给水泵汽轮机润滑油压力波动原因分析与处理

作者：黄新贤

来源：《广东科技》 2014年第10期

黄新贤

（中国华电集团贵港发电有限公司，广西贵港 537100）

摘要：给水泵汽轮机是现代大型火力发电机组重要辅机设备，其能否安全稳定运行极大影响机组运行的经济性及稳定性。

关键词：给水泵汽轮机；润滑油；压力波动原因分析

0 前言

贵港电厂一期两台600MW发电机组为上海汽轮机厂生产的N600-24.2/566/566型超临界三缸四排汽、一次中间再热、双背压、凝汽式汽轮机。锅炉给水由两台50%容量汽动给水泵及一台30%容量电动给水泵供给，其中汽动给水泵采用北京电力总厂生产的TGQ10/6-1型汽轮机驱动，该给水泵汽轮机润滑油系统在运行中曾多次出现油压大幅度波动现象，严重时甚至出现因润滑油压低导致机组RB以及机组跳闸事故，严重威胁机组安全稳定运行。经分析，该给水泵润滑油系统设计不合理是造成其压力大幅度波动的主要原因，后通过系统改造彻底消除。

1 给水泵汽轮机润滑油系统概述

每台给水泵汽轮机轴承及给水泵轴承用油由同一个的液压站供给，给水泵汽轮机液压站位于小汽轮机正下方的零米平台，液压站上有两台交流主油泵，一台运行一台备用，一台直流油泵作为事故油泵，三台油泵类型均为叶片泵，油泵出口流量均为20.82m3/h，且采用并联形式连接。油泵启动油压建立后，经逆止阀、切换阀、波板式冷油器、润滑油过滤器和溢流阀供至13.7m层平台的小汽轮机和给水泵轴承。其中，溢流阀为直动式溢流阀，其作用是调整润滑油压至要求值，润滑油波板式冷油器的冷却水为开式水。

2 存在问题

贵港电厂的给水泵汽轮机润滑油系统先后出现过以下问题：

（1）在切换油泵时系统油压波动较大，具体表现为正常运行时润滑油压在0.25MPa左右，在切换油泵时两泵同时运行情况下油压会瞬时升高至0.35MPa，随后在停一台油泵后油压又会瞬时降至0.18MPa，约一秒后恢复至0.25MPa左右。

（2）当机组停运一段时间后，备用泵一段时间不运行的情况下，有时会出现油泵启动后油压不能建立的现象。

（3）一般情况下，在切换开式水泵时，先启动备用泵，待其运行正常后停用在运泵，停运在运泵时开式水压力由0.441MPa迅速下降至0.404MPa。2013年机组大修后进行开式水泵切换时，出现#2机A给水泵汽轮机润滑油压由0.234MPa下降至0.141MPa，B给水泵汽轮机润滑油

压由0.227MPa，上升至0.239MPa，随后A、B给水泵汽轮机润滑油压力逐渐恢复正常运行现象。

3 原因分析

问题（1）的症结在于调整润滑油压的溢流阀是通过弹簧来调整油压的，启停油泵之后弹簧需要一定的反应时间来调整油压，即所谓静态压力超调［1］，启动备用油泵后两台泵同时出油，系统油量和油压急剧增加，弹簧在高油压作用下需要一秒左右的反应时间动作，溢流阀泄油量不变，从而系统油压升高，停一台泵后出油量和油压均急剧下降，弹簧同样需要一秒左右的反应时间动作，溢流阀泄油量不减，系统油压降低，可以说切换油泵时油压有一定波动是难免的，关键是如何将波动影响降低到最小甚至消除。

另外，如果在运泵出口逆止阀不严，切换泵后不仅会引起系统压力波动，还可能存在系统油压力下降或无法稳定的情况。

问题（2）的原因在于油泵吸油口和润滑油液面有一定距离，由于液位波动或者油泵一段时间不运行时不可避免地渗入空气或不凝气体，叶片泵属于容积泵，其对空气的压缩能力远不如空压机，当油泵启动时排不出此类空气或者只能极少的排出此类气体时，就会导致油泵没有足够空间吸入润滑油，从而无法正常建立油压。解决此问题必须在油泵出口处辅助排除气体，而且必须要稳定、有效、反应迅速。

问题（3）的原因在于#2机A、B给水泵汽轮机润滑油冷却器在大修后组装时，冷却器波纹板拉杆之间的紧力不一致导致波纹板有应力存在，或者冷却器波形板本身刚度不够，在受到开式水压力急剧变化时冷却器的波形板发生了微变形，随着水压变化波形板水侧空间快速变化，引起油侧空间急速膨胀或收缩，导致A、B给水泵汽轮机润滑油压变化，当开式水压力稳定后，冷却器波形板的变形消失，润滑油压也趋于稳定。

4 应对方法及处理措施

针对以上问题我厂对给水泵汽轮机润滑油系统进行了优化改进：

（1）针对切换油泵时油压波动较大的问题，在液压站润滑油出口至给水泵汽轮机接口之间的润滑道上增设一个蓄能器，为方便安装，将蓄能器安装在6.9m平台。正常运行时给水泵汽轮机液压站油泵流量为347L/min，而给水泵汽轮机和给水泵用油量约300L/min，正常运行时润滑油压应在0.25MPa左右，经过计算，使用公称容积63L、充氮压力为0.18MPa的气囊式蓄能器即可。经北京电力设备总厂推荐，选用奉化市岳林固德液压元件厂生产的型号为NXQA-63/10-F-A，容积为63L，最大可承受压力为10MPa的蓄能器。

加装蓄能器后，相应压力开关的取样位置进行对应的改动，压力低于0.15MPa报警和压力低于0.12MPa启动备用油泵的压力开关取样点移至蓄能器入口管道逆止阀前，压力低于

0.05MPa停盘车和压力低于0.08MPa报警、启动事故油泵、小汽轮机跳闸的压力开关取样位置设在蓄能器入口管道逆止阀后。这样当主油泵出现问题时，联锁保护系统才能及时报警并联锁启动备用主油泵，而蓄能器入口管道逆止阀后的润滑油路受蓄能器保护，能在3~4s内维持油压，保证在备用主油泵建立起油压之前小汽轮机的润滑油系统不会因为压力过低而跳闸。

由于压力低于0.15MPa报警和压力低于0.12MPa启动备用主油泵的压力开关其0.15MPa和0.12MPa的定值是针对13.7m平台设定的，将取样位置改为6.9m平台后，对应的压力低报警及启动备用油泵的压力定值相对应改为0.21MPa和0.18MPa。

（2）为有效排出油泵内气体，开始时采用通用方法，在每台油泵出口管道逆止阀前开孔加装一直径8mm排气管，排气管通过一截止阀后接回油箱，为确保油泵出口启动时排气及时有效，截止阀设为常开状态，但此方法未全面考虑油泵正常运行时其排气管排油对系统油压的影响。

为此，在液压站每台油泵出口管处打一个直径6mm的孔，在此基础上焊接一个单向阀，顶部堵板处开直径一个1.5mm排气孔，此方法使得油泵中的空气可以在叶片密封容积增大或减少过程中从排气孔排出一部分，在叶片泵的下一个密封容积增大或较小过程中吸入部分润滑油，由于叶片泵转速达1500r/min，以上过程在短时间内能重复很多遍，使得油泵内吸入足够量的润滑油，进而建立起油压。油泵正常运行时单向阀上直径1.5mm的排气孔只会泄出极少量的润

滑油，由于润滑油油量富裕约50L/min，少量润滑油泄走并不会影响给水泵汽轮机的正常运行。

（3）合理制定检修计划，大、小修周期定期解体检查研磨出口溢流阀阀芯、阀座，检查清理其弹簧，溢流阀整定压力调整好后锁定调节手轮，确保溢流阀可靠有效；检查疏通油泵出口排气孔；检查油泵出口逆止阀，确保密封严密，防止系统因逆止阀不严造成回流而油压不稳。

5 总 结

通过以上原因分析后制定处理措施，贵港电厂#1机组给水泵汽轮机润滑油系统已经通过相关改造，现已彻底消除在切换油泵或开启水泵时给水泵汽轮机润滑油压波动现象，并已制定计划在机会合适时对#2机组进行相同的改造，有效提高机组运行的安全性及稳定性。

参考文献：

［1］ ylanna. 常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式［EB/OL］. （2011-11-18）［2014-4-28］.http：//www.bokee.net/company/weblog_viewEntry/9257863.html.

作者简介：黄新贤（1981~），男，助理工程师，本科，从事火电厂汽轮机维护检修工作。