汽轮机甩油问题处理及选型分析

汽轮机甩油问题处理及选型分析

陈尊理

摘要：对某热电站汽轮发电机组的选型进行了分析，并对2号瓦甩油问题的原因进行了分析，提出了处理方案和结果。

关键词：汽轮机甩油问题处理选型分析

1前言

某化工企业热电站由于生产和发展需要,扩建一台220t/h高压煤锅炉和一台抽汽背压式汽轮机。汽轮机额定功率18MW，额定转速6917r/min,额定进汽压力8.83MPa,进汽温度535℃,抽汽压力2.6MPa,排汽压力1.1MPa。发电机是按照ABB 公司许可证制造的WX14L035型,中间是法国FLANDER公司生产的TRL50C型高速齿轮箱。其中汽轮机与齿轮箱间的膜片式联轴器是法国公司带来的,汽机控制系统采用美国WOODWARD505E汽机电液调速系统，安全保护系统采用美国本特利公司生产的汽机本体安全监视仪表。

22号瓦甩油问题的现象、原因分析和措施

2.1现象

该抽背式汽轮机，曾脱开高速齿轮箱和发电机，进行过单机试车，并完成了汽密封试验、升速试验、额定转速试验及超速试验。电超速试验整定值为7482r/min，机械超速试验3次在7610～7627r/min之间，符合汽轮机铭牌规定的跳闸转速7609r/min的范围要求。

高速齿轮箱和发电机联结后，汽轮发电机组准备升速到额定，完成电气相关的试验。当汽机转速升到5000r/min时，2号瓦油箱的润滑油沿档油环甩出，飞溅到汽缸上，汽缸上冒出一阵阵油烟。尽管油是甩在低压缸上，但温度也达300℃，给安全生产带来很大威胁。

2.2原因分析

汽轮机出现轴承箱溢油，一般是由于回油不畅引起，具体地说是回油孔堵了，或者回油孔设计尺寸小。经检查，回油孔既没有堵，设计尺寸也不小，孔径为Φ110。

2号瓦的档油环，曾发现有变形现象，经安装单位处理，没有出现任何效果。而且从回油管视镜中观察到，回油量呈周期性变化，同时甩油现象也呈现一定的周期性。

汽轮机与齿轮箱间的联轴器直径太大，达到Φ348，而且有8只联轴螺丝。油箱内联轴器的外径几乎和油箱油面相切，在高速旋转时，产生很大的鼓风效果，破坏了油箱内的压力分布，所以回油呈周期性变化。根据风机理论，这种鼓风效果与汽轮转速的平方成正比关系，汽机的润滑油量也和其转速成正比关系，所以转速越高，甩油现象越严重。

从机头看，汽机是逆时针方向旋转的，而回油孔在左侧，汽机带动油箱内联轴器等转动时,其旋转方向不利于回油孔回油。

汽机单机试车的盘车装置齿轮、联轴器占据了油箱的有效容积。根据中国动力工程学会主编的《火力发电设备技术手册》(草案)规定：“轴承座下半箱内的容积和排油通道的面积，应保证箱内的润滑油液位在任何情况下都不会溢出，也不会由于转子的高速旋转使油受到强烈搅拌而乳化。”

2.3甩油改进方案和措施

汽机、发电机、齿轮箱是分别从三个厂家直接发到工地的，相互的配合没有协调好，以至发电机和齿轮箱联结时螺丝上不进去，汽机和齿轮箱联结后，出现甩油问题。要从根本上解决甩油，应该去除汽机手动盘车齿轮(汽机与齿轮箱联结后，齿轮箱上带一套进口的电动盘车装置，并有手动盘车手轮)，联轴器重新加工，以增大油箱的有效空间，减少空气扰动。但存在两个问题：其一、手动盘车齿轮和汽机大轴是联成一体的；其二、联轴器是法国进口的，变动后机械强度如何?根据设备修改先易后难的原则，采取了以下方法。 a.汽机2号瓦轴承油箱上，其右侧原来也加工有回油孔(是作为成组技术由数控机床统一加工的，没有考证)，原来用盲板堵住了。现增加Φ100管径的回油管及窥视镜。该措施在实施过程中，要严格防止焊渣等杂物进入油系统，否则需重新滤油或给润滑系统带来损害，后果非常严重，一般采用氩弧焊。在后来开机过程中，右侧回油管油量较大，而左侧回油量要少得多。

b.2号瓦轴承座上盖有一个100×100的闷头法兰，在方法兰上加设一个冒气器，这相当于增大了轴承油箱内的有效容积，有利于油箱内的空气压力平衡。为防止灰尘及空气中的腐蚀性气体、水分进入油箱，在冒气器前加一个空气过滤器。在后来的开机过程中，发现冒气器冒出的油烟非常多，引出管采用Φ36×2不锈钢管，高度1000mm可能还太低了，不少润滑油顺着过滤器流到油箱盖上，时间长了影响润滑油量及环境卫生。

c.该汽机的轴承座档油环带有充氮结构，原设计是长时间停运时，充氮保护油质用的。根据现场实际情况，利用仪表压缩空气进行充气，以提高档油环的密封性。在压缩空气管出口处，装一只压力表，以监视空气压力并调节，压力一般在0.4MPa。对压缩空气中的杂质、含水要特别加以注意，防止污染油质，影响使用寿命。

3汽轮机选型及设计分析

工业汽轮机以良好的调速性能和低负荷下的节能效果，在负荷变化范围较大的大型炼油、化工企业的压缩机，300MW以上发电机组的给水泵上，应用较为广泛。但工业汽轮机应用到热电工程，其优越性很难体现出来。为降低噪音，高速齿轮箱选用进口的，其价格比普通热电联产汽轮机组高了许多。

《火力发电厂设计技术规程》DL5000-94规定：“大容量机组锅炉过热器出口额定蒸汽压力宜为汽轮机额定进汽压力的105%，过热器出口额定蒸汽温度宜比汽轮机额定进汽温度高3℃。”该工程选用的锅炉额定蒸汽压力为9.81MPa，温度为540℃，锅炉与汽轮机额定进汽压力相差10%是属于正常设计，但订货时没作压力波动范围的约定，使得汽轮机实际进汽压力远远高于规定的最大进汽压力9.03MPa，只好请制造厂重新进行运行工况计算，尽管汽轮机的运行安全性问题不大，但运行工况范围缩小、热效率变化等已无法弥补。

根据IEC标准，汽轮机进汽压力允许波动范围为5%，美国有关标准规定，汽轮机可以超压5%，超流量5%，以作为调频和顶峰的依据，引进机组也是按超压5%考虑的，而该汽轮机只能超压2%，说明该机设计没有按国际先进标准执行，与该工程的1号机且为同一汽机厂制造，能超压15%相比，说明订货时的忽略是生产麻烦的主要原因。

该工程原有两台130t/h锅炉的额定蒸汽压力为10.5MPa，温度为495℃，1号抽凝式汽轮机额定进汽压力为10MPa，温度为490℃。DL5000-94规定：“对装有高压供热式机组的发电厂，应采用切换母管制系统。”该工程尽管后来采用