汽輪機(jī)潤(rùn)滑油泵故障的分析和處理

陳浩

（浙能鎮(zhèn)海發(fā)電有限責(zé)任公司， 浙江 寧波 315208）

汽輪機(jī)潤(rùn)滑油泵故障的分析和處理

陳浩

（浙能鎮(zhèn)海發(fā)電有限責(zé)任公司， 浙江 寧波 315208）

對(duì)鎮(zhèn)海電廠 9E 燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組運(yùn)行中 2號(hào)潤(rùn)滑油泵電機(jī)軸承抱軸故障引起潤(rùn)滑油壓力急跌，備泵啟動(dòng)無(wú)效引起機(jī)組跳閘的故障原因進(jìn)行全面分析，提出設(shè)備維護(hù)和檢修過(guò)程中的注意事項(xiàng)。

：潤(rùn)滑油泵；抱軸；跳機(jī)；故障分析

鎮(zhèn)海 300 MW 燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)電站由 2臺(tái) 100MW GE 公司 PG9171E 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組、1 臺(tái) 100 MW ALSTHOM 蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組以及2臺(tái)荷蘭 NEM 公司產(chǎn)立式、 無(wú)補(bǔ)燃、 單壓余熱鍋爐組成。汽機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)由2臺(tái)交流潤(rùn)滑軸泵和1臺(tái)直流潤(rùn)滑泵組成，油泵電機(jī)輪軸曾發(fā)生故障，本文對(duì)此進(jìn)行分析，以供參考。

1 故障現(xiàn)象及處理

汽機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)正常情況下1臺(tái)潤(rùn)滑油泵運(yùn)行， 運(yùn)行壓力 290～300 kPa， 低于 140 kPa 時(shí)， 啟動(dòng)另 1 臺(tái)； 低于 100 kPa 時(shí)， 機(jī)組跳閘； 低于 80 kPa時(shí)， 啟動(dòng)直流潤(rùn)滑油泵。 2 臺(tái)潤(rùn)滑油泵之間沒(méi)有電氣狀態(tài)聯(lián)鎖。

某日， 2 臺(tái)燃機(jī)和汽機(jī)負(fù)荷分別為 60MW、 61 MW、 80MW， 2 號(hào)潤(rùn)滑油泵運(yùn)行。運(yùn)行中汽機(jī)潤(rùn)滑油壓力低報(bào)警，汽機(jī)跳閘，檢查發(fā)現(xiàn)汽機(jī)1號(hào)潤(rùn)滑油泵、直流油泵自啟動(dòng)正常，就地運(yùn)行泵及油壓正常，2號(hào)潤(rùn)滑油泵電機(jī)熱繼電器動(dòng)作，旁路投入正常，2臺(tái)燃機(jī)運(yùn)行正常，凝汽器水位迅速下降。在檢查確認(rèn)汽機(jī)跳閘，真空、軸封壓力正常，潤(rùn)滑油、液壓油壓力溫度等正常，本體疏水已自動(dòng)開(kāi)啟后，停運(yùn)直流油泵。就地檢查潤(rùn)滑油系統(tǒng)運(yùn)行正常、無(wú)泄漏后，重新啟動(dòng)并網(wǎng)。檢查故障泵后發(fā)現(xiàn)2號(hào)潤(rùn)滑油泵電機(jī)軸承有故障。

2 事故原因分析

對(duì)2號(hào)潤(rùn)滑油泵解體檢查發(fā)現(xiàn)，電機(jī)前軸承保持架碎裂，軸承卡澀并抱死。引起電機(jī)抱軸事故的原因很多，如軸承質(zhì)量不好、潤(rùn)滑脂質(zhì)量不好或加入量不合適、檢修工藝不當(dāng)?shù)?；從機(jī)理上分析一般有軸承內(nèi)環(huán)和轉(zhuǎn)子之間的過(guò)盈配合不當(dāng)引起摩擦發(fā)熱，從而使軸承損壞；軸承配合副之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)不正常引起軸承表面疲勞和磨損等。具體的原因有：

（1）軸承本身質(zhì)量問(wèn)題。 軸承保持架有細(xì)微裂痕時(shí)，在電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)并承受負(fù)荷情況下，保持架斷裂，導(dǎo)致滾子無(wú)法正常轉(zhuǎn)動(dòng)，引起軸承燒傷并抱死。從檢查結(jié)果看，2號(hào)潤(rùn)滑油泵的軸承保持架存在質(zhì)量問(wèn)題， 其額定轉(zhuǎn)速為 2 900 r/min， 高速轉(zhuǎn)動(dòng)并承受負(fù)荷時(shí)，軸承內(nèi)外環(huán)和滾動(dòng)體接觸處發(fā)生彈性變形，最終引起軸承保持架碎裂，滾子間迅速摩擦產(chǎn)生的熱量來(lái)不及散發(fā)，進(jìn)一步導(dǎo)致整個(gè)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使軸承內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，摩擦并發(fā)熱，很快使軸承內(nèi)圈抱死在轉(zhuǎn)子軸上，電機(jī)熱繼電器保護(hù)動(dòng)作跳閘。

（2）軸承潤(rùn)滑不好。 軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大熱量使軸承滾子受熱膨脹，造成軸承間隙減小，從而擠壓軸承內(nèi)外環(huán)，導(dǎo)致滾子磨損加劇，當(dāng)軸承潤(rùn)滑油量不足時(shí)無(wú)法及時(shí)帶走大量熱量，引起軸承抱死。

（3）軸承安裝不當(dāng)。 如果軸承內(nèi)環(huán)和軸間隙以及外環(huán)與軸套間隙配合不當(dāng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱量以及徑向受力時(shí)，滾子與內(nèi)外環(huán)的徑向間隙減少，滾子擠壓軸承內(nèi)外圈，最終因磨損發(fā)熱加劇造成軸承燒結(jié)。此外，軸承安裝時(shí)由于制造誤差造成安裝和定位不良，使軸產(chǎn)生擾度和熱膨脹等原因也會(huì)使軸承承受大的載荷，進(jìn)而損壞軸承。

從事故現(xiàn)象、報(bào)警清單和歷史趨勢(shì)看，2號(hào)潤(rùn)滑油泵跳閘時(shí)，潤(rùn)滑油系統(tǒng)壓力低、低低幾乎同時(shí)報(bào)警，汽機(jī)跳閘。當(dāng)時(shí)備用潤(rùn)滑油泵和直流滑油泵均已啟動(dòng)，具體現(xiàn)象有：潤(rùn)滑油壓力下跌過(guò)程很快，啟備泵值和跳機(jī)值幾乎同時(shí)達(dá)到；潤(rùn)滑油系統(tǒng)壓力從低于 100 kPa 至恢復(fù)到 100 kPa時(shí)間為 1 s（DCS 報(bào)警分辨率為 1 s）；潤(rùn)滑油壓從2 號(hào)潤(rùn)滑油泵跳閘前 40 s開(kāi)始出現(xiàn)波動(dòng)， 最低跌至 250 kPa， 之后快速下跌。 事故后， 壓力開(kāi)關(guān)校驗(yàn)確認(rèn)原定值均正確，認(rèn)為事故時(shí)備泵啟動(dòng)和直流潤(rùn)滑油泵啟動(dòng)的聯(lián)鎖均正常。

2號(hào)潤(rùn)滑油泵修復(fù)后，進(jìn)行了以下試驗(yàn)：在2號(hào)潤(rùn)滑油泵運(yùn)行情況下，通過(guò)緊急停泵按鈕停2 號(hào)潤(rùn)滑油泵， 備泵在壓力跌至 140 kPa 時(shí)啟動(dòng)，壓力未跌至跳機(jī)值。將試驗(yàn)情況與事故時(shí)對(duì)比，試驗(yàn)時(shí)泵動(dòng)力源雖然失去，但泵還有惰走過(guò)程，能給系統(tǒng)提供一定的壓力。而事故時(shí)，泵因?yàn)殡姍C(jī)抱軸卡澀，使泵出力瞬間降為零。從以上分析可以看出，在泵未卡澀的情況下，備泵能及時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)壓力，否則會(huì)引起跳機(jī)。

3 防范措施

3.1 技術(shù)措施

（1）重要電機(jī)必須選用優(yōu)質(zhì)軸承， 安裝時(shí)仔細(xì)檢查軸承外觀質(zhì)量，有問(wèn)題堅(jiān)決不用。

（2）選用合理的潤(rùn)滑油脂。 油脂填充量必須適當(dāng)，若填充過(guò)多，在高速下激烈攪拌反而會(huì)引起溫升過(guò)高， 造成泄漏。 潤(rùn)滑油泵一般填充 1/3 潤(rùn)滑脂， 并在填充前先將軸承放在潤(rùn)滑油 （透平油）中浸泡，以免在啟動(dòng)時(shí)因潤(rùn)滑面油脂不足而使軸承燒損。

（3）保證軸承安裝質(zhì)量。 先用煤油清洗軸承 2遍以上，徹底清除軸承內(nèi)的污垢，安裝時(shí)采用熱裝配， 控制軸承加熱溫度不超過(guò) 105℃， 采用油加熱，裝配時(shí)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)控制軸承各間隙。

3.2 運(yùn)行措施

（1）正常運(yùn)行時(shí)注意監(jiān)測(cè)。 若振動(dòng)過(guò)大應(yīng)及時(shí)消除；定期用紅外線測(cè)溫儀監(jiān)測(cè)軸承溫度；避免重載啟動(dòng)，多次重載啟動(dòng)會(huì)使垂直徑向面間隙減小，增加摩擦發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)抱死軸承。

（2）重要電機(jī)須加強(qiáng)定期維護(hù)， 必要時(shí)解體清理。解體時(shí)，清理軸承內(nèi)污垢并用煤油清洗干凈，檢查內(nèi)外環(huán)及滾子磨損情況，重新安裝時(shí)應(yīng)將軸承外環(huán)與內(nèi)壁位置與拆卸前調(diào)整 90°， 以保證軸承圓周各處受力均勻，延長(zhǎng)使用壽命。

（3）提高系統(tǒng)保護(hù)的可靠性，防止壓力開(kāi)關(guān)故障時(shí)導(dǎo)致聯(lián)鎖功能失去，對(duì)潤(rùn)滑油泵加裝電氣聯(lián)鎖回路。

（4）通過(guò) DCS 曲線， 檢查平時(shí)油壓正常波動(dòng)范圍，在不會(huì)造成因波動(dòng)而產(chǎn)生誤啟動(dòng)的前提下，提高啟備泵值。

（5）定期校驗(yàn)壓力開(kāi)關(guān)， 利用開(kāi)停機(jī)機(jī)會(huì)對(duì)潤(rùn)滑油泵進(jìn)行聯(lián)鎖試驗(yàn)，確保備用正常。

4 結(jié)語(yǔ)

許多火電機(jī)組（包括 9E 燃機(jī)）潤(rùn)滑油系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)主潤(rùn)滑油泵都是由大軸帶動(dòng)，再加上輔助交流潤(rùn)滑油泵和直流油泵的聯(lián)鎖保護(hù)，可有效防止大軸斷油燒損，但大軸帶動(dòng)對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜， 維護(hù)也比較困難。 目前大型機(jī)組及 GE9F機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)設(shè)計(jì)中都沒(méi)有大軸帶動(dòng)的主潤(rùn)滑油泵，存在因運(yùn)行泵電機(jī)軸承抱死而導(dǎo)致機(jī)組跳機(jī)的可能性。針對(duì)本次事故的相應(yīng)技術(shù)措施也不一定能完全有效，因此要不斷探討更有效的技術(shù)方案來(lái)避免類(lèi)似事故。

[1]陳庚.單元機(jī)組集控運(yùn)行[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版第二卷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993.

（本文編輯：徐 晗）

Analysis and Treatment of Faults of Lube Oil Pum p in the Steam Turbine

CHEN Hao
（Zhejiang Zheneng Zhenhai Electric Power Generation Co．Ltd．， Ningbo Zhejiang 315208， China）

This paper analyzes the reasons comprehensively for the sharp pressure decrease caused by the bearing seizure of the running NO．2 lube oil pump and the unit trip due to the failure of the standly pump startand proposes considerations for equipmentmaintenance and repair．

lube oil pump； bearing seizure； unit trip； malfunction analysis

TK263．8+6

： B

： 1007－1881（2010）06－0037－02

2009-10-30

陳 浩（1973－）， 男， 浙江寧波人， 工程師， 從事燃汽輪機(jī)電廠的運(yùn)行管理工作。