给水泵汽轮机润滑油系统故障分析及优化

给水泵汽轮机润滑油系统故障分析及优化

张振煜

华电湖北发电有限公司电力工程分公司  湖北省黄石市 435000

摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对给水泵汽轮机的应用也越来越广泛。润滑油系统是汽轮发电机组重要的辅助系统之一，其安全可靠性对机组的安全运行至关重要。本文就给水泵汽轮机润滑油系统故障进行分析和优化，可为同类型机组调试及运行提供借鉴和参考。

关键词：给水泵汽轮机；润滑油；油泵切换；蓄能器

引言

给水泵汽轮机在正常工作的过程中，油系统经常会发生各类故障。在各类故障中，跳闸故障将会给设备的正常与安全运行带来巨大的影响，这就需要对其跳闸的原因进行深入研究，并找到有效的解决方法，使设备处于正常的工作状态。

1汽轮机能源消耗情况

1.1给水泵汽轮机油压低跳闸原因

给水泵汽轮机在正常工作的过程中之所以会发生跳闸，其主要原因在于：润滑油压值≤0.08MPa，此时便会触发保护动作，从而形成跳闸的故障。为了能够对给水泵汽轮机跳闸原因进行更加全面的分析，还需要对压力开关、电磁阀以及滤网等进行全面的检查，从而确保其产生跳闸的原因，并非来自其他部分设备的故障。在检查各类设备均不存在故障后，还需要对润滑油压联动压力值进行调整，并对此故障进行反复的模拟实验，而模拟的结果如下：1）人为将工作过程中的一台泵停止运作，从而让备用泵正常运作，而出口压力恢复至设定数值，其消耗的时间约为5s左右，此时润滑油压在3s的时候≤0.08MPa，而设备便出现了跳闸。2）为了分析对油泵出口压力对水泵油器机轮跳闸的影响，还对其出口法进行了调动，而当压力值≈0.13MPa时，备用油泵边自动的启动，但是油泵出口压力恢复至预设值的时间，其却延长至了8s，并且4s时的油压≤0.08MPa。所以，通过对上述的原因进行深入的分析，可以了解到备用油泵的出口压力可以恢复至设定值，但是其时间较长，从而导致油压出现了低于跳闸值的情况，这便会造成设备出现跳闸。

1.2控制系统响应慢

如果备用主油泵连锁启动设置存在延时或控制系统扫描周期较长，未能在主油泵停运后第一时间立刻连锁启动备用主油泵，则会导致实际备用主油泵的启动时间偏长，使得母管压力持续下降。

1.3润滑油泵出口建压慢

润滑油系统油箱内部深度较浅，油箱内未设计有消除气泡的滤网及挡板，结构设计较为简单，油系统的回油口与油泵吸入口距离太近，流速较快且夹带大量气泡的回油，直接进入油箱后又在短时间内流至泵吸入口处，导致回油中夹带的空气大量积聚在备用润滑油泵泵体内，造成备用油泵在启动时建压速度较慢。通过就地压力表观察，建压慢的泵建压时间在60～120s，各台泵之间存在较大差异。

2优化方案

2.1优化蓄能器充氮压力设定

蓄能器的充氮压力应当按照安装位置处最低压力的90％进行设定。如果现场条件允许，应将蓄能器尽量布置在靠近轴承的位置，这样有利于停泵时增大蓄能器气囊膨胀扩压的裕度，延迟油压下跌的时间。

2.2优化油箱内部结构

原给水泵汽轮机润滑油箱结构设计中，油箱回油与油泵之间虽有分隔板隔开，但因为管道布置等原因，分隔板上有大面积的孔洞，孔洞上无滤网、挡板等，油箱回油口与油泵吸入口之间近似为直通结构，会有大量夹带气泡的回油通过这些孔洞直接流至油泵吸入口。拆除油箱原挡板，安装不锈钢金属滤网，滤网目数为60目，既兼顾了泵运行时的流量，又可以有效消除回油中夹带的较大气泡。

2.3适当提高给水温度

（1）控制好高加投入率。在汽轮机组滑停或滑启过程中，需要严格按照规章制度控制给水温度，同时做好投入高加或解列高加工作，认识到维护管理的重要性，避免技术人员错误操作导致高加保护动作解列。另外，技术人员还要定期清理加热器的换热管，避免内部产生过多沉积物，这也是降低换热管泄露的有效对策，在此基础上提高高加的投入率。（2）加热器维持水位正常。加热器在运行中保证水位始终处于正常状态，既能够减少不必要的成本外，也能够确保主设备和备用设备安全稳定运行。（3）做好加热器检漏工作。在汽轮机组大修或小修过程中，应对加热器钢管进行严格检查，分析是否存在漏点。重点对水室隔板、高加筒体的密封效果进行检查。根据工作经验总结来看，如果水室隔板没有严格按照焊接工艺进行焊接，那么高压给水势必会出现短走旁路问题，导致加热钢管失效，无法实现蒸汽和给水充分交换目标，最终导致给水温度不足。另外，如果加热器高加筒体泄露，会导致蒸汽短路，使得水和蒸汽无法有效交换，从而对给水温度造成负面影响。

2.4降低小机冲转参数的可行性分析

机组的启动过程是一个升温升压升负荷的动态过程，给水泵汽轮机的冲转过程是一个较长时间的升温升压过程，给水泵汽轮机冲转过程需要停留暖机，两个动态过程需要互相匹配、互相协调，才能实现完美的结合，降低给水泵汽轮机冲转参数需要选择一个合适的时机。

2.5更改油泵放气口位置

原油泵放气管道的引出位置设计在泵的出口管道处，低于油泵叶轮腔室位置，油泵备用时叶轮腔室内积聚的气泡无法通过放气管道有效排出。因此将放气管道的引出位置改至叶轮腔室的顶部，并在叶轮腔室的内部机加工出一条倒气槽与放气管道相连接，这样更有利于叶轮腔室内气泡的排放。原给水泵汽轮机润滑油泵放气管道出口高度在油位以下，油泵放气口浸没在油中，不利于泵体中空气的排放，将其出口移至液位上部，利用润滑油箱微负压的特性来释放备用油泵泵体内积聚的气体。

2.6优化控制逻辑和整定值

取消备用主油泵连锁启动延时设定，当启动信号发出后，备用主油泵第一时间启动，将控制系统对油压的扫描周期缩短至800ｍｓ以下，以保证系统能快速检测到油压变化。在润滑油油压低触发跳机信号前设置3ｓ延时，以避免油压瞬时的波动引起机组跳机。厂家提供的整定值为最低限度要求，现场可以在此基础上适当提高备用主油泵连锁启动压力的整定值及跳机压力整定值，给系统留有更多的裕度。增加直流危急油泵陪起控制逻辑，更快地恢复系统油压。

2.7控制给水泵电能消耗情况

第一，在给水系统设计过程中，尽量减少异形件、弯头或者阀门的使用量，这也是减小管道水流阻力的有效措施。第二，对给水压力进行合理控制，保证出口压力与锅炉给水要求相一致。第三，对给水泵进行定期维护和管理，调整好给水泵的内部间隙，以此来提高给水泵运行水平。根据工作经验总结来看，将给水泵之间的间隙控制在0.22～0.37mm，给水泵运行效率也会提高3%～4%左右。第四，引入先进的调速给水泵，当前大部分热电厂使用的给水泵都能实现变频运行目标，相对传统给水泵而言，可以有效降低能源消耗量，实现节能降耗目标。第五，对给水泵再循环阀进行定期检修和管理，避免受外界因素影响出现内漏问题。

结语

综上所述，热电厂在运行过程中，汽轮机发挥重要作用，能够将热量转换为电能，但由于汽轮机运行环境复杂，加上内部结构繁琐，所以在运行和检修过程中，容易受多种因素影响产生大量能耗，会在一定程度上增加热电厂运行成本。对此，本文将结合工作经验，采取行之有效的节能降耗措施对汽轮机进行改造，在保证其性能的同时减少热电厂成本支出，促进热电厂可持续发展。

参考文献

［1］葛永．给水泵汽轮机油泵连锁故障研究［Ｊ］．热力透平，2010，39（2）：141⁃143．

［2］余益民．给水泵汽轮机油系统故障原因分析及改进措施研究［Ｊ］．内燃机与配件，2018（18）：150⁃151．

［3］夏候恒宇，吴建中．小汽机油泵切换引起跳闸事故的分析及处理［Ｊ］．热力透平，2010，39（2）：138⁃140．