机械研究与应用杂志汽轮机润滑油压低故障分析及处理

　　机械研究与应用杂志是甘肃省科学技术厅主管，甘肃省机械科学研究院主办的科技期刊，国内外公开发行。主要栏目有工业机械、农业机械两大类，设有决策与指导、市场评述、行业动态、应用研究、设计与计算、计算机应用、市场与管理、工艺改进、检测技术、 四新成果、科技兴企、使用与维修、农机化、综述、信息动态等20多个栏目。 
　　摘要：文章研究的汽轮机组投入运行后状态平稳，但其主轴承润滑油压低，会产生严重的安全隐患。文章以此问题为研究切入点，公司组织专业技术人员逐一排查润滑油系统的主油泵、射油器、逆止门、节流孔等部件，确定了问题所在，最终通过旋转逆止门限位杆1440°的方式进行处理，解决了汽轮机润滑油压低的故障。

　　关键词：汽轮机,润滑油压,主油泵,射油器,逆止门,节流孔

　　1 润滑油系统概述

　　汽轮机组在运作中需要配置润滑油系统，其用途是体现在为各个机组轴承提供优质足量的润滑油，用以促进轴承的润滑效果和冷作处理，在此过程中能够给调节保护系统供给压力油，维护该系统正常操作，除此之外，当机组启动或者停机时为顶轴装置和盘车装置提供所需油量。轮机安全工作需要借助于润滑油系统的正常运作，假如在润滑油系统中突然出现故障，就算时间非常短暂，也会造成轴承烧瓦现象，这会导致事故的出现。同时需要注意的是，调节系统会因油流中断丧失压力而不能有效运作，这会使汽轮机无法被控制，这种情况将会产生更加严重的后果。所以，需要持续为轴承组件和调节系统提供相宜压力和适合温度的高质量润滑油。

　　2 润滑油系统的工作原理

　　润滑油系统具有封闭的内循环体系，在各种工作情况下，会向任何机组轴承和其他装置持续提供足量和适温的润滑油。在正常工作情况下，通过主轴的驱动，主油泵把润滑油从润滑油箱中抽取出来，部分润滑油进入到#2射油器，当通过入口时会出现负压状态，之后会将润滑油注入到#1射油器，再由其导入到主油泵进口，这样会保障其入口不会出现断油的状况。还有少量的润滑油会进入到顶轴油系统。一小部分压力油会通过逆止阀，然后进入到前轴承箱内手动脱扣装置以及机械超速脱扣装置，成为发电机氢密封备用储油。当设备启动或者停机时，在交流润滑油泵的作用下，油系统会为各个轴承提供所需用油，在此过程中会借助于节流孔板的运作为主油泵入口提供油。机组处于运行状态时，如果润滑油压降低于0.08MPa(g)时会出现报警，当其低于0.076～0.083MPa(g)会出现交流润滑油泵联动现象，当其低于0.069～0.076MPa(g)时会出现直流润滑油泵联动现象，此时投盘车停机，当低于0.03MPa时停盘车。

　　3 润滑油系统组成

　　润滑油系统涵盖着几个部件构成，分别是主油泵、主油箱(集装油箱)、射油器(#1和#2)、交流润滑油泵、直流润滑油泵和冷油器等。主油泵供给整个润滑油系统的油量，它的出口油管在油箱内，油箱内油管将其分为两个通路：其中一个通路经过固定节流孔为发电机提供备用油，同时供给汽轮机紧急安保装置;另一个通路进入到两个射油器中，成为设备运作的动力油。

　　3.1 主油泵

　　主油泵选择单级双吸离心式油泵，它与汽轮机主轴连接，汽轮机转子直接驱动主油泵，它被装配在前轴承箱中，用以向射油器提供动力油。主油泵无法自吸油，所以当设备启动或者停机时需要交流油泵供给0.098MPa的油，用以保障不会出现断油的状态。

　　3.2 集装油箱(主油箱)

　　油箱容量为50立方米，在油箱顶端装配着直流电动机、交流电动机、2个排烟风机(配有电机)、高压密封油泵以及油位计等附件。油箱里面装配着主油泵出口逆止阀和节流孔板、高压泵出口逆止阀和溢流阀、射油器以及射油器出口的可调控逆止阀、交流润滑油泵和直流润滑油泵以及其吸入口的过滤网(能够有效防止杂物进入到内部，同样的道理体现在内部回油槽中的过滤网)、2个浸没式电加热器;在油箱侧部装配有净化装置、温控器以及冷油器出口接管等。

　　3.3 射油器

　　射油器是低效率喷射泵，装配在油箱内部，共为两种类型，分别是#1射油器和#2射油器。当机组转速快达到额定值时，从主油泵出来的高压油进入到这两种射油器中;进入到#1射油器的润滑油会注入到主油泵进口，这会持续提供可以保障主油泵运行的油量，不会出现断油的情况。进入到#2射油器的润滑油通过喷嘴，会在其出口和扩散管喉部中产生低压状态，它能够有效吸走油箱内的油，它会混合喷嘴出口处的油，当其进入到扩散管后，因为内部出现速度变慢的状态，所以能有回流一部分压力，然后油会在扩散管出口排出来，通过冷油器后注入到各个机组轴承。在射油器入口处配置有底盘以及过滤网，在射油器出口管道中有一个可调节逆止阀，能够有效地调整轴承入口油压。

　　3.4 交流润滑油泵

　　交流润滑油泵是由交流电动机驱动的立式离心泵，在油箱顶部被垂直安装。选择固定式联轴器的方式将电机和泵相结合，把油泵放置在油箱的最底端，它可以随时工作，在机组启动、停止或者检修时会由油泵提供润滑油。在平时工作时，当主油泵出现故障时，交流润滑油泵将会承担备用油泵的任务。在交流润滑油泵启动中，它要在盘车前进行工作，当主油泵正常运作后停止工作。机组停止或存在故障时，只要轴承油压低于0.076～0.082MPa时，将会自动启动交流润滑油泵。当油压达到所需值时，要关闭交流润滑油泵。如果该泵不能够自动关闭，需要通过手动的方式将其关闭。

　　3.5 直流润滑油泵

　　直流润滑油泵是由直流电动机驱动的立式单级离心泵，在油箱顶部被垂直安装，将油泵放置在油箱的最低端。直流润滑油泵选择的是直流电机驱动的方式，其自启动油压继电器预定值小于交流润滑油泵，除此之外二者用途和结构类同。实际上可以将直流润滑油泵看作是交流润滑油泵的备用品，当交流电源出现故障或者中断时，此时直流润滑泵开始运作。直流润滑油泵有1个压力开关，当轴承油压低于0.069～0.076MPa时会被启动。当油压达到正常值时可以通过手动的方式将该泵关闭。

　　3.6 冷油器及换向阀(六通阀) 　　机组在运作过程中，需要保持轴承温度在43℃～49℃之间，在润滑油系统中配备着2个冷油器，其中1个作为备用。这两个冷油器中共用一个换向阀，可以通过操作它来选择使用的冷油器。同时配有1只旁通阀，使用连通管可以让备用的冷油器注满油，当工作中的冷油器中断时可以马上使用备用冷油器。

　　4 造成机组润滑油压低的原因

　　(1)主油泵出现故障;(2)系统管道出现漏油;(3)交流油泵出口逆止门未密封;(4)直流油泵出口逆止门未密封;(5)#1、#2射油器工作出现故障;(6)#1、#2射油器出口逆止门不能工作;(7)六通阀不能工作;(8)冷油器出现内漏等。

　　5 分析

　　参考上面分析的内容，先要查看主油泵、交流润滑油泵、直流润滑油泵各自运作时的压力表值。经过测试我们发现，机组正常运作的转速为3000r/m，此时润滑油压值为0.098～0.112MPa之间，证明主油泵工作正常，以此排出它产生故障的因素。独立运作交流润滑油泵时，润滑油通过冷油器直接注入到各个轴承，没有经过射油器，此时油压值为0.113MPa，这在正常范围内，表明在交流润滑油泵工作时，没有出现润滑油回流的现象，这说明直流润滑油泵以及#2射油器的逆止门密封性能较好。独立运作直流润滑油泵时，润滑通过冷油器直接注入到各个轴承，也没有经过射油器，此时油压值在0.12MPa，这在正常范围内，表明直流润滑油泵在工作时，没有出现润滑油回流的现象，说明交流润滑油泵以及#2射油器的逆止门封密性较好。同时运作交流润滑油泵和直流润滑油泵时，此时油压值为0.143MPa，这在正常范围内。

　　通过上面的分析，可以了解到，系统设备的工作状态良好，各个逆止门具有较好的封闭性，在运作中未出现回流润滑油的现象。不过，当两个射油器工作不正常或者其出口逆止门开放度小时，将会出现润滑油节流问题，导致产生油压改变的现象。

　　6 检查

　　6.1 冷油器检查

　　对冷油器进行加压的试验，如果冷油器没有出现气压泄露的问题或相关现象，这就表明冷油器工作处于正常状态。

　　6.2 内部油管线路检查

　　先将润滑油箱打开，检测其是否存在泄露等问题，如果没有出现相关现象，这就表明内部油管线路工作处于正常状态。

　　6.3 射油器检查

　　先对射油器内部从扩散管出口到喷嘴出口的高度以及对应的五个喷嘴口径的高度进行测量，它们会对润滑油压数值产生相应的影响，这两个数值通常是出厂设计值，不会发生相应的改变，设备的相关部件没有出现松动的问题，在射油器入口处的滤网没有杂质存在，这是干净的状态，进而也排除了射油器存在故障的可能。

　　6.4 射油器出口逆止门检查

　　对射油器出口逆止门进行拆卸处理，将会发现此门具有可调性，在逆止斜门的上方存在一个可旋转的螺丝杆，借助于它的操作能够对射油器出口逆止门进行控制，可以有效调节润滑油流量和对应的压力，在此可以将其命名为“逆止门限位杆”。对其进行初步判断，能够明晰问题是出现在此处，在基建的最初阶段，因为对其没有进行有效的调整，造成系统存在着节流的现象，进而导致油压下降的状态出现。在处理的过程中把逆止门限位杆旋转1040°，这会增大逆止门的开度和管道的流通面积。这会有利于润滑油系统的恢复和启动，当整个机组能够达到3000r/m的转速时，这会让主油泵达到正常工作的状态，此时润滑油压达到0.12MPa。这会满足机组正常运行时的油压需求。射油器可调逆止门工作时的位置以及关闭时的位置示意图如下所示。

　　图1 射油器可调逆止门工作示意图

　　7 结语

　　本文重点研究和分析机组润滑油压低状态时产生的问题以及分析问题产生的原因，并在此基础上寻找有效的解决方案。通过细致的分析能够对机组工作时状态有一个更好的理解，这也会促进我们对其润滑油系统工作原理以及设备性能进行深入掌握。本文以600MW机组润滑油压低时存在的状态进行案例分析，并对该系统存在的故障进行逐一排查和症状分析，能够对其给出准确的分析和判断，进而能够了解系统稳定性以及在此基础上的可控性能。在对整体设备进行各种整修过程中，我们既可以了解由于润滑油压不稳或者偏低对设备产生的负面影响，这也会利于对设备进行相应的检查和维护，也是可以达到有效的预防效果，能够保障润滑油系统工作的有效性、稳定性，从而对整个设备的工作和运行带来更有效果的维护。

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