杜（dù）立剛/文
（東方汽輪（lún）機有限公司）
0 引言
我國出口（kǒu）型135 MW、300 MW等（děng）級汽輪發（fā）電機組（zǔ）汽輪機潤滑油係統通過製造廠不（bú）斷技術引進、試驗及分析消化，在電廠使用過程中對（duì）影響係統可靠性的薄弱環節的（de）發現以及在（zài）安裝、調試、運行過程采取相應的（de）改進措施，其在電廠使用成熟度逐漸增加。通過對係統（tǒng）設計（jì）固有可靠性提高的分析，並（bìng）接合國內試驗、使用問題及出口印度使用（yòng）問題的分析，可以為同類出口汽輪機潤滑油係統工程配套、係統（tǒng）設計、設備製造、安裝、調試、運行改進（jìn）及可靠性提（tí）高提供參（cān）考。
1 係（xì）統要求及主（zhǔ）要設備情況
1.1 潤滑油係統要求
我國出口型135 MW、300 MW等級汽輪發電機組主要采用由主油泵與射（shè）油器組成的汽輪機（jī）潤滑油係統向機組供油。主油泵由汽輪機（jī）主軸直接驅動，其出口壓力（lì）油作為射油器的動力油，1#射油器向主油泵提供吸入油源，2#射油（yóu）器（qì）出口（kǒu）油（yóu）通過冷油器後向汽輪發電機組各（gè）軸承提供潤滑油。主油（yóu）泵與射油器供油方式如圖1所示（shì）。
圖（tú）1 主油泵-射油器（射油泵）供（gòng）油方式示意圖
在機組啟動時由交流潤滑油泵向機組各軸承、盤（pán）車（chē）裝置及（jí）頂（dǐng）軸（zhóu）裝置提（tí）供潤（rùn）滑油。當機組轉速達到2 850 r/min左右時（shí），隨著轉速（sù）繼續（xù）增加，主油泵自動（dòng）切換投入運行，機組到達3 000 r/min定速穩定後（hòu）即可停運交流潤滑油泵。
當機組正常（cháng）或事故（打閘或跳閘）停機時（shí），需在汽機轉速降（jiàng）到2 850 r/min之前，啟動交流潤滑油泵，當汽（qì）機轉速降到1 200 r/min時，啟動（dòng）頂軸裝置（zhì）。如交流潤（rùn）滑油泵一旦失效，應聯動直流事故油（yóu）泵保證安全停（tíng）機。機組盤車（chē）期（qī）間（jiān），停盤（pán）車後方能停頂軸裝置和交流潤滑油泵。
1.2 射油器設備的基本情況
供油和供潤滑油射油器在結構上基本相似，主要由多孔噴嘴、擴散管、套筒、濾（lǜ）網、止逆板等組成，如圖2所示。其工作原理是（shì）壓力油通過噴嘴（zuǐ）高速噴出，在擴散管喉部形成一定的負壓，油箱內（nèi）的透平油在此壓（yā）差及（jí）高速動力油的夾帶下流入吸入室進到擴散管，通過（guò）在擴散管內動力（lì）油與吸入油充分混合，從而達到所要求的壓力值及流量值。
圖2 多孔射（shè）油器結構圖
1.3 主油泵設備的基本情況
泵軸與汽輪機主（zhǔ）軸之間采用凹（āo）凸榫對中型式的剛性聯接方（fāng）式，主油泵安裝在汽輪機的前軸承箱（xiāng）內，在汽輪機組達（dá）到額定轉速後，正常運行期（qī）間，它向整個（gè）油係統提供動力油（yóu）源，主油（yóu）泵為單級雙吸臥式離心泵。
主油泵的靜止部分主要由泵（bèng）殼、端蓋、密（mì）封環（huán）和浮動軸承等零部（bù）件組（zǔ）成，主油泵的進、出接口並排設置在主油泵下部，與（yǔ）主油泵底座（zuò）融合為一體，在泵殼各腔（qiāng）室頂部的帶（dài）孔螺塞，在（zài）機組啟動時排出各腔室中的氣體（tǐ）。主油泵的轉動（dòng）部分（fèn）主要由葉輪、泵軸、套筒、鍵等零部件組成，主油泵轉子在廠內組裝後進行動平衡（héng）試驗，保證了主油泵運行的穩定，如圖3所示。
圖3 主油泵（bèng）
2 係統設計固有可靠性的提高
2.1 射油器可（kě）靠性提高
（1）多孔射油器改善（shàn）了單孔（kǒng）射油器在運行中噪音大（dà），可靠運行範圍和安全裕度小，供油效率低的問題（tí）。多孔射油（yóu）器技術來源於西屋公司及試驗研究，圖4是試驗所得射油器特性曲線，顯示了射油器出口壓力變化與出口流量的關係，射油（yóu）器結構特性一（yī）定後，隨出口壓力增加流量減小，多孔射油器進入臨界點流量範圍比單孔射油器寬，這一點對係統運行時在潤滑及其它用油流量（liàng）發生（shēng）波動情況下保證射油器可靠運行很重（chóng）要。
圖4 射（shè）油器特性曲（qǔ）線
（2）單孔射油器改多孔射油器後，為保證到電廠的射油器性能滿足設計要（yào）求，對每一台出廠的（de）射油器均要進行廠內性能試驗，試驗發現（xiàn）同樣結構尺寸的射油器（qì）試驗性能差別較大，分析發現噴嘴噴口的R尺寸（cùn）易加工錯誤，該（gāi）R尺寸（cùn）影響噴嘴流量特性。通過加工工藝及尺寸記錄要求可保證（zhèng）每（měi）一台射油器噴嘴R尺寸準確，從而改善了同樣結構尺寸的射油器性能差別較大的問題（tí）。
2.2 主油泵可靠性提高
（1）主油泵的泵軸與汽輪機主軸之間采用凹凸榫對中（zhōng）型式的剛性聯（lián）接方式，其技術來源於日立。通過此技術對原主油泵進行改進，解決（jué）了原轉子與汽輪機轉子采用齒形聯軸器聯接運行（háng）滑移不暢，主油泵正（zhèng）、副推（tuī）力麵磨損問題。主油泵轉子以汽輪機推力軸承為定位點隨高（gāo）壓轉子膨脹和收縮，取消主油泵正（zhèng）、副推力麵。
（2）流（liú）體數值計算表（biǎo）明主油泵轉子Z大應力點出現在泵（bèng）葉輪葉片（piàn）頭部，因此製造應防止葉輪葉片頭部裂紋產生（shēng），在流體性能滿（mǎn）足的前提下，對於離心澆鑄的銅葉輪，頭部采用緩V結構對防止裂紋產生（shēng）有很好的效果。
（3）雖然流體數（shù）值計算結果表明（míng）主油泵軸受流體力不大，但也必（bì）需在安裝（zhuāng）時按照汽輪機證明書要求與高壓轉子一起調整（zhěng）軸係（xì）標高及主（zhǔ）油泵浮動軸承螺栓緊力，防止因軸係調整不當而引起主油泵（bèng）斷軸事故（gù）發（fā）生。
2.3 係統及其它設備可靠性提高
（1）油箱除用來儲存油外，還有（yǒu）從油中分離油（yóu）煙氣體（tǐ）、水分和沉澱過濾雜質（zhì）的作用。油箱體（tǐ）積一（yī）般按照油（yóu）在流動時的循（xún）環倍率來考慮。雖然設計是按照標準偏保守選擇，也發（fā）現個別（bié）電廠由於油箱油麵（miàn）以上的油管道及（jí）設（shè）備存油（yóu）量較大，啟動時油箱油位（wèi）會降到Z低油（yóu）位以（yǐ）下。如（rú）設計油箱體（tǐ）積不便增加、電力設計院布置時應考慮抬高油箱的安裝標高及（jí）對（duì）冷油器選型時考慮存油量較大管（guǎn）式冷油（yóu）器（qì）並在運行及時補（bǔ）油，防止因油位過低而引（yǐn）起斷油事（shì）故的發生。
（2）汽輪機液壓油係統普遍采用單獨（dú）的（de）高壓抗燃油（yóu）係統後，機組用油量的變化相對較平穩，這一點（diǎn）使汽輪機啟動、停機及變負荷過程中潤滑油係統運（yùn）行穩定性得以提高。
3 電廠使用問題發現及可靠性（xìng）持續改善（shàn）
潤滑（huá）油係統其固有的設計（jì）可靠性決定了其在汽輪機有效壽命期內係統可靠性不會隨使用時（shí）間延長而降低，反而通過係統首次使用發現可靠性問題及有效改善對長（zhǎng）時間（jiān）提高係統（tǒng）有效（xiào）性具有重要意義，要求機組在調試首次啟動時應全麵檢查（chá）、分步調試潤滑油係（xì）統及設備運行正常並通過（guò）規程使安裝、調試、運行要求固化，電廠啟（qǐ）動調試發現的問題有：
（1）多孔射油（yóu）器內的止逆（nì）板是射油器活動部件，對射油器正常運行影響較大，裝配及電廠安裝檢修後應保證其活（huó）動自如，電廠（chǎng）調試過程發現個別有卡澀現象（xiàng）。
（2）機組（zǔ）安裝啟動（dòng）分步調試階段還應特別注意檢查主油泵泵殼流道是否正確，防止鑄（zhù）造泵殼時芯模放反而使泵殼流道錯誤及泵殼中分麵錯位的情況發生，否則會對主油泵流量特性影響，嚴重時甚至造成起機定速過程中停交流潤滑油泵後切換到主油泵、射油器（qì）運行不成（chéng）功的問題。
（3）檢查交、直流潤（rùn）滑油（yóu）泵出口止逆門開啟、關閉無卡澀現象發生（shēng），以防止切換時係統從（cóng）此處漏油到油（yóu）箱，造成主油泵進口及係統（tǒng）流量不足。
（4）油（yóu）係統的使用儀表及傳感器應定期檢定；係統壓力及聯（lián）動信號邏輯設置、取樣、安裝正（zhèng）確，防止係統DCS聯（lián）鎖壓力開關因取樣（yàng）安裝錯誤而引起交、直流油泵動作時間（jiān）延遲，油箱油位低交、直流潤滑油泵啟動條件不許（xǔ）可錯誤（wù）邏輯的設置，交、直流油泵集控室緊急啟動按鈕邏輯未設置，直流（liú）事故油泵啟動未與甩廠用電聯（lián）鎖等（děng）錯誤的（de）熱工（gōng）問題發生。
4 印度某電廠極端使用條件下對（duì）係統可（kě）靠性驗證
4.1 印（yìn）度某電廠事故情況
印度某電廠4台135 MW機組為（wéi）同一（yī）潤滑油係統設計（jì），4台機同時（shí）甩廠用電事（shì）故停機，各機組直流油泵啟（qǐ）動後，其中1#、2#、3#機（jī）正常停（tíng）機。4#機直流事（shì）故油泵啟動（dòng）油（yóu）壓有延遲現象，各瓦不同程度磨損，其中5瓦尤（yóu）為嚴重，巴（bā）氏合金幾（jǐ）乎全部磨掉（diào），根據巴氏合金磨損程（chéng）度更換2瓦，3瓦和（hé）5瓦。
4.2 排除直流事故油泵啟動油壓有延遲是（shì）油泵本身（shēn）問題的分析、試驗
（1）該電廠電網不穩定頻繁甩廠用電，幾次甩廠用電1#、2#、3#機（jī）均能正常停機，沒有（yǒu）發生燒瓦現象，說明（míng）係統（tǒng）設計是可靠的。但檢查直流事故油（yóu）泵控製邏（luó）輯也發現其啟動未（wèi）與甩廠（chǎng）用電聯動，存在一定安（ān）全隱患。
（2）為（wéi）確保機組正常運行，防止下一次甩廠用（yòng）電時斷（duàn）油事故（gù）發生，利用4#機在更（gèng）換軸（zhóu）瓦後機組啟動前的（de）時間（jiān）段進行直流事故油（yóu）泵開啟試驗，試驗表明直流事故油泵從啟動到Z高（gāo）油壓建立大約1 min，分（fèn）析認為直（zhí）流事故油泵的啟動時間能滿足緊急停機惰走不斷油的要求。
4.3 機組再次啟動甩廠用電驗證
直流事故（gù）油泵控製（zhì）邏輯與甩廠用電聯動（dòng），機組正常運行（háng）再一次甩廠（chǎng）用電，直流事故油泵1 min正常建立油壓。轉速497 r/min，5瓦瓦溫從65℃突然開始上升，當瓦溫達到Z高106℃時轉速134 r/min，5瓦再一次發生了燒瓦。經分析屬低速碾瓦，與直流事故油（yóu）泵啟（qǐ）動因素（sù）無關（guān），產（chǎn）生原因為損傷軸（zhóu）頸（jǐng）未恢複，油（yóu）係統清（qīng）潔度（dù）差，清理油箱發現M14螺母（mǔ）、Φ14墊片各（gè）一個，約20顆大小不等的金屬、石塊等雜物。軸頸修複、清潔度達標後問題消除（chú），係統能（néng）滿足極端使用條件安全（quán）停機要求。
5 結論及建議（yì）
（1）我國出口135 MW、300 MW等級汽輪發電機組潤滑油係統設計固有可（kě）靠性能滿足電（diàn）廠（chǎng）安全運行要求；係統可靠性提高是不斷發現（xiàn）問題及改進問題的過程，隨使用環境、使用條件變化而變化。
（2）係統工程配套、係統設計、設備製（zhì）造、安裝、調試、運行等階段應按照科學的程（chéng）序及規律行事；對分析得到的問題（tí）原因應在技術（shù）上、組織上采取相應的（de）改進措施並驗證其效果（guǒ）。
參考（kǎo）文（wén）獻
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(來源：汽機監督)
