李旭

摘 要：文章分析了汽輪機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)運(yùn)行中涉及的常見(jiàn)問(wèn)題，解讀主機(jī)潤(rùn)滑油溫度對(duì)軸瓦影響、潤(rùn)滑油油質(zhì)差、潤(rùn)滑油系統(tǒng)著火、盤(pán)車(chē)無(wú)法投入等問(wèn)題的原因和預(yù)防措施，希望引起業(yè)內(nèi)人士的重視和關(guān)注，確保汽輪機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：潤(rùn)滑油系統(tǒng);管道及閥門(mén);裝置

中圖分類(lèi)號(hào)：TK263文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-1064（2022）03-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.007

1 主機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)介紹

潤(rùn)滑油系統(tǒng)為汽輪發(fā)電機(jī)組的支撐軸承、推力軸承和盤(pán)車(chē)裝置提供必要的潤(rùn)滑和冷卻油，為發(fā)電機(jī)的氫密封系統(tǒng)提供密封油，為操作機(jī)械超速跳閘裝置提供壓力油。本機(jī)組潤(rùn)滑油牌號(hào)為32L-TSA/GB11120-89透平油汽輪機(jī)油[1]。

主機(jī)潤(rùn)滑油主要由主油泵、冷卻器、頂軸裝置、盤(pán)車(chē)裝置、排煙系統(tǒng)、油箱、交流潤(rùn)滑油泵、DC事故油泵、濾網(wǎng)、加熱器、油位指示器、油管和閥門(mén)、各種儀表等組成。

汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

油箱中的油被吸入注油器后分為兩路。一路通向主油泵入口，另一路通向換向閥和油冷卻器，然后通向軸承。主油泵出口的少量壓力油還通過(guò)止回閥進(jìn)入前軸承座中的機(jī)械超速跳閘和手動(dòng)跳閘裝置，作為發(fā)電機(jī)的氫密封備用油源。主油泵啟動(dòng)前，驅(qū)動(dòng)高壓泵（齒輪泵）供給壓力油。驅(qū)動(dòng)軸承潤(rùn)滑油泵供油，通過(guò)換向閥和油冷卻器送至各軸承。

主機(jī)停機(jī)時(shí)，主油泵出口壓力逐漸降低，油壓降至一定值時(shí)，軸承油泵也可啟動(dòng)。如果油泵出口油壓達(dá)不到規(guī)定值，則啟動(dòng)危急油泵，軸承油泵和危急油泵互相聯(lián)鎖。

2 潤(rùn)滑油系統(tǒng)的運(yùn)行

主油泵的出口壓力油分成兩部分：一路向汽輪機(jī)的機(jī)械超速危急遮斷器供油，同時(shí)作為發(fā)電機(jī)的高壓備用氫密封油;另一路作為涂油機(jī)的噴射動(dòng)力油。

來(lái)自注油器的油分為三路：主油泵的進(jìn)油;通過(guò)油冷卻器輸送到每個(gè)徑向軸承、推力軸承和盤(pán)車(chē)裝置的潤(rùn)滑油;發(fā)電機(jī)低壓備用氫密封油。

主油泵供應(yīng)給機(jī)械超速緊急跳閘裝置的油通過(guò)一個(gè)固定節(jié)流孔在緊急跳閘油路中形成壓力。當(dāng)危急遮斷裝置動(dòng)作時(shí)，它會(huì)立即使危急遮斷油泄壓。因?yàn)楣?jié)流孔，此時(shí)流入油路的壓力油不足以影響快排油的壓力損失;流經(jīng)節(jié)流孔的油量很小，主油泵出口油壓和油量不會(huì)發(fā)生太大的變化。主油泵是離心式的，安裝在前軸承座內(nèi)。

油泵的葉輪安裝在轉(zhuǎn)子的延伸軸上。泵的進(jìn)口為雙吸式，出口為截面為梨形的螺旋蝸殼。入口和出口處有排氣塞。泵的下半部分配有一個(gè)機(jī)械超速跳閘裝置。油泵的延長(zhǎng)軸上裝有止推軸承的止推板，延長(zhǎng)軸的左端與高壓轉(zhuǎn)子連接。延長(zhǎng)軸靠近油泵，加工了60個(gè)齒用于測(cè)速。葉輪由青銅精密鑄造而成。葉片向后彎曲。在主油泵的右側(cè)，也就是延長(zhǎng)軸的右端，有一個(gè)帶內(nèi)螺紋的短軸，短軸上裝有離心式危急遮斷器和軸向位移測(cè)量板，在短軸上有一個(gè)相位槽用于動(dòng)平衡，在葉輪和短軸上有小孔用于通風(fēng)，以排除葉輪入口處的空氣。短軸上的緊急斷路器旁邊有一個(gè)通孔，用于通風(fēng)。泵殼出口法蘭下有一個(gè)密封圈，安裝在前軸承座底部。密封圈的頂部和底部各有一個(gè)密封圈，在前軸承座在座架上運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)揮密封作用。

在機(jī)組啟動(dòng)和停止過(guò)程中，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速低于2 850轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)，主油泵不能提供足夠的油壓和油量，注油器不能正常輸出。必須啟動(dòng)電動(dòng)輔助油泵，滿足系統(tǒng)的供油需要。輔助油泵包括交流潤(rùn)滑油泵和氫密封備用油泵。交流潤(rùn)滑油泵為軸承潤(rùn)滑油和低壓備用氫密封油提供全部用油，氫密封備用油泵為高壓備用氫密封油和危急遮斷裝置提供全部用油。

發(fā)電機(jī)軸承進(jìn)、出油管不是設(shè)置油管，其軸承油通過(guò)油氫分離箱排氫后排入主油箱。安裝在油箱管路中的部件有溢流閥、高壓泵出口止回閥、主油泵出口止回閥、孔板、噴油器及其出口可調(diào)止回閥、軸承油泵（離心式）及其止回閥、應(yīng)急油泵（離心式）及其止回閥。過(guò)濾器濾網(wǎng)安裝在噴油器、軸承油泵和應(yīng)急油泵的吸入口。油過(guò)濾網(wǎng)也安裝在油箱內(nèi)的回油箱中。油箱內(nèi)的回油箱內(nèi)還安裝有濾油網(wǎng)，油箱內(nèi)還安裝6個(gè)浸入式電加熱器。

3 注油器結(jié)構(gòu)及工作原理

噴油器又稱(chēng)噴射泵，可以將小流量高壓油轉(zhuǎn)換為大流量低壓油。但運(yùn)行時(shí)噪音大、效率低?；拖到y(tǒng)通常使用注油器向主油泵入口和滑油主管供油。注油器主要由噴嘴、混合室、喉管和擴(kuò)散段組成，如圖2所示。

噴嘴的入口與提供動(dòng)力油的主油泵的出口相連。工作時(shí)，高壓動(dòng)力油從噴嘴高速?lài)姵?。這種高速機(jī)油流經(jīng)混合室，在混合室中形成一個(gè)低壓區(qū)，將油箱中的機(jī)油吸入混合室。從油箱吸出的油量基本等于主油泵供給噴嘴入口的動(dòng)力油量。油流通過(guò)喉部進(jìn)入擴(kuò)壓器后，速度降低，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，使壓力增大。最后會(huì)用到有一定壓力的供油系統(tǒng)[2]。國(guó)產(chǎn)進(jìn)口300 MW機(jī)組在注油器的擴(kuò)散器后裝有一個(gè)可調(diào)止回閥，可以防止注油器不工作時(shí)油從系統(tǒng)回流到油箱。在混合室吸油孔的上方，有一個(gè)可以自由移動(dòng)的止回板。主油泵和注油器正常工作時(shí)，混合室內(nèi)有負(fù)壓，止回板頂起，油箱內(nèi)的油可通過(guò)8個(gè)吸油孔吸入混合室內(nèi)。

電動(dòng)輔助油泵在機(jī)組啟停過(guò)程中，止回板落下，防止系統(tǒng)中的油通過(guò)吸油孔回流到油箱中。該止回閥板是裝置注油器的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，與擴(kuò)散器后面的止回閥一起將油回流的可能性降至最低。1號(hào)、2號(hào)機(jī)組配有兩個(gè)加油器，安裝在油箱油位下的管道上。1號(hào)注油器入口接主油泵和氫密封備用油泵出口壓力油管路，出口油送至主油泵進(jìn)油口。2號(hào)注油器的出口油通過(guò)油冷卻器送至軸承潤(rùn)滑油母管。為防止噴嘴被雜質(zhì)堵塞和異物進(jìn)入系統(tǒng)，在注油器的吸油側(cè)安裝了一個(gè)可拆卸的多孔鋼網(wǎng)。這種濾網(wǎng)在一定程度上也發(fā)揮了穩(wěn)定注油器運(yùn)行的作用。

4 軸瓦結(jié)構(gòu)及工作原理

在汽輪機(jī)中，軸瓦作為軸承的一個(gè)關(guān)鍵部件，是滑動(dòng)軸承與軸的接觸部位，非常光滑。一般由青銅、減摩合金等耐磨材料制成，也叫“襯套”，為瓦狀發(fā)半圓柱面。它的主要作用是承受軸頸給予的作用力，保持油膜穩(wěn)定，使其運(yùn)作穩(wěn)定，減少摩擦造成的損失。297BAD79-41DB-48B2-BC4C-8BE0C80FF675

汽輪機(jī)都采用液體摩擦滑動(dòng)軸承。運(yùn)行時(shí)，軸頸與軸瓦之間形成油膜，建立液體摩擦，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行（即正常運(yùn)行時(shí)，軸頸支撐在油膜上潤(rùn)滑，發(fā)揮冷卻作用，帶走摩擦產(chǎn)生的熱量和轉(zhuǎn)子傳遞的熱量）。

建立液體摩擦的條件包括：在兩個(gè)表面之間形成楔形間隙;在兩個(gè)表面之間注入足夠的具有一定壓力和粘度的潤(rùn)滑油;兩個(gè)表面之間要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向是使?jié)櫥蛷男ㄐ伍g隙的寬口流向窄口。

影響油膜厚度的因素包括：

單位轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速高，油膜厚;不然就是薄。

潤(rùn)滑油溫度：溫度低，油膜厚;不然就是薄。

軸承軸向長(zhǎng)度：軸向長(zhǎng)度長(zhǎng)，油膜厚;不然就是薄。

5 軸承的油膜振蕩

5.1 半速渦動(dòng)和油膜振蕩

軸頸在軸承中不失去穩(wěn)定性的運(yùn)動(dòng)是單一運(yùn)動(dòng)——旋轉(zhuǎn);一旦失去穩(wěn)定，其運(yùn)動(dòng)就是渦動(dòng)（軸頸不僅自身旋轉(zhuǎn)，而且軸頸也旋轉(zhuǎn)），而且是半速渦動(dòng)（即渦動(dòng)速度是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的一半）。

失穩(wěn)轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子開(kāi)始渦動(dòng)的轉(zhuǎn)速（原因是油膜產(chǎn)生的力和轉(zhuǎn)子的重量不在一條直線上，合力分解為恢復(fù)力和失穩(wěn)分量，失穩(wěn)分量大于恢復(fù)力就會(huì)失穩(wěn)）。

油膜振蕩：汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速升至一階臨界轉(zhuǎn)速的兩倍時(shí)，半速渦動(dòng)的頻率恰好與轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速重合，渦動(dòng)被放大，振幅急劇增大。一旦發(fā)生油膜振蕩，軸頸的渦動(dòng)頻率和振幅不會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的增加而改變。

5.2 半速渦動(dòng)和油膜振蕩的危害

油膜振蕩的危害：一旦發(fā)生油膜振蕩，會(huì)引起軸承油膜破裂、軸頸與軸瓦碰撞甚至損壞，還會(huì)激發(fā)轉(zhuǎn)子共振，可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸損壞。

半速渦動(dòng)的危害：半速渦動(dòng)時(shí)，雖然振幅不大，不會(huì)破壞油膜，但長(zhǎng)期工作會(huì)引起零件的松動(dòng)和疲勞破壞。因此，半速渦動(dòng)和油膜振蕩都應(yīng)設(shè)法消除。

5.3 半速渦動(dòng)和油膜振蕩的消除

剛性轉(zhuǎn)子可能出現(xiàn)半速渦動(dòng)，但不會(huì)出現(xiàn)油膜振蕩。然而，在大功率機(jī)組的柔性轉(zhuǎn)子中可能會(huì)發(fā)生油膜振蕩。因此，只要將轉(zhuǎn)子的不穩(wěn)定轉(zhuǎn)速提高到額定轉(zhuǎn)速以上，就可以避免油膜振蕩。半速渦動(dòng)的消除是通過(guò)提高轉(zhuǎn)子的不穩(wěn)定轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)的，即提高軸頸的穩(wěn)定性（減少軸頸在軸承中的徑向位移會(huì)使不穩(wěn)定分量變小，變得更穩(wěn)定）。防止和消除油膜振蕩的基本方法是提高轉(zhuǎn)子的第一臨界轉(zhuǎn)速和不穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。

具體措施：增加軸承比壓;增大軸瓦工作弧段的橢圓度;在下瓦的適當(dāng)位置開(kāi)一個(gè)排油槽，以減小油楔的壓力;提高潤(rùn)滑油的溫度;減少軸瓦頂部間隙，增加上瓦寬度;使用穩(wěn)定性好的軸瓦。

6 冷油器

機(jī)組投運(yùn)時(shí)，為了維持軸承進(jìn)油溫度在38 ℃～49 ℃，在潤(rùn)滑油系統(tǒng)中安裝了兩臺(tái)油冷卻器。在正常操作期間，一個(gè)被使用，另一個(gè)作為備用。兩個(gè)油冷卻器之間有一個(gè)換向閥（三通閥），使用哪一個(gè)油冷卻器由換向閥控制。旁通閥可以通過(guò)連接管使備用油冷卻器始終充滿油，避免換向時(shí)進(jìn)入軸承的潤(rùn)滑油瞬間中斷。一根放油管連接到每個(gè)油冷卻器頂部的油箱。油箱附近的這條管路上有一個(gè)流量觀測(cè)器，可以顯示油冷器是否加滿油。兩個(gè)熱電偶（一個(gè)在入口，一個(gè)在出口）和兩個(gè)盤(pán)式溫度計(jì)（一個(gè)在入口，一個(gè)在出口）安裝在油箱的進(jìn)油和出油管路上，用于顯示油冷卻器入口和出口的油溫。兩個(gè)盤(pán)式溫度計(jì)用于本地顯示，兩個(gè)熱電偶連接到主控制室以顯示油溫。兩個(gè)機(jī)油冷卻器具有相同的結(jié)構(gòu)。

油冷卻器的主要部件有殼體、水室、回流室、管束、進(jìn)水管板和回流管板。管束兩端的管板（進(jìn)水管板和回流管板）與殼體之間有O形圈密封，回流管板外圓有L形密封墊片，有4個(gè)小孔檢測(cè)油側(cè)或水側(cè)泄漏?；亓鞴馨迨歉?dòng)的，允許管束和外殼之間的不同膨脹。水室和回流室由碳鋼制成。回流室有一個(gè)排水孔，一般用螺塞堵住，維修時(shí)擰出螺塞即可排水。水室內(nèi)有排水孔、排氣孔和測(cè)量水壓、水溫的螺孔，都是標(biāo)準(zhǔn)管螺紋。水室末端有一個(gè)吊環(huán)，用于拆卸油冷卻器時(shí)吊起管束，即先拆下水室，再將螺栓和吊環(huán)重新安裝在水室的管板上。這個(gè)吊環(huán)提升整個(gè)油冷卻器。

7 常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法

7.1 為什么主油箱上有排油煙機(jī)

在油箱內(nèi)安裝抽油煙機(jī)的作用是去除油箱內(nèi)的氣體和水蒸氣。一方面，水蒸氣不會(huì)在油箱中凝結(jié);另一方面，油箱中的壓力不高于大氣壓力，以便軸承油順利流入油箱。反之，如果油箱是封閉的，油箱內(nèi)會(huì)積聚大量的氣體和水蒸氣產(chǎn)生正壓，影響軸承回油，同時(shí)油箱內(nèi)也容易積水。

7.2 如何檢查機(jī)油冷卻器泄漏

如果運(yùn)行中主油箱油位緩慢持續(xù)下降，且系統(tǒng)無(wú)明顯外部泄漏，則應(yīng)考慮油冷卻器泄漏的可能性。打開(kāi)運(yùn)行側(cè)主機(jī)油冷卻器水側(cè)放空閥，檢查有無(wú)明顯油跡，請(qǐng)化驗(yàn)人員取樣分析。切換主機(jī)油冷卻器，觀察主油箱油位下降速度是否有明顯變化。

7.3 機(jī)油凈化器的規(guī)格

系統(tǒng)狀態(tài)警報(bào)內(nèi)容：當(dāng)系統(tǒng)壓力>7 bar時(shí)，停機(jī)壓力報(bào)警燈和頂部報(bào)警燈點(diǎn)亮。入口壓力<-0.8 bar。停止入口壓力，同時(shí)頂部報(bào)警燈亮。保護(hù)過(guò)濾器壓差≥2.4 bar。連續(xù)2小時(shí)后停止過(guò)濾器壓差。

7.4 水進(jìn)入油的原因

正常情況下，主機(jī)機(jī)油冷卻器投入使用時(shí)，油側(cè)壓力高于水側(cè)，即使銅管泄漏，機(jī)油也會(huì)漏入水中。水泄漏到油側(cè)的來(lái)源主要有以下方式：第一，軸封壓力過(guò)高，軸封蒸汽沖入軸承，進(jìn)入潤(rùn)滑油;第二，由于操作不當(dāng)，備用油冷卻器油側(cè)先于油側(cè)進(jìn)水，導(dǎo)致冷卻水通過(guò)破裂的銅管進(jìn)入油側(cè)。

8 結(jié)語(yǔ)

機(jī)組軸承為可傾瓦軸承，發(fā)電機(jī)軸承為橢圓軸承?？蓛A瓦軸承也叫徑向軸承或自調(diào)中心軸承。工作時(shí)，扇形段可以在不同的轉(zhuǎn)速、載荷和軸承溫度下自由擺動(dòng)，在軸徑周?chē)纬啥鄠€(gè)油楔。彈簧分別安裝在軸承中分面的上部和背面，從扇形段的一端壓住扇形段，人為建立油楔。潤(rùn)滑油從各瓦塊之間的間隙進(jìn)入軸承，從軸承的兩端油封環(huán)開(kāi)孔處排出。

參考文獻(xiàn)

[1] 張海豐.汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)和盤(pán)車(chē)問(wèn)題的分析和處理[J].電站輔機(jī)，2014（4）：38-39.

[2] 李正平，周松.汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)壓力異常問(wèn)題分析[J].河南科技，2016（15）：71-73.297BAD79-41DB-48B2-BC4C-8BE0C80FF675