汽轮机油系统

上海交通大学热能工程研究所汽轮机油系统华能玉环电厂1000MW培训讲义（汽轮机及系统部分）—第七讲上海交通大学热能工程研究所汽轮机油系统的组成•根据汽轮机油系统的作用，一般将油系统分为润滑油系统和调节（保护）油系统两个部分。汽轮发电机组的供油系统对保证机组安全稳定运行至关重要。大型汽轮发电机组的供油系统既有采用汽轮机油作为润滑油和氢密封油，采用抗燃油作为调节用油的系统，也有所有用油都采用汽轮机油的系统。前者的汽轮机油和抗燃油是两个完全独立的油系统，而后者的油系统为一个。华能玉环电厂的汽轮机油系统属于前者。上海交通大学热能工程研究所汽轮机油系统的作用汽轮机油系统作用如下：•向机组各轴承供油，以便润滑和冷却轴承。•供给调节系统和保护装置稳定充足的压力油，使它们正常工作。•供应各传动机构润滑用油。上海交通大学热能工程研究所润滑∕顶轴油系统概述（润滑油系统）•润滑油系统的主要作用有：首先，在轴承中形成稳定的油膜，以维持转子的良好旋转；其次，转子的热传导、表面摩擦以及盘车油涡轮会产生相当大的热量，为了始终保持油温合适，就需要一部分油量来进行换热。另外，润滑油还为主机盘车系统、顶轴油系统、发电机密封油系统提供稳定可靠的油源。上海交通大学热能工程研究所润滑∕顶轴油系统概述（润滑油系统）•汽轮机的润滑油是用来润滑轴承，冷却轴瓦及各滑动部分。根据转子的重量、转速、轴瓦的构造及润滑油的粘度等，在设计时采用一定的润滑油压，以保证转子在运行中轴瓦能形成良好的油膜，并有足够的油量冷却。若油压过高，可能造成油挡漏油，轴承振动，油压过低会使油膜建立不良，易发生断油而损坏轴瓦。上海交通大学热能工程研究所润滑∕顶轴油系统概述（润滑油系统）•润滑油系统的正常工作对于保证汽轮机的安全运行具有重要意义。如果润滑油系统运行中突然断油，即使只是很短时间的中断，也将引起轴瓦烧瓦，从而可能发生严重事故。此外，油流的中断同时将使低油压保护动作，使机组故障停机，因此必须给予足够的重视。上海交通大学热能工程研究所润滑∕顶轴油系统概述（顶轴油系统）•设置汽轮发电机组的顶轴油系统，是为了避免盘车时发生干摩擦，防止轴颈与轴瓦相互损伤。目前大型汽轮机组多数设有顶轴油系统，但有的机组则不设顶轴油系统（如北仑港电厂1号机组）。在汽轮机组由静止状态准备启动时，轴颈底部尚未建立油膜，此时投入顶轴油系统，使机组各轴颈底部建立油膜，将轴颈托起，以减小轴颈与轴瓦的摩擦，同时也使盘车装置能够顺利地盘动汽轮发电机转子。上海交通大学热能工程研究所润滑∕顶轴油系统概述（套管式油管道）•目前大型汽轮机组多数在油管道的布置和结构上采用套管式和油箱低位布置方案。油系统管道采用套管式一般是在回油管内套装数根高压油管，所有管道（包括压力油管和回油管）除留个别供拆开检查用的法兰之外，其余全部通过短管采用角焊的方式连接。因此回油管就相当于一个密封的防爆箱。这种管路结构一般由前轴承箱垂直向下穿过基础大梁，直到与油箱油面相近的高度再水平引入油箱。上海交通大学热能工程研究所润滑∕顶轴油系统概述（套管式油管道）•在一般情况下高压油管法兰是个薄弱环节，这种结构减少了大量法兰，使法兰破裂或其垫料损坏的可能性大大减少，同时因压力油管套装在回油管内，即使油管破裂而漏油也不会外溢，这样不但解决了普通油系统管道的渗油漏油问题，对油系统防火极为有利，而且油管道的布置极为紧凑，厂房美观整洁。但油管道采用套管式结构也带来了安装、检修和寻找内部压力油管漏油不便的缺点。上海交通大学热能工程研究所润滑∕顶轴油系统概述（油箱低位布置）•油箱低位布置是将油箱布置于接近零米或零米稍上的标高。同时立式高压油泵及其出口逆止阀、冷油器及其切换阀都布置于油箱内。这样一方面降低了回油管的标高，因而有可能使油管处于热力管道下方而远离热体，对防止火灾和火灾事故的蔓延是有利的；另一方面也使油箱、高压油泵和冷油器之间的管路系统大为简化，系统和设备的布置更加紧凑，而且基本解决了油泵和阀门的漏油问题。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑∕顶轴油系统介绍（组成）•华能玉环电厂润滑∕顶轴油系统包括主油箱、2×100％主油泵、直流事故油泵、3×50％顶轴油泵、2×100％容量的冷油器、阀门、管道、仪表以及满足每台汽轮发电机组所需全部附件，例如回油管上的窥视孔、温度计插座和进油管上的滤网（在润滑油供油管路及顶轴油管路上分别设置2×100％主过滤器，并在油箱内设置回油过滤器）等。润滑油系统与发电机密封油系统分开。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑∕顶轴油系统介绍（组成）•润滑油系统有可靠的主供油设备及辅助供油设备，在启动、停机、正常运行和事故工况下，各个轴承的油量、油压、回油温度等数值，满足汽轮机、发电机所有轴承的要求。汽轮发电机组的进口油温由安装在冷油器出口管路上的油温控制阀来保证，该油温控制阀是一个三向阀，可以控制冷油器的旁路流量。给水泵汽轮机的润滑油系统和主汽轮机的润滑油系统分开，各自设有单独的润滑油系统。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑∕顶轴油系统介绍（用油）•针对华能玉环超超临界1000MW机组项目，转子采用单支撑轴承，轴承负荷较大，从轴承的承载能力和轴承的稳定性等方面综合考虑，西门子推荐使用ISOVG46的透平油。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油系统图EG主机润滑油泵主机冷油器主机润滑油滤网主机润滑油泵来HPIPLPALPB直流润滑油泵上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑∕顶轴油系统介绍（顶轴油系统）•华能玉环电厂顶轴油系统能向每个轴承（包括发电机轴承）注入高压润滑油，以承受转子的重量，该系统还能向盘车马达提供动力油，在机组盘车时或跳闸后都能顺利投入运行，顶轴油系统设计成母管制系统。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂顶轴油系统图主机顶轴油泵来顶轴油滤网顶轴油泵EGLPBLPAIPHP上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站介绍（组成）•华能玉环电厂润滑油站由主油箱、两台100％容量交流电动机驱动的单级离心式主油泵，一台运行，一台备用、一台直流电动机驱动的单级离心式危急油泵、除油雾风机、电加热器、冷油器、三台50％容量交流电动机驱动的容积式顶轴油泵、双联过滤器以及连接它们的管道和阀门等组成。所有润滑油系统的泵组设计成能自动启动、遥控及手动起停，设有停止—自动—运行按钮和用于启动、试验的电磁阀。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站示意图上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站介绍（主油箱）•汽轮机油箱一般由钢板焊成，油箱内装有两层滤网和净段滤网，过滤油中杂质并降低油的流速。底部倾斜以便能很快地将已分离开来的水、沉淀物或其它杂质由最底部的放水管放掉。在油箱上设有油位计，用以指示油位的高低。在油位计上还装有最高、最低油位的电气接点，当油位超过最高或最低油位时，这些接点接通，发出音响和灯光信号。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站介绍（主油箱）•稍大的机组上，装有两个油位计，一个装在滤网前，一个装在滤网后，以便对照监视，如果两个油位计的指示相差太大，则表示滤网堵塞严重，需要及时清理。为了不使油箱内压力高于大气压力，在油箱盖上装有排烟孔，大机组油箱上专设有排油烟机。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站介绍（主油箱）•汽轮机主油箱的贮油量决定于油系统的大小，应满足润滑及调节系统的用油量。机组越大，调节、润滑系统用油量越多。油箱的容量也越大。汽轮机油的循环倍率等于每小时主油泵的出油量与油箱总油量之比，一般应小于12。如循环倍率过大，汽轮机油在油箱内停留时间少，空气、水分来不及分离，致使油质迅速恶化，缩短油的使用寿命。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站介绍（主油箱）•华能玉环电厂润滑油系统主油箱能容纳所有轴承用的润滑和冷却油以及低转速下顶轴用油，保证当厂用交流电失电的同时冷油器断冷却水的情况下停机时，仍能保证机组安全惰走，此时，轴承中的润滑油能承受120℃的油温，润滑油箱中的油温不超过80℃（不影响润滑油物理和化学特性的最高油温为80℃）。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站介绍（主油箱）•主油箱不仅是油的储存箱，也可以对油中的气体进行分离，油箱的容量保证油的循环倍率不超过10，约为9.7，也就是进入油箱的油经过6分钟的时间到达泵的吸入口，这段时间可使油充分进行杂质沉淀和分离空气。正常运行油位以上的油箱空间能接受停机时系统内所有回油。油箱的底部倾斜并在最低点设排污接口。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站介绍（主油箱）•供油系统的油经油箱油位下的进油口回到油箱第一个腔室中，油在油箱内上升过程中进行除泡沫，然后，油经过滤网进入临近的腔室，在被油泵吸入之前，流经很长的通道。主油箱配有液位指示器和液位开关，在最高、最低油位报警。主油箱设置阻火器及事故放油接口。主油箱设有油净化接口及配套油位控制阀。主油箱设有电加热器，当油箱油温低于10℃，油不能循环时，投入电加热器加热温度到40℃。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站介绍（主油泵）•华能玉环电厂润滑油主油泵出口压力0.55MPa，用于轴承润滑和冷却。电动主油泵使系统具有更佳的油泵入口吸入条件（不需要注油器或油涡轮）；较少的管道布置；提高了可靠性；维护更加方便。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站介绍（主油泵）•在汽轮发电机运行状态下，其中的一个电动主油泵为所有轴承提供润滑油，主油泵直接从油箱吸油，润滑油经过滤油器、冷油器及节流阀供至各个轴承，每个轴承的润滑油量可通过节流阀进行调整。在汽轮发电机组启动、停机过程中，其中的一个电动主油泵为所有轴承提供润滑油。当润滑油系统中的油压下降到整定点以下，通过压力开关将第二个主油泵或危急油泵自动投入运行。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站介绍（危急油泵）•华能玉环电厂润滑油危急油泵出口压力约0.25MPa，用于紧急停机时轴承润滑。在停机过程中，危急油泵直接供油到润滑油管保证轴承供油而不经过冷油器、过滤器等设备。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站介绍（除油雾风机）•油位以上的所有空间（如油箱、回油管、轴承座等）都可能产生油雾，油箱装设排油烟机的作用是排除油箱和有可能聚集油气的腔室中的气体和水蒸气。这样一方面使水蒸气不在油箱中凝结；另一方面使油箱中压力不高于大气压力，使轴承回油顺利地流人油箱。反之，如果油箱密闭，那么大量气体和水蒸汽积在油箱中产生正压，会影响轴承的回油，同时易使油箱中积水。排油烟机还有排除有害气体使油质不易劣化的作用。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站介绍（除油雾风机）•华能玉环电厂润滑油系统设置2×100％用交流电动机驱动的除油雾风机进行油烟分离。除油雾风机可使上述空间内产生大约0.5～1.0mbar的真空。风机的吸入口设置一个油分离器，可将空气排至大气并将分离的油返回油箱。如果发电机由氢气冷却，则发电机轴承配有独立的除油雾装置。汽轮机润滑油系统设计时考虑配氢冷发电机时发电机轴承油经排氢设施的回油。凡有可能聚集油气的腔室，如轴承箱、回油母管等，有排放油气的设施（设置通气管与油箱真空区相通）。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂排油烟系统图上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站介绍（冷油器）•华能玉环电厂润滑油系统设有2×100％板式冷油器，润滑油在轴承中吸入的热量通过冷油器与冷却水进行热量交换。每台冷油器根据汽轮发电机组在设计冷却水流量、设计冷却水温（38℃）和5％裕量下的最大负荷设计。冷油器的设计和管路布置方式允许在一台运行时，另一台停用的冷油器能排放、清洗或调换。冷油器的板材根据冷却水水质（除盐水）选用不锈钢材料TP316，冷油器冷却水采用闭式循环冷却水，冷却水设计温度为38℃。上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂润滑油站介绍（顶轴油泵）•顶轴油泵为3台50%容量高压容积泵（所配电机要求防爆型），油泵出口高压油经过滤油器向汽轮机及发电机各轴承供油。顶轴油泵布置于油箱上部，保证可靠地运行并防止漏油，顶