9E燃气轮机滑油系统的故障分析及处理

9E燃气轮机滑油系统的故障分析及处理

(机务专业；张章军)

【摘要】本文介绍了本厂及兄弟电厂9E燃气轮机投产以来，滑油系统所发生的主要故障，对引起这些故障的原因进行分析和处理方法进行详实

的论述。

【关键词】9E燃气轮机；滑油系统；故障；处理

概述

温州300MW燃气－蒸汽联合循环的两台燃气轮机是由美国GE公司制造的PG9171E型机组，余热锅炉为比利时CMI余热锅炉，于1999年全部建成投产，燃机使用原油（2006年底开始烧重油）燃料，至今已运行了46000多小时。一台燃气轮机发电机组，除了燃气轮机本体外，必须具备相应的辅助设备、控制系统以及保证机组能安全、可靠、长期运行的管路系统。滑油系统是燃气轮机发电机组当中一个重要的系统。9E燃气轮机发电机组滑油系统的任务是：在机组的起动、正常运行及停机过程中，向燃气轮机和发电机的轴承、透平辅助齿轮箱提供数量充足、温度和压力适当、清洁的润滑油，从而防止轴承烧毁，轴颈过热造成弯曲而引起振动，润滑油也供给起动变扭器作为液压流体及润滑用。除此之外，一部分润滑油分流出来，经过过滤后用作液压控制油或用作液压控制装置的控制流体。如果发电机是氢冷的，发电机氢气密封系统的密封油也由润滑油系统提供。

燃气轮机机组滑油系统由油箱、油泵、冷却器、过滤器、油雾抽除器、阀门、各种控制与保护设备组成。其流程为：主油泵由辅助齿轮箱下部传动齿轮花键套筒轴带动，从润滑油箱抽油，并使滑油加压，主油泵出口的减压阀使主油泵出口压力稳定在 6.9±0.14bar，然后流过单向孔板阀，继而流经冷油器、主油滤网，经过滤网后，有一支路去跳闸油系统，主路经过轴承母管压力调节阀进入轴承润滑油母管，油压保持在 1.8kg/cm²，接着通过管线分流给液压油管路、液力变扭器、辅助齿轮箱，主油路分别供应燃机＃1、2、3轴承、发电机＃4、5轴承。在燃机正常起动和停机过程中主润滑油泵未能提供足够的油压或正常运行过程中由于事故原因冷油器前油压低于整定值时，辅助润滑油泵起动运行。当停电或其它原因造成紧急停机，由直流电机带动的事故应急油泵供油。由于本机组是氢冷发电机，在冷油器后接入密封油管路。随着运行时间的增长，设备逐渐老化，滑油系统的故障渐渐增多，现把我厂及兄弟电厂发生的一些故障及分析供兄弟电厂参考分析，防止发生类似的故障，主要有以下几个方面：

1、油质变差与滤网压差高故障

润滑油技术指标主要为黏度、色泽、水份、沉淀物、酸度、清洁度、破乳化度等。由于燃气轮机工质温度大多超过1000℃，甚至达到1500℃，燃气轮机中的润滑油处于极为恶劣的高温氧化环境中,巴氏合金轴承可承受的温度高达120℃，但轴承周围的密封空气温度更高, 那里油膜温度可达130℃, 有的最高甚至有140～150℃, 这已达到或超过矿物油及添加剂的温度极限。加上暴露于密封空气中, 油的氧化非常剧烈。并且由于箱装式燃气轮机油箱容积不大，油循环较快，无疑会加快油质老化，不利于滑油的寿命。燃气轮机经过长期运行，滑油的油质将会慢慢变差，水分杂质增多，酸值增高。

某电厂2002年在开机过程中, 点火后燃油流量FQL偏离流量输入信号FSR, 流量过大造成超流量保护动作而启动失败, 有时没有流量或者流量非常大而启动失败。后检查发现原因为65FP-1伺服阀故障。电液转换器发生故障后，经解体清理，从解体情况看, 内部油滤上有不少油泥, 滑阀金属表面能刮下一层漆状沉积物, 呈硬质半透明棕色涂层。这种油泥和漆状物是伺服阀故障的原因。造成液压控制阀故障的原因是油质恶化, 但润滑油常规化验

指标(粘度、清洁度、酸值等)均符合要求, 而且润滑油到液压油有一个0.5μm的精滤, 滤网压差正常, 即使更换了油滤，液压控制阀并没有好转的迹象。进一步（2002年5月）分析润滑油指标, 润滑油的抗氧化性试验得出，燃机Millipore油泥已分别达到 4.21mg/100mL和 6.12mg/10OmL。后该厂更换燃机滑油后，运行正常，再没有发生65FP-1伺服阀故障。

2006年12月1日＃1燃机开机过程中IGV导叶打不开（到80％额定转速IGV导叶角度应从34º开到57，实际停在36º），

后检查发现故障原因为IGV液压油滤芯脏，滤

芯外表面有油泥和异物（见右图），油路堵塞

引起IGV油缸动力不足，导致IGV导叶打不开。

而该滤芯2006年4月底刚换过，只用了7个

月（GE规范要求：该滤芯更换周期为1年或红

色按钮按不下）。对＃1燃机润滑油取样化验，

发现润滑油清洁度下降到NAS 10级，破乳化

度大于1小时不分层，酸值0.116 mgKOH/g，水分51.6 mg/L，润滑油油质很差。

为防止出现类似故障，我们要加强油质监控。油质监控主要包括运行监视和油质控制二方面。

运行中的监控：在运行中，要通过油镜进行观察，以检查油的状态变化。明显的变化表明油中有水、空气和污物。应当定期取出少量油样与预先保留的新油样进行比较，以确定油色变化、混蚀情况和有无沉淀物。应当定期的提取油样给实验室或油供应商进行分析。根据分析情况决定采取措施。

油质控制：GE对透平油提出了三项限制性指标：黏度指标（32）。出现黏度高的主要原因为透平油发生严重氧化；低黏度的出现可能为受到燃油或水的污染。总酸值（≤0.4mgKOH/g）。它表示油的氧化状态，随着氧化加剧，总酸值增加。旋转氧弹法测的剩余氧化寿命（RBOT），ASTMD-2272测试方法认为，测得的剩余氧化寿命达到新油初始值的25％时，寿命已达到。限制性指标是不可妥协的，它给出了透平油的极限使用情况。当油达到这些极限值时，必须更换润滑油。

2、油压低故障

GE运行维护手册规定：运行中，润滑油压力低于70psi，润滑油压力低报警，延时 2.5s启动辅助润滑油泵；轴承润滑油压力低于8psi，燃机跳机并启动应急润滑油泵；跳闸油压力低于20psi，燃机跳机。产生滑油压力低的原因一般有：漏油、油泵出力低、过压阀整定值过低等。

2006年10月份＃2燃机开机过程中发现润滑油母管压力只有80psi（正常压力为110psi），跳闸油压力为58psi（正常压力为68psi），此时燃机已全速空载。经过外部检验，没有发现外漏现象，主润滑油泵运行正常，无异音。停机后辅助润滑油泵运行滑油压力正常。经过分析原因可能为主润滑油泵出口过压阀整定值不对或主润滑油泵出力不足或辅助润滑油泵出口逆止阀内漏。通过测温法，发现主润滑油泵运行时，辅助润滑油泵出口管温度跟润滑油母管温度一样，而与＃1燃机相比温度相差20℃，从而判断#2燃机辅助润滑油泵出口逆止阀存在内漏，全速后辅助润滑油泵停运，滑油从逆止阀回油到油箱去了，滑油压力降低。2007年＃1燃机大修对辅助润滑油泵出口逆止阀进行检查，发现阀芯密封面也有磨损。特别是最近几年，燃机主要起调峰作用，启停次数多，那么辅助润滑油泵启动次数也多，出口逆止阀经常开关，磨损就会厉害。所以，对于此类故障只能定期更换，以防止发生类似故障。