汽轮机润滑油系统

汽轮机供油系统概述主机供油系统主要是指汽轮发电机组的润滑油系统、顶轴油系统、调节保安油系统，是保证机组安全稳定运行的重要系统。350MW汽轮发电机组的主机供油系统一般采用汽轮机油作为润滑油和氢密封油、抗燃油作为调节保安用油，其汽轮机油和抗燃油是两个完全独立的油系统。在机组正常运行时，润滑油系统通常由汽轮机主轴带动的主油泵供给润滑油。其主要功能是给汽轮发电机组主轴承、推力轴承、盘车装置提供润滑油及顶轴系统用油。为密封氢气的密封油系统供油，以及为操纵机械超速脱扣装置供油。一、润滑油系统的主要设备、工作原理及作用汽轮发电机组是高速运转的大型机械，其支持轴承和推力轴承需要大量的油来润滑和冷却，因此汽轮机必须有供油系统用于保证上述装置的正常工作。供油的任何中断，即使是短时间的中断，都将会引起严重的设备损坏。润滑油系统和调节油系统为两个各自独立的系统，润滑油的工作介质采用的透平油，相当于国标GB11120－89号透平油,油牌号ISOVG32.（一）系统流程简介：本润滑油系统采用主油泵—射油器供油方式，主要任务是向汽轮发电机组的各轴承（包括支撑轴承和推力轴承）、联轴器及盘车装置提供合格的润滑、冷却油。在汽轮机组静止状态，投入顶轴油，在各个轴颈底部建立静油膜，托起轴颈，使盘车顺利盘动转子；机组正常运行时，润滑油在轴承中要形成稳定的油膜，以维持转子的良好旋转；同时由于转子的热传导、表面摩擦以及油涡流会产生相当大的热量，需要一部分润滑油来进行换热。另外，润滑油还为保安部套、顶轴油系统提供稳定可靠的油源，还可以作为发电机密封油的辅助供油系统。正常运行时，润滑油系统的全部用油由主油泵和注油器供给，主油泵的出口压力油先进入主油箱，然后经油箱内的油管路分为二路：一路进入1号注油器，1号注油器出口油进入主油泵入口；二路进入2号注油器，2号注油器出口也分两路：一路供向保安部套；另一路经冷油器送至各径向轴承、推力轴承、联轴器、盘车装置、轴承的低油压保护试验装置用油以及顶轴油入口、密封油系统。在机组启动和停机过程中，当主轴转速小于2700—2800r/min时主油泵不能提供足够的油压和油流，故主油泵也不能正常出力，此时启动交流电动辅助油泵，以满足系统供油需要。润滑油系统还设有直流事故油泵，在系统危急状态，向汽轮机各轴承提供用油，以保证设备安全。（二）系统布置特点供油系统按设备与管道布置方式的不同，可分为集装供油系统和分散供油系统两类。（1）集装供油系统：集装供油系统将交流辅助油泵和直流事故油泵集中布置在油箱顶上，且油管路采用套装管路即系统回油管道作为外管，其它供油管安装在回油管内部。这种系统的主要优、缺点如下：油泵集中布置，便于检查维护及现场设备管理；套装油管可以防止压力油管跑油、发生火灾事故而造成损失；但套装油管检修困难。临河动力站就采用此种系统。（2）分散供油系统：分散供油系统各设备分别安装在各自的基础上，管路分散安装。这种系统的缺点如下：占地面积大；压力油管外漏，容易发生漏油着火事故。由于以上缺点，在现代大机组中已很少采用这种供油系统。（三）系统设备介绍本系统主要由集装油箱、主油泵、供油射油器（1#）、供润滑油射油器（2#）、交流润滑油泵、直流事故油泵、溢油阀、冷油器、切换阀、油烟分离器、顶轴装置、油净化装置、润滑油储油箱、润滑油输送泵、油氢分离器、低润滑油压遮断器、套装油管路、电加热器、油位指示器及连接管道、监视仪表等设备构成。1、集装油箱随着机组容量的增大，油系统中用油量随之增加，油箱的容积也越来越大，为了使油系统设备布置紧凑和安装、运行、维护方便油箱采而用集装方式，将油系统中的大量设备如交流辅助油泵、直流事故油泵，射油器、油烟分离装置，切换阀，油位指示器，电加热器等集中在一起。在油箱内部，各种泵的出口用管道连接到相应的供油总管。这种布置方便运行、监视，简化电站布置，便于防火，增加了机组供油系统运行的安全可靠性。本机组主油箱油位情况：油箱容量为35L,油箱油容量30.6m3，满足当厂用交流电失电且冷油器无冷却水的情况下停机时，仍能保证机组安全惰走。此时，润滑油箱中的油温不超80℃。主油箱规范项目单位规范主油箱型式集装油箱有效容积m335尺寸mm×mm×6552X2970X4420mm制造商哈尔滨汽轮机厂有限责任公司2、主油泵主油泵为单级双吸式离心泵如图3-1，安装于前轴承箱内，直接与汽轮机主轴（高压转子延伸小轴）刚性联接，由汽轮机转子直接驱动。主油泵出口油作为动力油驱动射油器向主油泵供油，动力油做功压力降低后向轴承等设备提供润滑油。主油泵抽吸油压力为0.09～0.12MPa，保证轴承进油管处的压力在0.08~0.12MPa。主油泵的出口压力为1.75～1.85Mpa。耗功约200kW。3-1主油泵结构图1下半油泵壳体2密封环（左螺旋）3定位螺钉4密封环（左螺旋）5定位环6上半油泵壳体7通气塞8泵轮9耐磨环10定位螺钉11泵轮锁紧螺母12密封环（右螺旋）13密封环（右螺旋）14“型密封圈15衬环16“O”型密封圈主油泵规范项目单位规范类型主轴驱动离心式3、射油器主油泵容量m3/h153000出口压力MPa1.75～1.85入口压力MPa0.0981转速rpm3000制造商东方汽轮机厂本机组配有两台射油器，安装在润滑油箱内的液位下面，当机组在额定转速或接近额定转速下投入运行。射油器由喷嘴、混合室、扩散管等组成。从主油泵来的压力油通过喷嘴后，油速度增加并在混合室内形成低压区，将油箱内的油抽进入射油器混合室，然后被高速油带入射油器喉部进入扩散段，在扩散管内流速下降将速度转换成压力能。然后通过冷油器，由管子送入轴承总管和主油泵吸油口。扩散段后面装有摇板式逆止阀，以防止油从系统中倒流。在混合室油箱进口面上装有一逆止板，防止轴承油泵工作时倒流进入油箱，为防止异物进入射油器，在射油器的吸油侧装有一可拆卸的多孔钢板滤网。本机组1号射油器参数：出口流量3500L/min、出口压力0.21Mpa；2号射油器参数：出口流量3600L/min、出口压力0.31Mpa。4、辅助油泵箱装有一台交流辅助油泵，一台直流事故油泵，二台油泵的驱动电机均安装在油箱顶部，油箱的油位高度可以使二台油泵吸入口浸入油面下并具有足够深度，保证油泵足够的吸入高度，防止油泵吸空气蚀。交流辅助油泵在汽轮机组启动、停机及事故工况时向系统提供润滑油。在机组盘车、冲转前必须投入运行，建立正常油压，当机组升到90％额定转速，主油泵已能满足润滑油系统的全部供油需求，交流辅助油泵便可退出运行。正常处于“自动”位置，当主油泵供润滑油油压低于0.049MPa时，交流辅助油泵自动投入运行。它能向润滑油系统提供全部需油量。直流事故油泵在机组事故工况、系统供油装置无法满足需要或交流电源失去的情况下使用，提供保证机组顺利停机需要的润滑油。当润滑油压力低于0.039MPa或交流失电时，自动联启直流事故油泵。5、排油烟装置汽轮机润滑油系统在运行中会形成一定油气，主要聚积在轴承箱、前箱、回油管道和主油箱油面以上的空间，如果油气积聚过多，将使轴承箱等内部压力升高，油烟渗过挡油环外溢。为此，系统中设有两台排烟装置，安装在集装油箱盖上，它将排烟风机与油烟分离器合为一体。上部为两台单级单吸立式离心风机，下部为圆筒式结构油烟分离器。该装置使汽轮机的回油系统及各轴承箱回油腔室内形成微负压，以保证回油通畅，并对系统中产生的油烟混合物进行分离，将烟气排出，将油滴送回油箱，减少对环境的污染，保证油系统安全、可靠；同时为了防止各轴承箱腔室内负压过高、汽轮机轴封漏汽窜入轴承箱内造成油中进水，在排烟装置上设计了一套风门，用以控制排烟量，使轴承箱内的负压维持在500Pa。主油箱排油烟机规范项目单位规范主油箱排烟风机型式HGD-P-4数量台2容量m3/h2000扬程Pa3500转速rpm2900轴功率kW3.0电机型号YB11ZM-2功率kW4电压V380电流A6.2制造商东方汽轮机厂6、冷油器润滑油要从轴承摩擦和转子传导中吸收大量的热量。为保持油温合适，需用冷油器来排出油中的这些热量。冷油器一般有板式和管式两种：（1）管式冷油器：是电力系统中普遍使用的一种油冷却设备，利用该设备可使具有一定温差的两种液体介质实现热交换，从而达到降低油温，保证润滑油系统正常运行的目的。冷油器按安装形式，分为立式和卧式两种；按冷却管形式分为光管式和强化传热管式两种。管式冷油器采用开式循环水冷却，润滑油油温由安装在冷却水回水母管的调节阀进行调整。（2）板式冷油器：采用换热波纹板叠装于上下导杆之间构成主换热元件。导杆一端和固定压紧板采用螺丝连接，另一端穿过活动压紧板开槽口。压紧板四周采用压紧螺杆和螺母把压紧板和换热波纹板压紧固定。采用纯逆流换热，左侧热流体，右侧冷流体。两两换热波纹板之间构成流体介质通道层，换热波纹板一侧是冷流体另一侧热流体，构成冷热流体的换热通道层交错布置。板式冷油器具有以下特点：传热效率高；使用安全可靠；结构紧凑、占地小、易维护；阻力损失少；热损失小；冷却水量小；经济性高；随机应变；有利于低温热源的利用。本350MW超临界汽轮机组油系统中设有两台100％板式冷油器，设计为一台运行，一台备用。每台根据汽轮发电机组在设计冷却水温度（38℃）、面积余量为5％情况下的最大负荷设计。油路为并联，用了一个特殊的切换阀进行切换，因而可在不停机的情况下对其中一个冷油器进行清理。它以开式水作为冷却介质，带走润滑油的热量，保证进入轴承的油温为40～46℃。本冷油器设计参数如下：主机冷油器规范项目单位规范型式板式冷却面积m2260油流量kg/h189216冷却水量kg/h350000冷却水入口温度℃36油入口温度℃65油出口温度℃45水侧MPa.g1.6油侧MPa.g1.6制造商GEA、阿法拉法、APV7、切换阀切换阀为筒状板式结构，可使两台冷油器相互切换，也可使两台冷油器并联运行。汽轮机润滑油供油系统，冷油器选用100%备用容量，采用切换阀作为两台冷油器之间的切换设备，它具有操作简便，不会由于误动作，造成润滑油系统断油的特点。当运行着的冷油器结垢较严重，使冷油器出口油温偏高时，可以通过切换阀切换工作位置，启动另一台冷油器；当冷油器的进、出口冷却水温超过设计值，而冷油器的出口油温超过最高允许温度时，还可通过高速切换阀的工作位置，使两台冷油器同时投运，满足系统供油要求。切换阀由阀体、阀芯、压紧板手、手柄、密封架、止动块等零部件组成。切换阀的使用说明：润滑油从切换阀上部入口进入，由上部两侧出来，经冷油器冷却后，进入切换阀下部两侧，由切换阀下部出口进入轴承润滑油供油母管，阀芯所处的位置，决定了相应的冷油器投入状况，切换阀换向前，必须先开启安装在冷油器回油管道上连通管道的注油阀将备用冷油器充满油（防止在切换过程中，润滑油带气使轴承断油），然后转动大手轮使阀松动，然后沿箭头指示方向转动小手轮90度进行切换操作，在切换阀内，密封架上设置了止动块，用以限制阀芯的转动，当小手轮扳不动时，表明切换阀已处于切换后的工作位置，此时应用大手轮锁住切换阀，使阀芯、小手轮不能随意转动，当需要两台冷油器同时投入工作时，应将小手轮扳到阀体的中间位置，这样，润滑油可经阀芯分别进入两台冷油器。壳体下端有一螺塞为放油孔，解体前，应先取下此螺塞，将切换阀内存油放净。切换阀的维护应以清除污垢，检查严密性为主，拆下手轮，压紧板手和密封架即可检修维护。8、低润滑油压遮断器以便在润滑油压低于设定值时报警，启动相应油泵或使汽轮机停机。低润滑油压遮断器由7个压力开关、二个节流孔和二个电磁阀组成。压力开关PSA1当油压降至0.049Mpa报警压力开关PSA2当油压降至0.049Mpa启动交流润滑油泵压力开关PSA3当油压降至0.0392Mpa启动直流润滑油泵并停机压力开关PSA7当油压降至0.0294Mpa切断盘车电机并报警压力开关PSA4、PSA5、PSA6当油压降至0.0294Mpa三取二逻辑停机其中二个节流孔和二个电磁阀可分别实现交流润滑油泵、直流润滑油泵在线实验。9、电加热器在集装油箱中安装有6个电加热器，总功率为6