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1、百万千瓦级汽轮机顶轴油系统异常的原因分析与处理陈胜军 刘金生 高鹏里（华能国际电力股份有限公司浙江分公司）摘 要：本文介绍了国内首座百万千瓦级燃煤电厂汽轮机顶轴油系统的设计原理，针对机组投产后 顶轴油系统出现的问题进行的分析及处理方法。关建词：百万千瓦级汽轮机 顶轴油系统异常 原因分析 处理1 前言某电厂汽轮机选用由上海汽轮机有限公司和德国西门公司联合设计制造的 N1000-26.25/600/600（TC4F ）型1000MW超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、 反动凝汽式汽轮机。在机组投产后有 2 台机组分别先后出现了顶轴油系统异常的情况，严重地 威胁了机组的安全运行。2 系
2、统简介顶轴油系统的作用是在汽轮机低速阶段提供高压油，在转子和轴承之间形成静压油膜将转 子顶起，避免汽轮机低转速过程中轴颈和轴瓦之间的干摩擦，防止低速碾瓦，并减少盘车力矩 对转子和轴承起着重要的保护作用；对于该种类型的汽轮机，采用的是液压盘车装置，不同于 常规的电动盘车装置，该装置位于1 轴承座前端，液压盘车的动力油由顶轴系统提供。顶轴油系统主要设备包括3X50%顶轴油泵（二用一备）、自动反冲洗过滤装置、双筒低压 过滤器、单筒高压过滤器。液压盘车装置主要设备包括液压马达、超速离合器、中间轴、轴承 及紧固件。液压马达的动力油来自顶轴油，润滑油来自主机润滑油。盘车转速一般为4854 r/min （0
3、.80.9Hz）。系统流程：顶轴油泵油源来自润滑油箱，经过一台32p m自动反冲洗过滤装置进行粗滤， 然后再经过25p m的双筒过滤器进入顶轴油泵的吸油口，经油泵升压后，压力油经过单筒高压 过滤器进入分流器，经单向阀、节流阀，最后进入各轴承和液压盘车马达。顶轴油泵出口油压 由溢流阀整定，正常压力设定为16.0MPa。在每个轴承进口设一节流阀，通过调整节流阀可控 制进入各轴承的油量及油压，使轴颈的顶起高度在合理的范围内。在进入液压盘车装置前有一 电磁阀和手动调节阀，通过调整手动调节阀可调整盘车转速。机组设一手动盘车装置，是液压盘车的辅助装置，位于3 轴承座。它的作用是能够通过 手动来转动汽轮机转
4、子。它既可以用于使汽轮发电机转子转动起来，也可以使转子转动一个给 定的角度。3 系统异常分析与处理案例一该厂2 机组自调试以来一直存在顶轴油压偏低的情况，在2007 年春节调停检修期间我们 决定进行检查，当时主机连续盘车时3台顶轴油泵同时运行的情况下母管压力才能维持在15MPa 以上，而且盘车转速只有44 r/min。对于引起顶轴油压偏低的原因我们分析主要有以下几方面 的原因：1) 顶轴油泵故障，出力偏低；2) 系统存在大量的泄油：顶轴油泵出口模块泄压阀调整不当，泄油量过大；管路有外漏； 轴承内部有漏油，顶轴油管、油管接头爆裂； 转子顶起高度太高导致泄油量偏大； 液压盘车装置有大量泄油。根据以
5、上分析，我们进行了针对性的检查，先后排除了油泵故障、轴承内部漏油、转子顶 起太高等因素，最后将主要原因归结在液压盘车部份。经现场多次调试，发现在液压盘车手动 调节阀全关的情况下，2台顶轴油泵运行母管压力正常16.0 MPa,顶轴油进各轴承压力显示正 常。在打开液压盘车手动调节阀启动液压盘车时，油压立即下降，在 3 台泵运行的情况下，手 动调节阀全开后盘车转速也只能达到44 r/min。附图 1 液压盘车装置油系统示意图 根据西门子公司提供的系统图(附图 1)，在液压盘车装置顶轴油管路与润滑油管路之间设 一逆止阀，如附图 1 箭头所示，机组正常盘车期间，起到防止顶轴油漏到润滑油系统的作用， 而在
6、汽轮机正常运行期间液压盘车装置退出运行后，盘车电磁阀自动关闭，润滑油经过该管路 对液压盘车装置进行润滑。根据调试情况，我们初步判断该逆止阀关闭不严或未安装，在盘车 电磁阀开启时，部分顶轴油直接漏至润滑压系统，导致顶轴油压力大幅下降。经查阅西门子提 供的资料，该逆止阀安装在1 号轴承座前的顶轴油模块内（附图2 序号 1-18），将模块解体后， 发现逆止阀确实没装，经和厂家联系到备件，装复后系统恢复正常，在2 台泵运行的情况下对 顶轴油压系统进行重新整定，顶轴油压16.0MPa,盘车转速调整为55 r/min。同时进行顶轴试 验，将各轴承处转子的顶起高度调整到0.10mm左右。（为了保证顶轴油母管
7、压力，该逆止阀装复前#3、#4、#5轴承处转子的顶起高度均控制在7S左右）。附图 2 顶轴油模块示意图案例二该厂4号机组投运后也一直存在顶轴油压偏低的问题，在2008年4月一次正常停机过程中， 汽轮机转子惰走时间正常，在达到正常盘车转速后，出现转速缓慢逐渐下降的趋势， 1 小时后 转速降至零，在相关技术人员赶到现场了解情况后首先排除了运行操作方面的原因。当时判断 转子在某一轴承处顶起高度不够，立即进行了顶轴试验，当时发现2 轴承处转子顶起高度明显 不足，调整顶轴油模块处的节流阀至全开后转子顶起高度只有0.02mm,进油压力显示只有80bar, 手盘转子较重，但能投入连续盘车。判断2 轴承内部顶
8、轴油系统有泄漏，在转子冷却盘车停 运后对2 轴承进行了揭盖检查，顶轴油管与油管接头均正常，没有外漏部位。进一步查阅图 纸后发现该类机组所有的轴承只有2 比较特殊，瓦枕与轴承壳体是分离的，瓦枕与轴承壳体 的顶轴油接口是通过 O 型圈来密封，见附图3。120length o t tray油槽的长度120 Mu 丨 den I bngE匚in Hi I fsl 附图3#2瓦顶轴油进油示意图翻出下轴承，拆除瓦枕与轴承壳体两个固定螺栓，打开瓦枕后发现#2 瓦下瓦瓦枕与轴承壳体 2 个顶轴油口之一，机侧顶轴油口 O 型密封 圈破损，瓦枕机侧顶轴油口密封面处有明显的冲刷凹槽，见附图 4。顶轴油系统运行期间，
9、进 该轴承的压力油在到达顶轴油槽前有部分通过这个部位从瓦枕与轴承壳体之间的夹层直接泄 走，使瓦枕顶轴油槽处的压力油不能形成足够的动力将转子顶到一定的高度。最后更换了密封 圈并对该处密封面进行了处理。处理结束，重新调整转子顶起高度为009mm,进油压力70 bar。 1 人单杠手盘转子灵活，投入液压盘车。经过此次处理，避免了今后在停机过程中由于#2 轴承 处转子高度顶起不足引起转子拒动的重大缺陷。附图 4#2 瓦瓦枕底部顶轴接口损坏图片4 结束语 对于引起西门子技术的百万千瓦级汽轮机，我们在调试期间和投产后先后遇到了一些问题， 虽然我们也是初次接触，缺少相关的经验，但是经过我厂技术人员的共同努力，在没有外专指 导的情况下，这些问题都得到了较好地解决，消除了设备隐患，也为处理类似问题积累了经验 也希望能给国内同类型机组的兄弟单位提供有益的借鉴。参考文献1 上海汽轮机有限公司汽轮机资料2 德国西门子公司资料3 华能玉环电厂设备招评标资料
