火力发电厂汽轮机油系统常见故障分析及防治措施

引言

我国电源结构以火力发电为主,火力发电离不开汽轮机,汽轮机是将蒸汽能量转换成机械功的旋转式动力机械。汽轮机油系统包括润滑油系统、液压油系统,其是保证汽轮机正常运行的重要组成部分,但是汽轮机油系统的稳定性比较差,经常由于油系统故障而导致汽轮机发电机组出现断油烧瓦事故,甚至造成汽轮机组报废,因此,维护汽轮机油系统是保障汽轮机安全运行的重要工作,要加强对油系统的故障分析、检修,进而减少对汽轮机组的损坏,提高发电厂的经济效益。

1汽轮机油系统的常见故障原因

1.1油系统内存在管路杂质

（1）汽轮机油系统在制造安装过程中,油系统设备及管路中会滞留一些杂质,如纤维、焊渣、铁屑、漆皮、铁锈等:（2）油系统在负压运行时有入侵的污染物,如粉尘、泥沙:（3）润滑油长时间高温高压运行产生胶质、积碳等:（4）系统在检修维护或补油时会带入一些杂质、垃圾:（5）油系统涂层脱落物以及金属表面产生腐蚀物,如氧化铁、硫化铁等。

例如,某电厂一台200Mw的汽轮机发电机组由于阀门壳体发生锈蚀,油管路中出现铁锈,造成油污染,导致汽轮机转轴与轴瓦磨损厉害。这些杂质聚合交织在一起形成油泥、油污等,粘附在油系统管路内壁,在汽轮机高速运行过程中,由于流速、压力、流量、温度变化及系统振动等原因,造成杂质自行脱落,进而随着润滑油或液压油的循环运行进入轴瓦间、布套等处,造成液压部件卡滞、拥堵,甚至出现烧瓦停机的重大事故。同时,油中杂质的增多,会加速液压油或润滑油的质量恶化,造成恶性循环,为确保汽轮机稳定可靠运行,在维护过程中有必要加强对油系统管路的清洗,确保油管路的清洁。

1.2供油系统断油

汽轮机在高温高压下高负荷长期工作,需要供油系统提供安全保障,供油系统必须在任何情况下,不论汽轮机运行、停机或发生事故,甚至当发电厂断电时,都应能确保供油。对于高速旋转的汽轮机发电机组,哪怕是短暂的供油中断,也会引起重大事故。

例如,某火力发电厂一台300Mw的汽轮机发电机组由于供油不足达0.5h,轴承的巴氏合金因中断冷却而熔化,使汽轮机关键部件发生严重磨损。经研究分析,在高温高压环境下的供油系统自吸能力差,如果进口有空气渗入,将破坏供油系统的工作,系统运行就会出现故障。

1.3油液的质量

油液质量的好坏决定机械设备的运行效率和可靠性。经过长期实践发现,油中水分、工作温度及固体颗粒度等参数是引起油质变化的主要因素,70%～80%的汽轮机发电机组出现故障与油品质量有直接关系:油品质量差不仅严重影响了润滑、液压设备的正常运转,而且造成很大的人力浪费和经济损失,降低机械设备的使用寿命,因此油品质量检测及污染度监测具有极其重要的意义。

1.4其他原因

汽轮机油系统主油泵有时也会出现故障,注油器入口逆止挡板故障,油系统管道破裂大量漏油,润滑油箱油位异常等,影响油泵工作状态,这些都可能造成汽轮机组发生事故。

2油系统常见故障的防控措施

2.1提高油品质量

滤油系统结构示意图如图1所示,增设滤油系统,滤油机与主油箱之间连接有入油管路和出油管路,入油管路上设有入油阀门,出油管路上设有出油阀门,入油管路与主油箱的底部相连、出油管路与主油箱的上部相连,出油阀门靠近滤油机一侧设有进油泵,滤油机和主油箱之间设置过滤箱,过滤箱分成沉淀箱和储油箱,沉淀箱和储油箱在过滤箱内左右设置,滤油机的反冲洗管路和排污管路与沉淀箱相连,储油箱通过排油管路与主油箱相连,反冲洗管路上设有冲洗阀,排油管路上设有排油泵。通过该滤油系统从滤油机的排污管路出来的油水混合物流入过滤箱内经二次过滤后流入主油箱,这样就保证了油质的质量,节省了汽轮机油。

2.2油位监测保护

某火力发电厂有两台300Mw的汽轮机发电机组,其中一台设备出现了故障,究其原因,轴瓦与转轴之间由于润滑不良,直接干摩擦,产生高温,造成汽轮机烧瓦事故的发生,而另一台设备由于增设一油箱油位保护系统,通过与计算机网络连接,方便工作人员实时监视油位,保证了设备的安全运行,增设的油位监测系统包括包括3个独立的液位变送器、DCS控制单元和汽轮机保护单元,液位测量装置沿汽轮机润滑油箱轴向等间隔设置,能真实反映油箱液位情况:3个液位测量装置均通过电缆与DCS控制单元连接,实现与DCS控制单元的连接通信,DCS控制单元对接收信号进行处理,当3个液位测量装置发送的液位信号有2个达到液位保护停机值,DCS控制单元发送油箱油位异常保护信号至汽轮机保护单元。在油箱中心线以下350mm处水平开孔,作为测量装置下取样孔,下取样孔向上1500～1700mm处开设上取样孔,连接测量筒,并保证测量筒与主油箱平行且垂直于地面,减小油箱液位波动对测量油位的影响,提高测量稳定性、可靠性:3个独立的液位变送器提供3个冗余测点,分别监视油箱油位,并将两两偏差大于50mm作为报警信号,提示油箱有异常,并将异常信号送入系统ETS,油位一旦出现异常,汽轮机快速打闸,监测精度高,可靠性强,方便汽轮机油位的监测保护。

2.3其他防控措施

定期清洗管路,在汽轮机油管路中还可增设一清洗系统,实现清洗液纯水配制,清洗介质温度、压力、流量集中控制,大流量强制循环清洗与旋流冲刷,高压辅助清洗、压缩空气冲扫、清洗品质净化处理等工序的模式化、程序化、智能化管理,能高效、快捷、安全、彻底地对润滑油管路系统进行清洗,达到高度清洁、表面防护的目的,具有显著的经济价值和社会效益。

3结语

本文针对现阶段火力发电厂汽轮机油系统常见故障进行了分析,并提出了一些防治措施,要求相关工作人员通过定期清理油管路,实时监测油箱油位,提升巡检过程的规范性,以避免因油系统故障给汽轮机组的稳定运行带来严重影响。