試論汽輪機潤滑油系統(tǒng)的常見故障特征與原因

陶晨

摘要：汽輪機潤滑油系統(tǒng)具有潤滑、密封和冷卻功能，是保證汽輪機運行安全的關(guān)鍵。汽輪機潤滑油系統(tǒng)的常見故障主要體現(xiàn)在系統(tǒng)漏油著火、油溫過高無法實現(xiàn)冷卻以及一些常見的系統(tǒng)雜質(zhì)故障，分析潤滑油系統(tǒng)的常見故障特征具有必要性。文章從故障的表現(xiàn)和原因分析入手來確保汽輪機的運行安全，促進我國電力行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽輪機；潤滑油系統(tǒng)；常見故障特征；故障原因；火電廠 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK268 文章編號：1009-2374（2016）30-0077-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.037

汽輪機潤滑油系統(tǒng)是火電廠運行輔助設(shè)備之一，承擔(dān)著系統(tǒng)的潤滑、密封和冷卻功能，對于確保整個機組潤滑系統(tǒng)的安全也具有積極作用。我國電網(wǎng)的快速發(fā)展對汽輪機潤滑油系統(tǒng)的性能提出了更高的要求，設(shè)備的運行安全以及對油質(zhì)量、溫度、油壓的控制都是設(shè)備運行中重點關(guān)注的問題?？刂七\行故障要保證汽輪機潤滑油系統(tǒng)在盤車、啟動和之后的運行過程中提供優(yōu)質(zhì)的潤滑油，并且將油溫與油壓控制在合理的范圍內(nèi)。在我國電力企業(yè)汽輪機運行過程中，設(shè)備故障甚至是安全事故發(fā)生的概率并不低，因此對于相關(guān)企業(yè)來說，還應(yīng)進一步加大對汽輪機潤滑油系統(tǒng)的故障分析以及處理。建立完善的監(jiān)測和維修制度，對可能出現(xiàn)的系統(tǒng)故障進行深度分析，確保機組運行的安全。

1 汽輪機潤滑油系統(tǒng)漏油著火及其原因分析

汽輪機潤滑油系統(tǒng)是一個復(fù)雜的設(shè)備，其主系統(tǒng)是由裝有潤滑油的油箱、油泵、潤滑射油器、冷油器組成，另外還包括大量的輔助設(shè)備。火力發(fā)電廠在以往的運行中時常會出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象，其主要原因就是由于系統(tǒng)的漏油未被及時發(fā)現(xiàn)而導(dǎo)致的起火爆炸。汽輪機潤滑油系統(tǒng)是一個封閉的完整系統(tǒng)，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都將帶來嚴重的后果。對火電廠來說，漏油往往是一個長期的過程，但著火和引起故障往往是瞬間的，一旦發(fā)生，將造成大量的財產(chǎn)損失甚至是人員傷亡。當(dāng)系統(tǒng)處于正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)下時，高溫是其主要特征。由于潤滑油的自身燃點低，設(shè)備運行溫度足以達到其燃點而引起自燃?？傊?，汽輪機潤滑油系統(tǒng)的漏油起火具有瞬間性、難控制以及危害大等特點。而造成汽輪機潤滑油系統(tǒng)漏油主要有以下原因：系統(tǒng)接頭處密封不好；隔膜閥承壓過大導(dǎo)致受損；濾網(wǎng)制造不合理；油擋與軸頸之間的間隙過大等。以上造成系統(tǒng)漏油的部位皆是連接處或者密封零件，另外，系統(tǒng)處于長期運行和多次急停狀態(tài)時，更容易出現(xiàn)損壞導(dǎo)致漏油。加之潤滑油的特點，造成其高溫起火的熱源眾多，其中包括長期處于工作狀態(tài)下的機體、汽電動門旁路管不完整、軸封漏汽管的保溫層不完整。當(dāng)這類設(shè)備工作時，溫度高達70℃，很容易為潤滑油的起火提供基本條件。

2 潤滑油油溫和油壓不合理故障及原因

首先，油溫故障的主要特征在于多種原因?qū)е碌挠蜏剡^高。這與潤滑油的兩大功能有關(guān)，通常潤滑油的作用在于潤滑軸承，但也負責(zé)降低軸承的溫度。此時，如果油溫過高，將降低油膜黏性以及其承載能力，高溫的潤滑油與軸承表面產(chǎn)生干摩擦，使設(shè)備出現(xiàn)損壞，在不斷的摩擦過程中，油的質(zhì)量也將不斷下降。通常在300MW凝氣式機組運行中，冷油氣出口的溫度在43℃～49℃之間，且軸承回油溫度要低于71℃。通過經(jīng)驗以及火電廠汽輪機組的潤滑油設(shè)備故障實例將故障原因進行如下分析：冷油器污垢、堵管和設(shè)計上的缺陷等，將導(dǎo)致其面積不足，冷油器析出內(nèi)空氣等，冷卻水的溫度高無法達到冷卻效果?？傊?，汽輪機的冷油器故障主要是由于潤滑油系統(tǒng)采用冷油器對高溫回油進行降溫，但冷油器內(nèi)的冷卻則主要為冷卻水，這樣在長期的設(shè)備運行中就會出現(xiàn)大量的污垢，從而出現(xiàn)阻塞。設(shè)備的受熱面減小自然會導(dǎo)致潤滑油溫度升高。冷油器運行較長時間后，容易出現(xiàn)冷油器被污染的現(xiàn)象，導(dǎo)致管道堵塞和結(jié)垢，嚴重影響冷油器受熱面的換熱效果，使得冷油器出口潤滑油溫度過高，超過電廠汽輪發(fā)電機組運行的最高溫度限制。此外，冷卻水的溫度未設(shè)計好，采用過高溫度的冷卻水無法達到冷卻的效果。水溫過高也是導(dǎo)致潤滑油超溫的一個因素。油溫故障往往具有季節(jié)性特征，如夏季更加明顯。

其次，油壓問題。潤滑油壓要合理，一般情況下，潤滑油的油壓要參考機組的其他運行參數(shù)。當(dāng)油壓低于正常范圍時，無法建立軸頸與軸瓦之間的油膜，也就是無法對軸承起到保護作用。油壓問題是汽輪機潤滑油系統(tǒng)常見問題。其主要原因包括以下方面：不合理的設(shè)計，包括射油器的性能匹配程度、出力設(shè)備性能以及其他維持正常運行的零件性能等；汽輪機潤滑系統(tǒng)的油泵故障，設(shè)計時要確保主油泵出口處的逆止閥面積合理，否則就會造成油壓的瞬間降低，使油泵內(nèi)出現(xiàn)大量氣體，導(dǎo)致故障；另外，交直流油泵故障和油泄漏潤也是造成油壓低的影響因素。在眾多影響因素中，射油器故障是造成這一故障的主要原因，作為系統(tǒng)的主體，一旦射油器運行不正常，就無法對軸承提供油液，并且射油器決定著主油泵的安全和潤滑作用，潤滑油系統(tǒng)在這一情況下受損。

最后，當(dāng)系統(tǒng)在啟動過程時，油泵的切換失敗也將導(dǎo)致油壓下降，引起故障。

3 潤滑油油質(zhì)污染故障機器原因分析

汽輪機潤滑油的材料主要為天然石油的加工產(chǎn)品。天然石油多為暗黑色或者淡黃色，并且存在強烈的味道，密度小于1g/cm3。潤滑油的這一特性滿足了潤滑油的基本特征，但事實上還要結(jié)合具有抗氧化能力和抗乳化能力的微量元素。但是在潤滑油儲存和輸送過程中，潤滑油容易變質(zhì)，其基本性能無法保持，也就是說潤滑油具有一定的壽命期限，對于企業(yè)來說，潤滑油變質(zhì)是造成潤滑油系統(tǒng)的故障的重要原因，其中潤滑油水分超標是其主要原因。

3.1 潤滑油水分超標問題

水分是汽輪機潤滑油的主要指標之一，在運行中水分的控制是一個長期的過程，水分超標會導(dǎo)致潤滑油的潤滑性能下降，進而腐蝕和損壞設(shè)備。由于水分的積累并非一瞬間的過程，因此水分超標問題多來自于監(jiān)管和檢修不嚴。其中客觀上的原因還包括設(shè)計的不合理，導(dǎo)致漏水嚴重，汽缸端部結(jié)合面的漏汽以及軸承座內(nèi)的負壓超過標準等。另外，在運行過程中，很可能出現(xiàn)軸封供汽系統(tǒng)的故障問題，如軸封供汽室的壓力增大，導(dǎo)致漏入軸封抽氣室的蒸汽無法完全被抽入軸封加熱器。在原因分析的過程中，汽缸變形會導(dǎo)致接合面出現(xiàn)漏氣，使軸承承載過多的壓力或者使部分水分通過軸承進入潤滑油系統(tǒng)。至于系統(tǒng)自身來說，主油箱的設(shè)計將決定其油水分離能力，當(dāng)運行過程中的油水分離效果差時，會導(dǎo)致大量的水分甚至雜質(zhì)，主觀上對于系統(tǒng)的長期檢查和雜質(zhì)處理是必要的，但在火電廠發(fā)展過程中，由于大型設(shè)備過多，同時缺少必要的監(jiān)測措施，因此導(dǎo)致其設(shè)備的維護存在漏洞，很容易使水分進入潤滑油系統(tǒng)?？傊?，水分對于汽輪機潤滑油系統(tǒng)的影響與雜質(zhì)的影響相似，都是一個長期的過程，只有通過合理的使用和監(jiān)控才能降低水分對于潤滑油系統(tǒng)運行的影響。

3.2 固體顆粒污染問題

當(dāng)系統(tǒng)的潤滑油中存在固體顆粒時，會使?jié)櫥捅旧淼男阅芙档?，甚至?xí)绊懺O(shè)備的性能造成設(shè)備的大面積的磨損。固體顆粒是大型汽輪機運行中不可避免的問題，根據(jù)實際運用中固體顆粒的故障問題原因進行如下分析：安裝漏洞，會造成污染嚴重。另外，在安裝過程中，系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，對其維修過程中的不及時清理會造成大量的雜質(zhì)出現(xiàn)。當(dāng)油系統(tǒng)自身不潔凈后，密封油閥門、人孔門等設(shè)備缺陷導(dǎo)致外界污染物進入系統(tǒng)等。對上述污染對其進行總結(jié)，當(dāng)潤滑油系統(tǒng)的清潔度不佳時，實際產(chǎn)生的設(shè)備會導(dǎo)致系統(tǒng)中出現(xiàn)的雜質(zhì)影響油質(zhì)，而油質(zhì)是潤滑油系統(tǒng)正常運行的基本保障。當(dāng)然，潤滑油系統(tǒng)的污染物很容易侵入，并且無處不在，如在運行中的卷入、密封過程中的滲入等。

4 結(jié)語

通過對以上汽輪機潤滑油系統(tǒng)的故障特性以及原因分析我們發(fā)現(xiàn)，多數(shù)的系統(tǒng)故障來自于設(shè)計運行和維修過程中、主觀和客觀上的原因均可造成汽輪機潤滑油系統(tǒng)的故障。一些故障是長期的過程，如水分和雜質(zhì)的進入，但其造成的故障卻是瞬間的，并且一旦出現(xiàn)故障，由于火電廠運行復(fù)雜特征，修復(fù)過程將存在大量的麻煩。另外，對于一些誘發(fā)原因來說，具有隱蔽性，一般很難被發(fā)現(xiàn)，容易造成長期的持續(xù)的危害，影響火電廠的正常運行。總之，汽輪其潤滑油系統(tǒng)的故障包括多個方面，作為火電廠運行的主設(shè)備，潤滑油系統(tǒng)的設(shè)計和運行都應(yīng)得到更多的關(guān)注。我們將其產(chǎn)生故障原因進行總結(jié)。汽輪機潤滑油系統(tǒng)漏油著火、潤滑油油溫和油壓不合理、潤滑油水分超標等都是造成系統(tǒng)故障的主要原因。針對目前火電廠的發(fā)展和管理現(xiàn)狀，也基于國內(nèi)外的典型汽輪機潤滑油系統(tǒng)的故障處理對其特征進行總結(jié)，主要研究了當(dāng)今國內(nèi)汽輪機潤滑油系統(tǒng)的主要故障實例，從實際案例出發(fā)對潤滑油系統(tǒng)存在的故障以及其產(chǎn)生的原因進行分析具有強大的說服力。并進行分類與總結(jié)，總結(jié)出潤滑油系統(tǒng)常發(fā)生的故障有系統(tǒng)漏油著火、潤滑油溫過高、潤滑油壓低、潤滑油含水超標和潤滑油系統(tǒng)的雜質(zhì)污染等原因。最后，筆者根據(jù)其工作經(jīng)驗以及對于汽輪機潤滑油系統(tǒng)的常見故障認識，分析了具體的產(chǎn)生原因，還提倡根據(jù)潤滑油系統(tǒng)等常見故障進行多方面的分析與總結(jié)，對其進行合理的維護與監(jiān)測。同時對我國多年的火電廠運行模式進行改組，在追求利益的同時，還要關(guān)注運行安全，減少故障發(fā)生的幾率。

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