发电厂汽轮机润滑油系统设计过程中存在的问题分析

发电厂汽轮机润滑油系统设计过程中存在的问题分析
摘要：本文主要对我国发电厂汽轮机润滑油系统设计过程中存在的问题进行了分析。

文中先简单探讨了我国汽轮机润滑油系统发展情况以及现状，接着详细介绍了当前我国发电厂汽轮机润滑油系统设计的主要结构，最后，对汽轮机润滑油系统设计过程中应该注意的问题进行了详细分析。

关键字：汽轮机组、润滑油系统、发电厂、系统设计
汽轮机润滑油系统是汽轮机组最重要的功能系统之一，主要作用是保证汽轮机组轴承润滑用油和冷却用油的及时供应，保证汽轮机组正常运行。

汽轮机润滑油系统的组成主要包括润滑油主油箱、注油器、冷油器、主油泵、交流电动辅助油泵、直流事故油泵、顶轴装置、油烟分离装置和净油装置。

其中任何一个部分出现问题都会对汽轮机组的正常运行造成影响，所以，在对汽轮机润滑油系统进行设计时，一定要充分考虑汽轮机组实际运行情况，按照严格的设计要求对汽轮机润滑油系统进行设计，尽可能避免其在实际运行过程中出现问题。

一、我国发电厂汽轮机润滑油系统设计的发展情况
最早的时候，由于受到技术方面的限制，我国发电厂汽轮机组一直都是小功率，所以对于汽轮机润滑油系统的设计也比较简单，只需要一台电动油泵或者是直接使用与主轴承连接在一起的齿轮泵或者螺杆泵就可以完成整个汽轮机组润滑油以及冷却用油的供应，并且由于电动油泵是由电动机直接带动，所以使用电动油泵能够让供油系统在机组整个运行过程中时刻保证润滑油的提供；而使用齿轮泵或者是螺杆泵，能够让汽轮机润滑油系统自身具有超强的吸收能力，可以直接从主油箱中吸油而且不受发动机转速影响，只要汽轮机还在运转，就能继续为润滑油系统供油[1]。

因此，以上方法本身具有极高稳定性，能够保证汽轮机组的稳定运行。

但是后来，随着我国经济快速发展以及人们生活水平的提高，对于电力需求也变得越来越大，我国不得不开始引进以及自主研发大功率的汽轮机组，而汽轮机组功率的增大，以往结构设计都很简单的润滑油系统就满足不远汽轮机运行的需要，我国也开始对汽轮机润滑油系统进行重新研发设计，设计出了结构更加复杂，功能更加强大的新型润滑油系统。

二、我国发电厂汽轮机润滑油系统设计现状分析
经过多年发展，截止到目前，在我国绝大多数发电厂中，300MW 及以上容量汽轮机组已经成为发电的主力，所以我国汽轮机润滑油系统的设计，也主要是以300WM 汽轮机组润滑油系统为重点进行研发设计的，其系统结构主要包括作为系统运行基础的润滑油主油箱、注油器和冷油器，支持系统稳定运行的主油泵、交流电动辅助油泵和直流事故油泵，还有作为辅助设备存在的顶轴装置、油烟分离装置和净油装置[2]。

系统正常运行时，先由主油泵将其自身出口压力油注入主油箱，然后主油箱会通过内部油管路将油分为两部分，一部分作为汽轮机组高压备用氢密封油的同时为汽轮机机械超速危急遮断装置供油；另一部分则进入注油器，成为射流动力油。

而成为注油器中的射流动力油，也会接着被分成三部分，
一部分作为润滑油，经冷油器输送到各个轴承；一部分作为主油泵进口油；一部分作为汽轮机低压备用氢密封油。

虽然到目前为止，我国自主设计的汽轮机润滑油系统已经越来越适合大功率汽轮机组，但在实际运行过程中，还会发现一些设计上存在的问题，影响着汽轮机组正常运行。

三、发电厂汽轮机润滑油系统的设计
基于上文介绍的汽轮机润滑油系统组成之上，再次对汽轮机润滑油系统的设计进行探讨，如图1所示，即为当前汽轮机润滑油系统设计的模型。

从图中不难看出，该系统结构运行主要过程是先通过交流润滑油泵将主油箱中的油输送到冷油器，然后在冷油器中经过一定处理之后接着输送到过滤器中，最后达到轴承供油总管，为轴承提供所需要的润滑油以及冷却用油，保证汽轮机组的正常运行。

同时，通过润滑泵结构不难看出，为了保证供油系统正常工作，不影响汽轮机组运行，在设计润滑泵这一结构时，充分考虑了系统故障问题的解决办法，如果在润滑油系统工作中，交流润滑油泵A出现了问题，系统就会自动启动交流润滑油泵B，而一旦两个交流润滑油泵都出现问题，系统则会根据系统需要直接启动危急直流油泵，继续从主油箱中抽取油输送到冷油器中，维持系统持续运作[3]。

在当前润滑油系统设计中，主油泵大多选择蜗壳型离心泵，并将其安装在汽轮机组前轴承箱外伸轴承上，通过射油器和安装在厂房地面汽轮机组前的主油箱连接起来，一般情况下，主油箱顶部都会焊接一块顶板，然后将润滑油泵、排烟装置以及油位控制开关灯相关设备安装在顶板之上，这样，既可以保证相关设备尤其是润滑油泵和油位控制开关与主油箱直接相连提高自身工作效率，又可以保证主油箱箱体不受到损伤。

除此之外，在对各相关设备的安装设计时也需要注意，保证本身安装的合理性，避免因为安装设计不当而影响整个系统正常运行。

比如，在对两个交流润滑油泵进行安装时，就应该将其垂直安装在顶板之上，这样，其底部的滤网才能够直接跟主油箱接触，保证其自身吸油效率，并按照设计过程将吸收的油继续泵给冷油器，再由冷油器接着输送到过滤器中，最后达到为轴承提供所需要的润滑油以及冷却用油的轴承供油总管，同时，为了防止系统中发生油逆流事故，还要在润滑油泵出口安装翻板式止逆阀阀门，在润滑油泵控制室中安装三位控制开关以及压力开关对系统进行控制；跟润滑油泵的安装不同，氢密封备用油泵的安装应该水平安装在主油箱顶板上，这样可以方便氢密封备用油泵在汽轮机组启动以及停机期间为汽轮机机械超速危急遮断装置供油，同时为汽轮机组氢密封系统提供高压氢密封备用油。

四、汽轮机润滑油系统设计过程中应该注意的问题
1、合理选择阀门垫片
阀门垫片的选择十分重要，因为它不仅关系到汽轮机润滑油系统运行的可靠
性和稳定性，还关系到系统运行的安全性，所以，为了保证设计人员在对汽轮机润滑油系统进行设计时能够合理选择阀门垫片，我国特意在《防止电力生产重大事故的25项重点要求》中明确规定，汽轮机润滑油系统设计过程中，管道法兰连接垫片严禁使用塑料、橡胶等易燃材质，应该使用耐油性、耐热性高的非易燃材料作为垫片。

因此，在对汽轮机润滑油系统进行设计的过程中，应当根据规定合理选择阀门垫片，避免系统运行出现安全隐患。

2、系统净化和过滤装置
当前对于汽轮机润滑油系统中净化和过滤装置的设计大多选择使用Y型过滤器，而针对Y型过滤器自身特点，对于过滤材料的选择也提出了一定要求，首先，过滤器滤芯不能选择磨损率高的材料，应该选择如不锈钢一类耐磨损材料，尽可能提高过滤器的使用寿命；其次，由于过滤器在经过长期工作之后会积累下大量的杂质，所以，为了方便这些杂质的清除，Y型过滤器开口应该朝下[4]。

3、管道法兰和支吊架的设计
管道法兰和支吊架设计所需要注意的主要问题就是对安全事故尤其是火灾的防范，首先，在对管道法兰的设计中，除了要选择高耐油性、耐热性的垫片之外，管道法兰自身应该内外烧焊，在机头下部或者是高温蒸汽管道口位置要设计止口法兰，高温部件附近的法兰还应该安装罩壳等散热装置；其次，在对汽轮机润滑油系统管道支吊架结构进行设计时，为了方便后期系统运行过程中对支吊架的检修维护，应该采用管夹式结构而不是直接焊接吊板，以避免因为需要对支吊架进行焊接而引发火灾事故。

4、主油箱的设计
主油箱的设计主要需要注意的地方是故障排油装置的设置，其侧重点分别在事故排油管径设计以及事故排油报警装置设计。

事故排油管径应该满足汽轮机在出现故障排油时，即使转子惰走也要保证润滑油的提供，否则，当主油箱内油位低于汽动油的泵进口油时，系统就不能及时停止运行，小汽轮机就会发生空载，汽动油泵转速就会升高，叶片就可能会飞出，损坏系统设备以及造成压力油泄漏，极为容易引发火灾事故，危害极大。

事故排油报警装置的设置，主要作用就是当系统事故排油时，提醒工作人员及时作出相应处理，避免火灾事故的发生。

在设计上汽轮机正常排油时间应该比停机后惰走时间长1min左右，同时，还要在油箱上设置液位报警器，只要油箱内液位与正常值不相符就立即发出警报，提示工作人员及时作出应急处理，保证系统安全运行。

结束语：
跟其他发达国家相比，我国汽轮机润滑油系统设计的发展刚刚起步，所以，在实际运行中难免还会存在一些问题，影响系统的稳定运行或者是留下一些安全隐患。

但是随着人们意识到设计过程中所存在的问题，并在结合汽轮机实际运行情况下不断改进和优化汽轮机润滑油系统的设计，相信我国汽轮机润滑油系统一
定会变得越来越完善，赶上甚至超越世界一流水平。

参考文献：
[1] 白志刚.浅谈发电厂汽轮机润滑油系统设计[J].能源与节能，2011（6）
[2] 王咸洪.汽轮机润滑油系统异常的原因分析及对策[J]. 科技信息，2010（23）
[3] 陈浩.汽轮机润滑油泵故障的分析和处理[J].浙江电力，2010（7）
[4] 王战会.汽轮机润滑油系统的常见问题及防范措施[J]. 科技风，2012（14）。