600MW汽轮机润滑油系统油涡轮故障的原因分析及处理

油涡轮提供动力油。 油涡轮由喷嘴隔板和叶轮组成，利用主油泵来
的高压油驱动油涡轮，同时将高压油转化为低压油， 对汽轮发电机组各轴承供润滑油。油涡轮本体的附 属设备有油涡轮入口节流阀、旁通阀和出口溢流阀。 为方便油涡轮检修，在油涡轮上设置了上端盖，上端 盖断面有 3 个耐油橡胶石棉纸板垫子，分别位于油 涡轮入口 节 流 阀 后、旁 通 阀 后 和 油 涡 轮 出 口 溢 流 阀前。
表 1 9 月 19 日开机过程中油涡轮系统参数
汽轮机转速 / （ r·min － 1 ）
3 000
盘车
高压启动 油泵状态
运行 停运 运行
润滑辅助油 高压启动油 油涡轮入口 油涡轮出口 升压泵出口 泵电流 / A 泵电流 / A 油压 / MPa 油压 / MPa 油压 / MPa
6Baidu Nhomakorabea． 0 88． 0 83． 7
（ 3） 故障排查经过。 2010 － 09 － 19 T 09： 00，在汽机检修时，揭开 #5 机组主油箱人孔盖板，发现主油箱油面不平静，有油 在翻滚，与以前大不一样，专业技术人员分析认为是 油涡轮和升压泵进出口法兰盘的垫子破损。 12： 00，运行人员按检修方案要求，将 #5 机组主 油箱的油部分倒至储油箱，主油箱油位从 1 120 mm 降至 930 mm，维护人员揭开主油箱人孔盖板，发现 主油箱内的油涡轮入口法兰盘的垫子破损，大量漏 油 ，造成油涡轮供油不足，致使油涡轮转速、升压泵
3 #5 机组润滑油油压下降的原因分析
#5 机组汽轮机转速为 3 000 r / min 时，停运高压 启动油泵，在润滑油系统中，油涡轮入口、出口及升 压泵出口油压均反映油压下降，但主油箱油位没有 变化（ 正常） ，说明润滑油系统没有对外泄漏。现场 检查确认汽轮机各轴承油挡及其进回油管、发电机 密封油系统没有漏油现象，排除了润滑油系统外漏 引起润滑油油压下降的可能。
60． 7 0． 0 45． 8
1． 439 0． 193 0． 274
0． 361 0． 300 0． 289
0． 248 0． 077 0． 293
润滑油油 压 / MPa 0． 346 0． 206 0． 277
表 2 7 月 12 日开机过程中油涡轮系统参数
汽轮机转速 / （ r·min － 1 ）
3 000
盘车
高压启动 油泵状态
运行 停运 运行
润滑辅助油 高压启动油 油涡轮入口 油涡轮出口 升压泵出口 泵电流 / A 泵电流 / A 油压 / MPa 油压 / MPa 油压 / MPa
59． 0
55． 7
1． 502
0． 361
0． 261
0． 0
0． 0
1． 395
0． 327
0． 186
升压泵是油涡轮驱动的油泵，从主油箱吸油，升 压后为主油泵提供吸入油。油泵浸在主油箱中，升 压泵入口设有滤网。
交流电 动 机 驱 动 离 心 泵，在 汽 轮 机 转 速 小 于 2 850 r / min 时，辅助油泵向轴承供给润滑油。
交流电动机驱动油泵，当机组启动、停机而导致 升压泵不能正常运行时，高压启动油泵运行并向主 油泵供油。 1． 4 主油泵入口油源为油涡轮升压泵和高压启动 油泵
第 33 卷 第 11 期 2011 年 11 月
华电技术 Huadian Technology
Vol． 33 No． 11 Nov． 2011
600 MW 汽轮机润滑油系统油涡轮故障的 原因分析及处理
付杰
（ 四川广安发电有限责任公司，四川 广安 638017）
摘 要：四川广安发电有限责任公司 600 MW 机组在开机过程中，汽轮机润滑油系统油涡轮升压泵故障引起主油泵工作
查阅历史趋势资料得知，2010 年 7 月 12 日，#5 机组润滑油系统未故障前最后一次开机过程中，汽 轮机盘车和转速达 3 000 r / min 时，停运高压启动油 泵前、后油涡轮系统参数见表 2。
比较表 1 和表 2 可知，在 #5 机组开机及汽轮机 盘车状态，辅助油泵和高压启动油泵均运行时，油涡 轮入口、出口油压下和升压泵出口油压下降不明显， 无法判 断 油 涡 轮 工 作 异 常。汽 轮 机 转 速 为 3 000
（ 2） 完善运行管理。新投运机组及大修、技术
此时，汽轮机缸温因机组冲转暖机已达到 300 改造后的设备初次投运时，应建立设备第 1 次投运
℃ ，盘车不能停运。要处理主油箱内涡轮油入口法 时的原始运行数据库并公布给运行人员，使运行人
兰盘的垫子破损，必须等到汽轮机缸温降至 150 ℃ 以下，停运盘车，停运润滑油系统，对主油箱倒油后， 检修人员进入主油箱，吊开油涡轮上端盖，才能实施 检修。
在机组启、停机过程中，汽轮机转速低于 2 850 r / min 时，主油泵出口油压低，油涡轮转速低，升压 泵出口油压低，为了确保主油泵入口油压，必须运行 高压启动油泵为主油泵入口提供油源，同时驱赶主 油泵及其出入口管道的空气，防止主油泵气蚀。
2 #5 机组润滑油油压下降的异常现象
2010 － 09 － 19 T 08： 47，#5 机组根据电网的要
旁路系统由 1 个旁通阀将工作油系统节流阀后 与叶轮后连接起来，相当于油涡轮旁路，主要作用是 平衡润滑系统与供油系统。同时在油涡轮排油部分 安装有溢流阀，主要作用是稳定润滑油母管压力。 1． 3 各油泵的作用
主油泵由汽轮机主轴驱动，位于前轴承箱中，向
收稿日期：2011 － 05 － 09； 修回日期：2011 － 06 － 21
第 11 期
付杰： 600 MW 汽轮机润滑油系统油涡轮故障的原因分析及处理
·45·
求启动，在汽轮机升速至额定转速 3 000 r / min 时，按 运行规程规定停运高压启动油泵后，油涡轮入口油 压从正常的 1． 400 MPa 快速降至 0． 193 MPa，升压泵 出口油压从正常的 0． 180 MPa 下降至 0． 067 MPa，油 涡轮出口 油 压 从 正 常 的 0． 320 MPa 下 降 至 0． 245 MPa，无法维持 正 常 油 压，高 压 启 动 油 泵 联 动，无 法 停运。
为满足汽轮机启动、停机或危急状态下的需要，该 机润滑油系统设置 1 台交流电动机驱动的高压启动油 泵、1 台交流电动机驱动的润滑辅助油泵及 1 台小型直 流电动机驱动直流事故油泵，以形成轴承润滑油。
1 #5 机组润滑油系统
1． 1 供油系统 供油系统由主油泵、节流阀、滤网、油涡轮、升压
泵、溢流阀和轴承组成，主要作用是维持主油泵正常 工作和供给机组润滑油。 1． 2 旁路系统
83． 0
45． 2
0． 290
0． 291
0． 298
润滑油油 压 / MPa 0． 357 0． 297 0． 282
·46·
华电技术
第 33 卷
转速及升压泵出口油压降低，反过来又使主油泵出 机组开机过程中，汽轮机转速为 3 000 r / min 时，应全
口油压、油涡轮入口油压降低，导致高压启动油泵负 面检查润滑油油涡轮各参数，当其与历史数据一致
荷偏大，电流增大。高压启动油泵停运，导致油涡轮 时，才能停高压启动油泵和辅助油泵； 要先停运高压
入口油压、升压泵出口油压迅速下降，高压启动油泵 联动，无法停运。
油涡轮出口油压下降不明显，是因为辅助油泵 没有停运，确保了润滑油母管油压。
启动油泵，检查油涡轮入口、出口、升压泵出口油压 正常，再停辅助油泵，检查润滑油母管压力正常，以 确保不发生断油烧瓦事故。
机组 在 正 常 运 行 中，汽 轮 机 转 速 大 于 2 850 r / min 时，主油泵出口油压高，油涡轮转速高，升压 泵出口油压高，能保证主油泵入口油压，此时停运高 压启动 油 泵。运 行 规 程 规 定，在 汽 轮 机 转 速 达 到 3 000 r / min 时，停运高压启动油泵和辅助油泵。
不正常、润滑油压低、机组开机被迫中断。分析了产生上述问题的原因，提出了防范措施，供处理类似问题时参考。
关键词：油涡轮； 油压； 分析； 措施
中图分类号：TK 418． 9
文献标志码：B
文章编号：1674 － 1951（2011）11 － 0044 － 03
0 引言
四川广安发电有限责任公司（ 以下简称广安电 厂） 三期 2 × 600 MW 机组采用东方汽轮机厂生产的 N600 － 16． 7 /538 /538 － 1 型汽轮机。600 MW 汽轮 机润滑系统是由主油泵辅助油泵、节流阀、滤网、溢 流阀、旁通阀、油涡轮、升压泵及轴承组成，主要作用 是供给汽轮机各轴承润滑油。该润滑油系统采用油 涡轮升压泵为供油装置。油涡轮升压泵作为润滑油 系统的主要设备，为主油泵供油的同时将高压油转 化为低压油，对汽轮发电机组各轴承供油以润滑轴 承。因此，该 600 MW 汽轮发电机组润滑系统的可 靠性主要取决于主油泵与油涡轮升压泵的可靠性。
停运高压启动油泵前后油涡轮系统参数恢复正常 （ 具体参数见表 3） 。
表 3 9 月 27 日油涡轮系统参数
（ 6） 要持续加强安装质量、检修质量管理，严格 “三级验收”标准，确保应修必修，修必修好。
状态
高压启动 油泵电 流/A
油涡轮入 口 油 压/ MPa
升压泵出 口 油 压/ MPa
员都掌握设备历史参数值，以便及时比对，在发现设 备运行异常时做出正确判断； 应避免仅因为设备运 行参数小于其额定值，就主观判断设备正常。
（ 3） 确认主油泵、油涡轮及其升压泵工作失常，
5 #5 机组油涡轮入口法兰盘垫子检查处理情况
2010 年 9 月 26 日，#5 机 组 汽 轮 机 缸 温 降 至 126 ℃ ，停运盘车及顶轴油系统后，停运润 滑 油 系 统，运行人员将主油箱的油全部倒至储油箱后，检修 人员进入主油箱，检查处理油涡轮升压泵及其附属 设备，对油涡轮升压泵法兰盘的 3 个耐油橡胶石棉 纸板的垫子全部更换为聚四氟乙烯垫子并对法兰盘 的固定螺栓重新调整紧固。
2010 年 9 月 27 日，#5 机组润滑油系统油涡轮 入口法兰 盘 的 垫 子 更 换 后，启 运 润 滑 油 系 统 正 常。 机组开机，#5 机组汽轮机转速为 3 000 r / min 时，在
应启动辅助油泵、高压启动油泵，主油泵或油涡轮泵 工作严重失常，应故障停机，确保汽轮机安全，严防 汽轮机烧瓦。
（ 4） #5 机组从 2006 年投产至今，未安排过关于 油涡轮升压泵检修工作。建议结合机组大、小修，适 时对油涡轮升压泵等润滑油系统设备进行检查，特 别是直接威胁机组安全的用法兰联接的管道法兰盘 的垫子、滤网等易老化、易损坏的设备应列入重点检 查项目，定期更换。
（ 5） 对润滑油等油系统法兰盘的垫子、阀门安 装必须严格按“二十五项重点要求”认真落实。
4 #5 机组润滑油系统故障排查
润滑油系统出现故障后，发电部、维护部、生产 部有关 专 业 技 术 人 员 立 即 对 故 障 进 行 了 分 析 和 排查。
（ 1） 汽机专业技术人员检查汽轮机前箱，倾听 主油泵声音正常，检查主油泵两侧口环喷油没有增 大，与历史数据相比正常，说明主油泵工作正常。
（ 2） 汽机专业技术人员检查汽轮机主油箱，倾 听声油箱内声音沉闷，但无动、静摩擦声音，结合高 压启动油泵电流增大 5 A 的现象，估计油涡轮和升 压泵进出口法兰盘的垫子破损，导致高压启动油泵 负荷偏大，电流增大。
查阅历史趋势资料发现，9 月 19 日在开机过程 中，#5 机组汽轮机盘车和 3 000 r / min 时，停运高压 启动油泵前后油涡轮系统参数见表 1。
09： 45 向四川省电力调度中心汇报，#5 机组润 滑油系统故障，汽轮机打闸，锅炉熄火，停机消缺。
机组停机 10 d，等待汽轮机缸温从 300 ℃ 下降 至 126 ℃ ，停运润滑油系统，更换油涡轮入口法兰盘 垫子后，机组重新开机，运行正常。
r / min 且高压启动油泵运行时，9 月 19 日的油涡轮 出口油压正常，但油涡轮入口和升压泵出口油压下 降较明显，而且高压启动油泵电流增大了 5 A。其原 因如下： 主油泵故障，主油泵打不起油压； 升压泵故 障，致使主油泵入口供油油压低； 升压泵至主油泵的 油管道法兰垫子破损漏油，致使主油泵入口供油油 压降低； 升压泵入口滤网堵塞，升压泵打不起油压； 油涡轮入口法兰盘的垫子破损漏油，致使油涡轮入 口油压降低。