600MW机组主机润滑油及净油系统解析

600MW机组主机润滑油及净油系统

施晶

一、概述

主机润滑油系统必须在汽轮机盘车、启动、运行、停机惰走时不间断地供给各轴承清洁足量的润滑油。同时必须使润滑油温度、压力保持在规定的范围内,从而使汽轮机各轴承温度及润滑油回油温度不超限。

主机润滑油系统的作用:

1、向汽轮机各轴承输送符合要求的润滑油。使汽轮机的各轴颈在运行中

与轴瓦之间建立油膜润滑条件,同时带走磨擦产生的热量和高温转子的传导热量。

2、在机组处于盘车和启动初期,润滑油系统向各轴承供给高压顶轴油。主机油系统的主要性能参数:

容量 30m3

主油箱 (1个) 2450×1950×6250mm

主油泵(1台) 汽轮机轴通过减速齿轮带动

流量:50 l/s

出口压力:4.9bar

转速:1308rpm

交流辅助油泵 (1台) 流量:55 l/s

出口压力:4.85bar

转速:2900rpm

直流事故油泵(1台) 流量:17 l/s

出口压力:1.31bar

转速:1500rpm

顶轴油泵(4台) 流量:0.24 l/s

出口压力;350bar

转速:1450rpm

冷油器(2台) 水侧(并联):6bar

油侧(串联):4.9bar

我厂主机润滑油系统主要由主油泵、交流辅助油泵、直流事故油泵、顶轴油泵、冷油器、主油箱、油滤网、主油箱排烟风机、恒压阀、温度控制阀等设备和一系列管道组成。主机润滑油系统可分成两个油路:润滑油油路、顶轴油油路。

主机油系统中的主要设备都集中布置在一个密封的主机油室中,位于汽轮机机头前平台下方。这样布置的目的是:如果油系统着火,也只会在此小室中缺氧闷烧,并且在主机油室中设有自动灭火装置,能很快将火扑灭。

二、主机润滑油系统特点

机组正常运行时,汽轮发电机各轴承的润滑油是由主油泵供给的。主油泵是齿轮泵,安装在汽轮机前轴承座内,由汽轮机同轴旋转的传动齿轮装置带动,主油泵的入口从主油箱油位下接出,入口带有滤网,该泵不需要注油,额定运行时主油泵的最大吸入高度为5.5米,它能将主油箱中的油直接打出,供各轴承润滑、冷却用。主油泵出口设有逆止门,主油泵出口连接至主机冷

油器及油温控制阀入口。

在启、停过程中,汽轮机转速小于2700rpm时,主油泵还不能正常工作,此时需借助辅助油泵才能保证充足的润滑油供给。辅助油泵为交流电动泵,属重要辅机,电源来自保安母线。辅助油泵装在主油箱油位下,有入口滤网和泵体放气孔板,出口设有逆止门,辅助油泵出口也连接至主机冷油器及油温控制阀入口。当汽轮机转速大于2700rpm时,主油泵开始正常工作,辅助油泵自停。

为了使汽轮机能安全停机,防止汽轮机在惰走过程中辅助油泵有故障而失去润滑油,在主机润滑油系统中还设有一台直流事故油泵。直流事故油泵也装在主油箱油位下,有入口滤网和出口逆止门,直流事故油泵供油不经冷油器和油温控制阀直接供给汽轮机各道轴承。据ABB介绍,即使辅助油泵和事故油泵运行时双双发生故障,因断油而造成轴承损坏的威胁也是非常小的,因为主油泵将连续有效地供油,直至汽轮机转子停止转动。

主油泵和辅助油泵打出的润滑油进入主机冷油器。汽轮机的润滑油必须保持一定的温度,油温高起不到冷却效果;油温低则油粘度大,可能引起汽轮机震动。为此用冷油器来吸收润滑油在工作中获得的汽轮机轴承磨擦发热、转轴的传导热、油流与系统管路磨擦耗功所发生的热量的总热量。润滑油经过冷油器时与钢管内的闭冷水进行表面式热交换,使油温得到调节。我厂不采用调节冷却水门来控制油温,目的是保护冷油器。因为冷却水门开度太大会冲蚀管束,而冷却水门开度太小会沉积垃圾,影响传热效果,腐蚀管束。冷油器有两台,均为100%容量,为立式,油侧串联布置,水侧并联布置,优点是润滑油冷却均匀、冷却效果好,可使用一台,另一台备用,也可以两

台冷油器并列使用。缺点是油侧发生泄漏时无法隔绝检修。两台冷油器有一个大旁路,冷油器出口与旁路管的出口有一个三通阀型式的油温控制阀,它以改变走旁路的油流量大小来控制润滑油温度为45℃左右。

油温控制阀出口的油进入两个滤网,均为100%容量。滤网进出口并联有过压旁路阀,当滤网脏时,差压增大到一定数值,一方面润滑油走旁路阀;另一方面;滤网前后装有差压显示(红绿牌比例),当差压大时,差压显示会显示红牌,运行人员可以切换至备用滤网运行,切换滤网时要注意:先将备用滤网注满油(油压显示正常),然后再进行切换,以防油压在切换时突降。差压大的滤网由检修人员清理后投入备用。

滤网出口去汽轮机各轴承的供油母管上,装有一个限压阀,作用是保证各轴承供油压力恒定,它是通过控制泄油量的大小来达到控制润滑油供油压力的。当供油压力升高时限压阀开大,泄油至主油箱,从而使各轴承润滑油压恒定在1.5bar。

在润滑油供油管上还设有三个带压力变送器测量试验回路,每个回路上都有节流孔、油压表、带接点的油压变送器及试验阀。三个回路的回油回到油箱,这三个测量试验回路均安装在主机油室主油箱上,它们的作用分别是:1、润滑油油压<60%额定压力(三取二),即0.9bar,辅助油泵自启动,延

迟30秒后,事故油泵自启动;

2、润滑油油压<40%额定压力(三取二),即0.6bar,辅助油泵与事故油

泵立即自启动;

3、润滑油油压<40%额定压力(三取二),即0.6bar,辅助油泵与事故油

泵立即自启动,同时汽机脱扣。

这些油压测量试验回路校验在每次机组大小修后,启动前应做好,试验合格后机组才允许启动,并做好记录。在机组正常运行时,这些试验如无特殊情况,一般不做。

在主油箱上装有二台100%容量的排烟风机,其中一台运行,一台备用。其作用是使油箱、疏油管和轴承座中产生一个真空。这样不仅使油气能有效地排出油箱,还能防止轴承座油挡漏油。

在润滑油温低的情况下,油箱内的电加热器能自动投入运行,以使油泵能正常工作(主油箱内润滑油温<25℃,油箱电加热自动投入;>30℃,油箱电加热自动切除)。

主油箱的溢油进入净油机,通过净油机净化后的润滑油再由净油泵打入主油箱,从而实现主机润滑油连续不断的净化。

低旁泄漏油箱(主要是收集低压旁路控制系统来的疏油)的油由低旁泄漏油泵根据泄漏油箱油位打入主机轴承回油母管,最终回到主油箱。

三、顶轴油系统

在大型汽轮机重负载的轴承上,为了防止轴与轴承金属之间的接触,一般都设有顶轴油系统。在启动和盘动转子时,用高压油顶起转子,这样轴与轴承之间摩擦系数大大降低,盘车的启动力矩也显著降低。我厂在汽轮机的第#3、#4、#5、#6号轴承上设有顶轴油且各自设有顶轴油泵,四台顶轴油泵的电源均来自保安母线。顶轴油泵的型式是三级内齿轮泵,它的额定压力是350bar。

顶轴油系统非常简单紧凑,它除了电动机以外,所有部件及管道都装在

轴承座内。顶轴油的进油直接从进该轴承的润滑油供油母管喷嘴前引出。系统上设有一只恒压阀。它将系统的压力恒定在350bar。另外还设有一只启动阀。泵刚启动时,启动阀疏油口随着油泵出口压力的升高而逐渐关闭,使油泵有一定的通油量,确保油泵的冷却和润滑。如果不设启动阀,那么从泵启动到转子被抬起之前的一段时间内油无出路,顶轴油泵会打闷泵,没有足够的冷却,将使泵损坏。

另外当润滑油压力低于0.3bar表压时,油泵停止运行。这是为了防止油泵无油运行。当油系统还未复役,而检修需用顶轴油泵,那么可在轴承室内临时充油(使用辅助油泵)。只要油位高于吸入口30毫米,顶轴油泵可投入使用,在轴承室内打循环。

四、净油系统

为了净化和贮存主机润滑油和给泵小汽机润滑油,我厂配有一套净油系统。该系统分成贮油和净油两个部分。

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图2:贮油箱系统

贮油部分主要有贮油箱、输油泵、输油管道阀门等设备组成。贮油箱是用来贮存润滑油的,它布置在汽机房外(一号机凝补水箱旁),正常运行时,可用来提供主汽轮机和给泵小汽机A、B润滑油箱补充油,补油可以补至净油机由净油机油泵打入润滑油箱;也可以直接补至润滑油箱。一旦事故发生需要润滑油箱紧急放油时,可将主机润滑油箱和小机润滑油箱的存油放入贮油箱,贮油箱容积很大,设计容量能存放下主机与小机的正常用油以及事故时全部设备及管道的放油。

贮油箱一隔为二,一半存放干净油,一半存放脏油,两侧都有油位表。贮油箱是两台机组公用的,和二台机组的净油机和润滑油箱都有连通管。

贮油箱有一台输油泵,进口分别从干净侧和脏油侧底部接出,输油泵为齿轮泵,出口有安全阀,干净侧和脏油侧都可以通过输油泵打循环,机组大小修后进油(或补油),可以通过输油泵,直接送到主机润滑油箱或给泵小汽机A、B润滑油箱,也可以先打入净油机,经净油机净化后由净油机油泵打

入三个油箱。润滑油箱放油时,可以放入净油机,也加以放入贮油箱。但净油机容量有限,一般情况下放油至贮油箱。进行进油或放油操作时必须对照系统图,按要求事先写好操作卡,并确认无误后进行操作。

净油部分主要有净油机、净油机油泵、净油机排烟风机、净油机进油电磁阀等设备组成。

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图2:净油机系统

净油机的作用是机组运行中连续过滤主机或小机的润滑油,一台机组配有一台净油机。它的入口接自三只润滑油箱的正常溢流,经过过滤净化后的润滑油由净油机油泵重新打入润滑油箱。

净油机的容量为8m3,净油机内分成三个部分:沉淀室、过滤室和精过

滤室。从主机或小机润滑油箱溢流来的油经进油电磁阀进入净油机沉淀室,净油机进油电磁阀开关受精过滤室的油位控制,当油位升高到满油位,净油机进油电磁阀自动关闭,当油位降低至净油机上玻璃油位计4/5左右,净油机进油电磁阀自动打开。油从沉淀室的网状滤网自下而上流动,将油中垃圾杂质留在底部,沉淀室设有油水分离器,调整好后可将滤出的水分离出来。油从沉淀室溢流进入过滤室,过滤室有许多布袋滤网,油从布袋外进入到布袋内,再从布袋夹上的喷嘴进入到精过滤室。精过滤室有一定的油位,从底部接出管子进入净油机油泵,经过升压后,再经过由纤维丝做成的筒式滤网过滤,回到主机或小机润滑油箱。当精过滤室油位升高到下玻璃油位计2/3左右,净油机油泵自启动,油位降低至下玻璃油位计1/3左右,油泵自停。

净油机上有排烟风机,保证净油机内为微负压运行。

五、有关控制逻辑

辅助油泵自启动:

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事故油泵自启动:

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辅助油泵自停:

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事故油泵自停:

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顶轴油泵自启动:

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这里需要说明一点,在机组正常运行中,辅助油泵例行试验启动时,顶轴油泵会自启动。因为盘车功能组“ON”指令一直存在,当辅助油泵启动后,二者相与出“1”,发出盘车功能组“ON”指令,使顶轴油泵自启动。这一现象出现时,运行人员只要在辅助油泵停下 (例行试验结束) 后,顶轴油泵会自停。

顶轴油泵自停:

这里也需要说明一下,汽机规程中提到的:汽机转速>2700rpm ,顶轴油泵自停,不是靠汽机转速信号去控制的,而是当汽机转速>2700rpm 时,辅助油泵自停,此时事故油泵也在停运状态,顶轴油泵自停是辅助油泵停与事故油泵停相与的结果。

六、 主机润滑油及净油系统的运行

主机润滑油系统的投运

1、 主油箱内润滑油温<30℃,确认油箱电加热自动投入,>30℃,确认自动切除。

2、 主油箱内润滑油温<15℃,不允许起动润滑油泵。

3、 润滑油系统正常运行,主油箱油位保持80%左右(1700mm ),处于小流量溢流状态,使净油机连续运行,如油位低于70%,应通过蓄油箱清洁油室、输送油泵、净油机进行补油。

4、 起动润滑油系统必须使用润滑油功能组,如润滑油功能组不正常,不允许起动润滑油系统。起动润滑油功能组之前,必须确认主油箱油位正常。润

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顶轴油泵自停

滑油系统投入后,再次确认主油箱油位,如有必要,应进行补油。

5、润滑油系统中某一台油泵或风机试转,只允许采用单个设备起动按钮,不允许使用功能组按钮。

6、润滑油系统起动后,确认功能组始终在“ON”的状态,一旦功能组“自动方式ON”的信号失去,必须及时处理,如机组还没有起动,则不允许再起动,如机组在正常运行中,在处理的同时,必须由专人监视润滑油压正常。

7、润滑油压额定值为1.5bar左右,一旦油压降低到60%,即0.9bar,应确认辅助油泵立即自启动,同时汽机脱扣,延迟30秒后,事故油泵自启动;油压降到40%,即0.6bar,辅助油泵与事故油泵立即自启动,同时汽机脱扣。上述过程不能自动进行时,运行人员必须手动进行。

8、汽轮机冲转时,润滑油温应至少达到25℃。汽轮机转速达到1500转/分时,润滑油温应至少达到30℃。汽轮机达到3000转/分时,润滑油温应至少达到40℃。

9、正常运行时,检查润滑油供油管油温在40~45℃之间,润滑油压在1.5~2.0bar之间。润滑油滤网翻红牌或差压≥0.8bar应立即进行切换,然后通知检修人员清洗。清洗后的滤网必须投入备用。

10、如盘车功能组不能正常启动,润滑油系统油压正常后,可以手动起动A、

B、C、D顶轴油泵。

润滑油滤网切换操作步骤

1、检查主机备用润滑油滤网设备完整。

2、检查主机备用润滑油滤网放油门关闭。

3、缓慢打开主机润滑油滤网注油门。

4、打开主机备用润滑油滤网润滑油压力表一次门。

5、检查主机备用润滑油滤网润滑油压力缓慢上升。

6、将主机润滑油滤网切换手柄切至备用组。

7、检查主机备用润滑油滤网润滑油压力正常,压差指示正常,系统无泄漏。

8、关闭主机润滑油滤网注油门。

9、打开主机检修润滑油滤网放油门。

10、检查主机检修润滑油滤网润滑油压力,泄压到零。

主机润滑油系统的停运

1、润滑油系统停止,应采用功能组方式停。

2、盘车停止运行后,润滑油系统(包括顶轴油泵)才可停止运行,如轴承金属温度>100℃,不允许停润滑油系统。

3、在无润滑油,无顶轴油的情况下,严禁盘动转子。

净油器的投用

1、主机油箱、给泵A、给泵B润滑油箱不能同时与净油机串联运行,只能分别与净油机串联运行。机组正常运行时,保持主机油箱和净油机串联运行,当给泵A或给泵B润滑油质不好时,可将主机油箱与净油机隔开,将给泵A或给泵B润滑油箱与净油机串联运行。

2、若主机油箱与净油机串联运行,则开足主机油箱进油旁路门(OT037)、净油机进油门1(OT018)、净油机至主机油箱出油门(OT022);关闭净油机进油门2(OT016)和净油机至给泵A、B润滑油箱出油门(OT023)。

3、若给泵A润滑油箱与净油机串联运行,则开足给泵A润滑油箱进油旁路门

(OT038A)、给泵A润滑油箱放油门(OT030A)、净油机进油门2(OT016)、净油机至给泵A、B润滑油箱出油门(OT023);关闭净油机进油门1(OT018)和净油机至主机油箱出油门(OT022)。

4、若给泵B润滑油箱与净油机串联运行,则开足给泵B润滑油箱进油旁路门(OT038B)、给泵B润滑油箱放油门(OT030B)、净油机进油门2(OT016)、净油机至给泵A、B润滑油箱出油门(OT023);关闭净油机进油门1(OT018)和净油机至主机油箱出油门(OT022)。

5、启动净油机排烟风机,检查其运行正常。

6、将净油机油泵开关放“自动”位置,检查净油机油泵投入正常运行。

7、确认净油机油循环正常,观察主机油箱或给泵A、B润滑油箱溢流窥视窗溢油油流正常

8、缓慢打开净油机抽水器进口门,自动抽水器投入运行。注意关闭抽水器溢水杯放水门。

净油器运行监视

1、主机油箱或给泵A、B润滑油箱保持正常油位,维持油箱小流量溢油。

2、净油机精过滤室油位正常,在下玻璃油位计1/3~2/3,当油位升高到满油位,净油机进油电磁阀应自动关闭,当油位降低至上玻璃油位计4/5左右,净油机进油电磁阀自动打开。发现油位升高或降低,应分析原因、及时处理。

3、净油机油泵自启、停正常。当精过滤室油位升高到下玻璃油位计2/3左右,油泵自启动,油位降低至下玻璃油位计1/3左右,油泵自停。

4、净油机自动抽水器工作正常。沉淀室油箱的油、水分离面应在其油位计

的红线处,当抽水器溢水杯有水存积后,打开溢水杯放水门,将水放尽后再关闭,并记录放水量。发现油、水分离面冲破,溢水杯存积油时,应关闭抽水器进口门,重新在沉淀室内注水,建立油、水分离面后,再投用抽水器。

5、检查净油机油泵的进出口压差正常,若压差大于20psi或过滤筒滤网脏报警灯亮,应停用净油机,联系检修清洗滤网。

6、运行中如需要净油机加油,可打开净油机补油门(OT017),启动输油泵进行加油,加油完毕,关闭补油门(OT017),停输油泵。

7、运行时储油箱清洁侧应保持正常油位,脏侧应保持空油位,以便净油机加油、放油。

净油机的停用

1、将净油机油泵开关放“OFF”位置,检查油泵停止。

2、将净油机排烟风机放“OFF”位置,检查排烟风机停止。

3、关闭净油机的进、出油门及补油门(OT018、OT016、OT22、OT023、OT017)。

4、根据需要打开净油器放油门。

思考题

1、主机润滑油系统流程?包括哪些主要设备?

2、主机润滑油系统作用是什么?

3、主机润滑油系统巡检项目有哪些?

4、顶轴油系统的作用是什么?我厂顶轴油泵分别在什么位置?

5、净油机的主要结构及作用是什么?

6、净油机运行中应注意什么问题?

7、主机润滑油滤网切换操作步骤怎样?

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