)輸出功率為3267KW，主要包含滑油系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。

2、故障分析：

2.1、啟動(dòng)程序中是否出錯(cuò)

因此前在陸地對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了調(diào)試作業(yè)，可以確定機(jī)組沒(méi)有問(wèn)題，首先分析啟動(dòng)過(guò)成中是否有操作問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)流程為，按下啟動(dòng)按鈕，3秒后齒輪箱加熱器關(guān)閉，發(fā)電機(jī)腔冷卻風(fēng)扇啟動(dòng);然后系統(tǒng)會(huì)下達(dá)吹掃指令，ECU控制啟動(dòng)馬達(dá)繼電器得電，相應(yīng)柴油機(jī)啟動(dòng)，柴油機(jī)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，柴油機(jī)啟動(dòng)程序狀態(tài)燈亮起，柴油機(jī)啟動(dòng)10S轉(zhuǎn)速要達(dá)到400RPM，否則啟動(dòng)失敗關(guān)停，液壓油加熱器關(guān)閉;柴油機(jī)達(dá)到400RPM轉(zhuǎn)速后，柴油機(jī)啟動(dòng)程序狀態(tài)燈關(guān)閉，柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)燈開(kāi)啟，液壓泵系統(tǒng)打開(kāi)帶速，液壓系統(tǒng)帶速后，分流閥從打開(kāi)到BYPASS狀態(tài)，透平開(kāi)始加速，透平加速到2550RPM后，排氣系統(tǒng)掃氣完畢，ECU吹掃指令關(guān)閉，ECU下達(dá)柴油機(jī)停車(chē)指令，液壓系統(tǒng)退出，柴油機(jī)低速運(yùn)行60S后柴油機(jī)停止作業(yè)，透平降速至2200RPM，RUNDOWN計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí);然后加熱系統(tǒng)吹掃計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，分流閥狀態(tài)燈亮起，計(jì)時(shí)20S后，透平提速，透平啟動(dòng)程序狀態(tài)燈亮起，透平提速到8400RPM，運(yùn)行計(jì)量器開(kāi)始，預(yù)潤(rùn)滑油泵停止作業(yè)，穩(wěn)定加速計(jì)時(shí)器動(dòng)作10S，加速到12225RPM后，READY-TO-LOAD狀態(tài)燈亮起，啟車(chē)成功。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)排查啟動(dòng)系統(tǒng)，因柴油機(jī)自啟系統(tǒng)年久失修，不能夠自己?jiǎn)?dòng)，需要手動(dòng)提速，在啟動(dòng)過(guò)程中存在透平轉(zhuǎn)速達(dá)不到啟車(chē)失敗情況，柴油機(jī)手動(dòng)啟動(dòng)需要現(xiàn)場(chǎng)操作人員與中控人員密切配合好才能在合理時(shí)間內(nèi)達(dá)到透平啟車(chē)轉(zhuǎn)速，一旦超過(guò)系統(tǒng)預(yù)定時(shí)間，系統(tǒng)判定啟車(chē)失敗，會(huì)自動(dòng)關(guān)停，但機(jī)組啟車(chē)后柴油機(jī)會(huì)停止運(yùn)行，與透平運(yùn)轉(zhuǎn)加載到1200KW后高振報(bào)警關(guān)停無(wú)直接關(guān)系。

2.2、滑油壓力低報(bào)警分析

在啟車(chē)加載成功前發(fā)生了滑油壓力低報(bào)警，發(fā)生在準(zhǔn)備空載運(yùn)行后準(zhǔn)備加載前，根據(jù)滑油壓力低我們逐點(diǎn)進(jìn)行排查，首先我需要知道滑油的流經(jīng)路線及流經(jīng)設(shè)備，燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓力和掃氣泵元件、滑油冷卻器、雙聯(lián)濾器、滑油箱、儀表和開(kāi)關(guān)組成，滑油流經(jīng)路線為發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓力泵從油箱中將滑油抽出。滑油被運(yùn)送到所需的發(fā)動(dòng)機(jī)各潤(rùn)滑點(diǎn)上，然后從發(fā)動(dòng)機(jī)回油管線返回，從發(fā)動(dòng)機(jī)返回的滑油通過(guò)滑油冷卻器和雙聯(lián)過(guò)濾器，最后返回到滑油箱。我們打開(kāi)透平滑油進(jìn)口處管線（為滑油泵前端與滑油箱出口連接管線），管線口處有滑油，無(wú)堵塞，但滑油泵內(nèi)疑似無(wú)滑油流過(guò)，然后我們打開(kāi)滑油冷卻器的進(jìn)口、出口管線，發(fā)現(xiàn)依然無(wú)滑油，按照流程圖我們打開(kāi)了滑油泵后端透平機(jī)組上的滑油管線，發(fā)現(xiàn)依然沒(méi)有滑油流過(guò)的痕跡，根據(jù)流程圖基本斷定滑油未流經(jīng)透平，根據(jù)次判斷，初步懷疑是新機(jī)組上的滑油泵出現(xiàn)故障，我們將舊機(jī)組上的滑油泵拆卸更換到新機(jī)組，再次啟車(chē)，發(fā)現(xiàn)能夠順利啟車(chē)，并可以加載。

2.3、機(jī)組高振報(bào)警關(guān)停分析

解決了滑油壓力低的故障后，我們重新對(duì)機(jī)組進(jìn)行了啟車(chē)、空載、加載等一系列操作，按照0KW-300KW-500KW-800KW-1000KW-1200KW-1500KW-1800KW逐漸增加載荷，但當(dāng)加載到1200KW后運(yùn)轉(zhuǎn)不到2分鐘，出現(xiàn)高振報(bào)警停車(chē)情況，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)一股劇烈的燒糊氣味，將機(jī)組拆卸下來(lái)后，發(fā)現(xiàn)渦輪端轉(zhuǎn)子出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的下沉。

3、結(jié)束語(yǔ)

3.1故障總結(jié)

結(jié)合之前出現(xiàn)滑油壓力低的情況，可以初步得出渦輪處轉(zhuǎn)子軸承脫落造成轉(zhuǎn)子下沉，根本原因在于之前多次啟車(chē)、空載時(shí)機(jī)組一直處于未有滑油潤(rùn)滑的情況，造成后面加載時(shí)候整個(gè)機(jī)組內(nèi)5個(gè)軸承已經(jīng)磨損，再經(jīng)過(guò)高速運(yùn)轉(zhuǎn)加載后出現(xiàn)脫落情況。又因該機(jī)組無(wú)預(yù)潤(rùn)滑系統(tǒng)，啟車(chē)前沒(méi)有將滑油潤(rùn)滑到整個(gè)機(jī)組內(nèi)，經(jīng)過(guò)檢修新機(jī)組滑油泵并無(wú)問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)滑油箱出口管線在滑油泵下方，以及滑油泵是新泵里面并無(wú)殘存舊油，整個(gè)機(jī)組未有滑油流經(jīng)的原因在于滑油泵是齒輪泵，如果啟動(dòng)前沒(méi)有將滑油注入滑油泵的話會(huì)造成滑油泵會(huì)先抽動(dòng)滑油管線內(nèi)空氣，因滑油泵抽空氣馬力不足，未能將滑油抽入滑油泵，造成機(jī)組干磨情況。

3.2建議

1）現(xiàn)場(chǎng)柴油機(jī)自啟動(dòng)程序進(jìn)行升級(jí)，避免人員操作導(dǎo)致機(jī)組啟車(chē)失敗;2）對(duì)機(jī)組內(nèi)增加預(yù)潤(rùn)滑油，在啟車(chē)前進(jìn)行預(yù)潤(rùn)滑操作，避免出現(xiàn)滑油泵未灌泵整個(gè)系統(tǒng)干磨啟車(chē)。

參考文獻(xiàn)：

【1】梁寧. 海上石油透平發(fā)電機(jī)組常見(jiàn)技術(shù)故障與維護(hù)分析[J]. 廣東化工， 2020， v.47;No.416（06）：199-200.