李振　史健超　江濤　于曉峰　尹梽安

摘要：501機型透平是航改性透平，是從56/501-D飛機發(fā)動機改進過來的，具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、性能可靠、高模塊化等優(yōu)點，本文中主要分析的501透平是本地化維修后首次安裝到海上進行加載試驗，因陸地沒有條件進行調(diào)試作業(yè)，上平臺前只對機組進行了空載試驗，舊機組拆卸前已經(jīng)對原機組進行起車試驗，但由于舊機組透平渦輪端有嚴(yán)重漏油情況，機組沒有完全起車，只試車到空載階段便停車不能再起了。

關(guān)鍵字：透平;海上平臺;試車

引言

海上平臺透平機組一般作用是用來發(fā)電，而一個平臺的電力系統(tǒng)是整個平臺的“心臟”部位，平臺的生產(chǎn)、生活都完全依賴電力的供應(yīng)，一旦“心臟”停止跳動，將直接對平臺油氣生產(chǎn)及產(chǎn)量造成重大的影響。本文中501-KB5型號的透平機組在試車過程中滑油壓力低報警停車，針對這樣一個典型故障來進行分析，了解是什么原因造成了透平機組的滑油壓力低，逐步對每個點進行排查，最終找出根本原因，并提出解決辦法及整個系統(tǒng)一些整改的建議。

1、501透平簡述

如圖1所示，501透平主要由空氣進氣室、輔助驅(qū)動室、壓氣機、壓氣機擴散段、燃燒段、透平渦輪段組成，該機組采用了14級軸流壓縮機，燃燒室內(nèi)有6個單獨的襯套，以保證對渦輪進口的溫度分布均勻，渦輪端有四級輪盤，機組是采用冷端驅(qū)動。透平機組重量約577kg，加載的轉(zhuǎn)速為14600rpm，最高持續(xù)輸出功率為3267KW，主要包含滑油系統(tǒng)、進排氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。

2、故障分析：

2.1、啟動程序中是否出錯

因此前在陸地對該機組進行了調(diào)試作業(yè)，可以確定機組沒有問題，首先分析啟動過成中是否有操作問題，現(xiàn)場啟動流程為，按下啟動按鈕，3秒后齒輪箱加熱器關(guān)閉，發(fā)電機腔冷卻風(fēng)扇啟動;然后系統(tǒng)會下達吹掃指令，ECU控制啟動馬達繼電器得電，相應(yīng)柴油機啟動，柴油機啟動計時器開始計時，柴油機啟動程序狀態(tài)燈亮起，柴油機啟動10S轉(zhuǎn)速要達到400RPM，否則啟動失敗關(guān)停，液壓油加熱器關(guān)閉;柴油機達到400RPM轉(zhuǎn)速后，柴油機啟動程序狀態(tài)燈關(guān)閉，柴油機運行狀態(tài)燈開啟，液壓泵系統(tǒng)打開帶速，液壓系統(tǒng)帶速后，分流閥從打開到BYPASS狀態(tài)，透平開始加速，透平加速到2550RPM后，排氣系統(tǒng)掃氣完畢，ECU吹掃指令關(guān)閉，ECU下達柴油機停車指令，液壓系統(tǒng)退出，柴油機低速運行60S后柴油機停止作業(yè)，透平降速至2200RPM，RUNDOWN計時器開始計時;然后加熱系統(tǒng)吹掃計時器開始計時，分流閥狀態(tài)燈亮起，計時20S后，透平提速，透平啟動程序狀態(tài)燈亮起，透平提速到8400RPM，運行計量器開始，預(yù)潤滑油泵停止作業(yè)，穩(wěn)定加速計時器動作10S，加速到12225RPM后，READY-TO-LOAD狀態(tài)燈亮起，啟車成功。

通過現(xiàn)場排查啟動系統(tǒng)，因柴油機自啟系統(tǒng)年久失修，不能夠自己啟動，需要手動提速，在啟動過程中存在透平轉(zhuǎn)速達不到啟車失敗情況，柴油機手動啟動需要現(xiàn)場操作人員與中控人員密切配合好才能在合理時間內(nèi)達到透平啟車轉(zhuǎn)速，一旦超過系統(tǒng)預(yù)定時間，系統(tǒng)判定啟車失敗，會自動關(guān)停，但機組啟車后柴油機會停止運行，與透平運轉(zhuǎn)加載到1200KW后高振報警關(guān)停無直接關(guān)系。

2.2、滑油壓力低報警分析

在啟車加載成功前發(fā)生了滑油壓力低報警，發(fā)生在準(zhǔn)備空載運行后準(zhǔn)備加載前，根據(jù)滑油壓力低我們逐點進行排查，首先我需要知道滑油的流經(jīng)路線及流經(jīng)設(shè)備，燃氣輪機潤滑油系統(tǒng)由發(fā)動機驅(qū)動壓力和掃氣泵元件、滑油冷卻器、雙聯(lián)濾器、滑油箱、儀表和開關(guān)組成，滑油流經(jīng)路線為發(fā)動機驅(qū)動的壓力泵從油箱中將滑油抽出?；捅贿\送到所需的發(fā)動機各潤滑點上，然后從發(fā)動機回油管線返回，從發(fā)動機返回的滑油通過滑油冷卻器和雙聯(lián)過濾器，最后返回到滑油箱。我們打開透平滑油進口處管線（為滑油泵前端與滑油箱出口連接管線），管線口處有滑油，無堵塞，但滑油泵內(nèi)疑似無滑油流過，然后我們打開滑油冷卻器的進口、出口管線，發(fā)現(xiàn)依然無滑油，按照流程圖我們打開了滑油泵后端透平機組上的滑油管線，發(fā)現(xiàn)依然沒有滑油流過的痕跡，根據(jù)流程圖基本斷定滑油未流經(jīng)透平，根據(jù)次判斷，初步懷疑是新機組上的滑油泵出現(xiàn)故障，我們將舊機組上的滑油泵拆卸更換到新機組，再次啟車，發(fā)現(xiàn)能夠順利啟車，并可以加載。

2.3、機組高振報警關(guān)停分析

解決了滑油壓力低的故障后，我們重新對機組進行了啟車、空載、加載等一系列操作，按照0KW-300KW-500KW-800KW-1000KW-1200KW-1500KW-1800KW逐漸增加載荷，但當(dāng)加載到1200KW后運轉(zhuǎn)不到2分鐘，出現(xiàn)高振報警停車情況，現(xiàn)場出現(xiàn)一股劇烈的燒糊氣味，將機組拆卸下來后，發(fā)現(xiàn)渦輪端轉(zhuǎn)子出現(xiàn)肉眼可見的下沉。

3、結(jié)束語

3.1故障總結(jié)

結(jié)合之前出現(xiàn)滑油壓力低的情況，可以初步得出渦輪處轉(zhuǎn)子軸承脫落造成轉(zhuǎn)子下沉，根本原因在于之前多次啟車、空載時機組一直處于未有滑油潤滑的情況，造成后面加載時候整個機組內(nèi)5個軸承已經(jīng)磨損，再經(jīng)過高速運轉(zhuǎn)加載后出現(xiàn)脫落情況。又因該機組無預(yù)潤滑系統(tǒng)，啟車前沒有將滑油潤滑到整個機組內(nèi)，經(jīng)過檢修新機組滑油泵并無問題，根據(jù)現(xiàn)場滑油箱出口管線在滑油泵下方，以及滑油泵是新泵里面并無殘存舊油，整個機組未有滑油流經(jīng)的原因在于滑油泵是齒輪泵，如果啟動前沒有將滑油注入滑油泵的話會造成滑油泵會先抽動滑油管線內(nèi)空氣，因滑油泵抽空氣馬力不足，未能將滑油抽入滑油泵，造成機組干磨情況。

3.2建議

1）現(xiàn)場柴油機自啟動程序進行升級，避免人員操作導(dǎo)致機組啟車失敗;2）對機組內(nèi)增加預(yù)潤滑油，在啟車前進行預(yù)潤滑操作，避免出現(xiàn)滑油泵未灌泵整個系統(tǒng)干磨啟車。

參考文獻：

【1】梁寧. 海上石油透平發(fā)電機組常見技術(shù)故障與維護分析[J]. 廣東化工， 2020， v.47;No.416（06）：199-200.