顶轴油系统

顶轴油系统（共3篇）

顶轴油系统 篇1

随着现代科技的不断发展, 小功率汽轮发电机组已不能满足大型电网的基本负荷, 取而代之的大功率汽轮机正在不断发展。汽轮机组的功率增大, 转子重量必然增加, 为减少转子转动力矩和避免轴瓦的磨损, 大型汽轮发电机组普遍增加了大轴顶起系统, 即顶轴油系统。机组启动前, 在顶轴油系统的作用下, 将轴“顶起”, 然后启动盘车电机盘动转子, 待转速升至1200r/min以上, 轴承能够在动力润滑下正常运转时, 顶轴油源自动切断并退出运行, 由低压油循环润滑。机组停机前, 待转速降至1200r/min以下时, 顶轴系统自动投入运行, 以使转轴在静压润滑下惰走、盘车。

1 顶轴油系统原理

顶轴油系统一般由轴向柱塞泵、溢流阀、集管、节流阀、单向阀、安全阀、管路及轴承瓦块上的油囊等几部分组成。

该系统设有两台伺服变量轴向柱塞泵, 一台运行, 另一台备用, 伺服变量轴向柱塞泵油源经滤油器取自冷油器出口。在滤油器与柱塞泵连接的管道上, 装有一只低压控制器。当油压下降到0.05MPa表压时, 发出报警信号, 当油压继续降低到0.02MPa表压时, 自动切断驱动电动机的电源。高压顶起油自轴向柱塞泵出口引入集管, 由集管引出各支管通向各轴承顶起管路接头。各支管上均装有节流阀和单向阀, 用以调整各轴承的顶起高度, 防止各轴承间的相互影响。其中节流阀用来调整顶轴油压, 单向阀是为使机组运行时防止轴承中压力油泄掉。集管上装有安全阀, 用以限制集管油压, 并防止供油系统中油压超过最大允许值。

在输往各轴承压力油支管上装有就地压力表, 集管上装有高压控制器, 以此来判断是否达到盘车条件。

2 顶轴油系统调试及常见问题分析

顶轴油系统试运前应检查补油压力是否建立, 汽轮机供油系统中辅助油泵是否正常供油。启动轴向柱塞泵, 检查泵组运行有无振动噪音及泄漏等异常情况, 并且逐步提升集管中的油压, 使集管中的油压达到20.58MPa。转子顶起前用千分表抵触轴颈上部测量位置, 然后逐个调整节流阀, 并同时调整柱塞泵, 维持集管内的压力不变, 直至转子各个轴颈顶起高度达到设计要求值。各轴颈顶起高度调整完毕后, 节流阀、安全阀的开启位置做出标记, 必要时可对开启位置做铅封固定。在对上述调整工作进行完毕, 并确认合格后, 方可投入盘车装置, 并观察盘车装置及汽轮发电机转子转动是否正常。

但在机组顶轴油系统调试过程中, 经常会出现下述问题:集管压力达不到设计要求, 顶轴压力偏低, 大轴顶起高度不能满足启动要求, 轴瓦磨损严重, 盘车装置电机电流过大, 盘车装置损坏等。

对于集管压力偏低问题对策是检查系统管路, 看系统是否有泄漏点。同时对管路中的溢流阀、节流阀、安全阀进行全面检查, 核实供油装置的供油压力及流量能否达到设计要求。

对于发生盘车装置电流随盘车启动电流过大、盘车时电流过大的现象, 其实多数情况下是大轴顶起高度不够造成, 当然也不排除盘车装置本身的问题。对于大轴顶起高度不够问题, 可做以下几方面考虑:

(1) 在开始启动时, 大轴顶起高度能够满足要求, 但由于油质问题, 造成轴瓦油囊受损, 系统泄油量增大, 进而供油装置供油量不能满足系统所需油量, 造成每个轴瓦所需顶起油压达不到要求, 故可能造成轴瓦磨损。 (2) 在对顶轴油系统各个节流阀调整时, 相互影响非常大, 无法实现大轴顶起高度的设计值。且对系统的每一部分进行检查, 也没有发现任何泄漏, 这时可能为供油装置的流量由于种种原因达不到系统用油量的要求。如果对供油装置调整后, 依然不能够满足使用要求, 这时就更一步确认为系统所需用油量不够引起。在这种情况下如果强制启动盘车, 可能就会造成一系列不必要的损失。

3 结语

顶轴油系统对大型汽轮机组的发展起到的一定的促进作用, 且是汽轮机组安全运行的有利保障。加强对汽轮机顶轴油系统工作原理及调试过程的了解, 对机组启停过程的安全运行, 具有不可忽视的作用。

参考文献

[1]600MW汽轮机顶轴油系统说明书[Z].哈尔滨汽轮机厂, 2005.

[2]吴季兰.汽轮机设备及系统[M].北京:中国电力出版社, 2006.

顶轴油系统 篇2

关键词：汽轮发电机,顶轴油系统,柱塞泵,调试

1 设备概况

苏丹喀北电厂5#汽轮机组由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司设计制造, 该机组型号为N110-8.83/535。机组型式为高压、单轴、两缸两排汽湿冷凝汽式。设计额定功率110MW。汽轮机组轴系由一根高压转子和一根低压转子组成, 共4个支持轴承。汽轮机的纵剖面图如图1所示。

2 顶轴油系统简介

为防止在机组启机及停机过程中低转速情况下轴承未形成刚性油膜前产生转子轴颈和轴承的磨损, 汽轮机发电机组的6个支持轴承 (包括发电转子的2个轴承) 上均设置了顶轴油系统, 在机组汽机和停机盘车期间给各轴承提供高压顶轴油, 减小盘车期间轴承与转子轴颈件的摩擦力, 从而保证机组盘车的顺利进行。顶轴油系统的配置简图见图2。

该系统设有两台100%容量的供油装置 (顶轴油泵) , 一台运行, 另一台备用, 两台滤油器可以同时投入工作, 一台供油装置可向6个轴承提供高压顶起油。

顶轴油系统的每个供油装置主要由交流电动机拖动一台手动变量轴向柱塞泵组成, 轴向柱塞泵的内部结构如图3所示。

1.斜盘2.回程盘3.滑靴4.柱塞5.缸体6.配油盘7.传动轴

柱塞的头部的滑靴始终延着斜盘做平面运动。当缸体和柱塞一起旋转时, 由于斜盘平面缸体平面 (xoy面) 之间有一个夹角r, 缸体旋转时, 柱塞就在缸体内作直线往复运动。当缸体沿n方向旋转, 在180°~360°范围内, 柱塞由180°开始不断往斜盘一侧后退, 缸体和柱塞间的柱塞腔容积不断变大, 直至0°。在这过程中油液被从配油盘吸油口吸人柱塞腔内。同样的原理, 随着缸体继续旋转, 在0°~180°范围内, 柱塞在斜盘约束下开始向缸体侧运动不断进入腔内, 缸体和柱塞间的柱塞腔容积不断变大, 直至180°止。在这过程中油液被从配油盘排油口排出。以上就是柱塞泵的吸油和排油过程。柱塞泵缸体每转一圈, 各个柱塞有半周吸油过程、半周排油过程。缸体不断旋转, 柱塞泵就能够连续地进行吸油和排油过程。如果改变传动轴的旋转方向或斜盘的倾斜方向, 就可改变泵的吸、排油方向;泵的排量大小可通过改变斜盘的倾角r的大小来实现。

本项目柱塞泵采用上海高压泵厂生产的25SCY141B型手动变量泵, 如图4所示, 该泵通过设置在柱塞泵上部的调整螺母来调整柱塞泵轴上的斜盘与缸体摆动角, 以改变柱塞泵输出流量的大小。

柱塞泵入口油引自汽轮发电机润滑油母管, 每台柱塞泵前各设置一台滤油器, 为防止柱塞泵入口油压偏低导致柱塞泵运行易损坏, 在每个柱塞泵润滑油入口处装一只压力开关。当油压下降到0.05MPa时, 压力开关发出报警信号, 当油压继续降低到0.02MPa时, 压力开关自动切断驱动电动机的电源。以保护柱塞泵不会在泵入口无油的状况空转导致泵损坏。顶轴油系统运行时, 当控制器发出报警信号后, 维护人员应立即检查入口滤网是否需要清洗或更换。

见图2, 高压顶起油自轴向柱塞泵出口引入集管, 即顶轴油调整装置, 集管上设置去往汽轮机和发电机各轴承的顶轴油支管。各支管上均装有节流阀2和单向阀1用以调整各轴承的顶起高度, 另外集管上装有安全阀3, 用以限制集管油压, 保证顶轴油系统的安全运行。

各轴承顶轴油支管上各装有一只就地压力表, 用来观察顶轴装置运行时各轴承顶轴油压是否稳定。调整装置压力油集管上设有一只高压控制器。应待各轴承顶起高度 (未盘车状态) 达到要求值后, 启动盘车装置并记录此时母管压力。将此压力值减去0.3~0.5MPa作为高压控制器的整定值。低于该值时连锁盘车电机不得启动, 同时启动备用顶轴油泵。

当一台顶轴油泵工作时, 另一台处于备用状态。在主顶轴油泵准备启动前, 备用泵的开关处于“停止”位置。主泵正常工作后可将备用泵的开关置于“自动”位置, 一但主泵工作不正常, 油压建立不起来时, 备用泵立刻自动启动。

3 初步调试情况

喀北项目5#汽轮发电机组2010年4月份进入最后调试试阶段。现场调试单位作了如下调试:汽轮机顶轴油系统现场调试顶轴调整装置上去各轴承的节流调节阀, 使各轴颈处转子顶起高度均达到5μm, 此时顶轴油母管压力为16.5MPa。根据顶轴油系统说明书的要求, 将顶轴调整装置上的安全阀设置值设定为20.6MPa, 当顶轴油母管压力超过设定值开启泄油。

在经过现场调试单位调试后, 始终存在顶轴油系统工作期间顶轴油母管压力持续上升至安全阀设定值 (20.6MPa) , 直至安全阀动作排油;并且当顶轴装置工作但不投入盘车装置的情况下, 各轴承处转子的顶起高度有变化。另外顶轴油系统管接头存在密封不严、漏油的现象。应设备总包方CMEC的要求, 哈汽公司派技术人员赴苏丹喀北现场了解并处理顶轴油系统相关问题。表1是一次调试后顶轴油压母管上监测的实际数据记录。

为了不影响5#机组盘车任务的按计划进行。为保证顶轴油系统油压稳定, 喀北现场临时将顶轴油系统安全阀设置成常溢油阀, 此后顶轴油母管压力稳定在16.5MPa左右, 汽轮发电机组进行了首次冲转启动至3000r/min, 空转运行约30h正常停机盘车。此后顶轴油系统安全阀存在无法关严的缺陷, 始终处于泄漏状态, 推测可能是因为安全阀长时间泄油造成阀体被高压油冲洗侵蚀损坏而导致关不严。

4 原因查找和问题分析

由于喀北项目5#汽轮机顶轴油系统安全阀损坏, 哈汽公司重新提供了新的安全阀, 于2010年7月8日运达苏丹喀北现场。安全阀到货后现场连夜对旧的安全阀进行更换, 将安全阀压力设定为20.6MPa。技术人员对顶轴油系统进行了调试。

在进行系统第一次调试的过程中, 采用的是这样的过程:将顶轴油泵的流量调至较小, 这时顶轴油母管压力约8MPa, 逐渐调大顶轴油泵的流量, 使顶轴油母管压力上升至16.5MPa后锁定顶轴油泵调节螺母。随后在不启动盘车装置的情况下运行顶轴装置约1h, 出现顶轴油母管油压逐渐上升至18MPa, 各轴承处转子顶起高度有一定波动。情况和以前比较相似。

在第一次顶轴油泵的调试过程中, 调试人员发现:当顶轴油泵流量从小到大后, 若再从大到小, 流量调节螺母旋转约两圈左右, 油泵的斜盘没有转动, 流量也没有任何变化。初步判断流量调节螺母与斜盘的连接间有空行程。因此, 当顶轴油泵流量从小到大调节至16.5MPa锁紧调节螺母后, 由于斜盘和锁紧螺钉端部存在一定的间隙, 在油泵运行的初期, 由于油泵的轻微振动, 使斜盘往流量增大的方向缓慢旋转, 从而使油泵的流量有继续增大的趋势, 直至达到安全阀设定值后, 安全阀动作。

5 问题的解决

根据这个推测, 现场技术人员又对顶轴油系统进行了第二次调试:将顶轴油泵的流量调至较小, 这时顶轴油母管初始压力约8.0MPa, 逐渐调大顶轴油泵的流量, 使顶轴油母管压力上升至18MPa后再逐渐调小顶轴油泵的流量至16.5MPa锁定顶轴油泵调节螺母。随后在不启动盘车装置的情况下运行顶轴装置约2h, 油压上升至16.8MPa, 由此可见系统压力基本稳定。在顶轴油泵正常运行的2h期间, 各轴承处转子的顶起高度有一定波动, 其中3#轴瓦处转子顶起高度由4.7μm变为3.2μm, 其余轴承处变化不大, 顶起高度均大于5μm。随后投入盘车装置与2010年7月9日凌晨5点左右对机组进行盘车至下午5点, 2010年7月10日及以后的顶轴装置和盘车装置运行起降, 顶轴油母管压力始终稳定在16.8~17MPa, 直至12日汽轮机冲转起机, 顶轴油系统运行期间油压稳定。

对于在顶轴油系统运行, 盘车装置不投运的情况下, 各轴承处转子的顶起高度有一定的波动的情况, 分析认为这种情况是很正常的。因为在顶轴装置运行期间, 由于顶轴油压力高, 流量小, 转子和轴承之间存在一定的间隙。在一段较长的时间内, 转子在轴承内位置由于高压顶轴油会有轻微的移动, 转子和顶轴油囊之间的位置有变化, 导致同样的顶轴油存在局部泄漏量变大的情况, 各轴承与轴颈接触处油压会产生变化导致转子顶起高度轻微的变化。但从整体上看不会对转子的顶起高度产生显著的影响。

6 结语

通过这次顶轴油泵的现场调试和问题的处理, 我们进一步掌握了顶轴油泵的调节和工作特性, 为今后制定汽轮发电机组顶轴油系统调试规程提供了一次宝贵的经验, 也为今后的机组顶轴油系统调试中出现同种问题的解决提供了一个有效的途径和方法。

参考文献

[1]刘建生.定压变量柱塞泵在汽轮机顶轴油系统中的应用[J].发电设备, 2008 (6) :491-493.

[2]杨巍巍, 赵子军.330MW汽轮机顶轴油系统的改造[J].电力安全技术, 2009 (10) :43-44.

[3]李东峰, 苏俭奎.大型汽轮机顶轴油系统原理及调试[J].机械工程师, 2009 (11) :145.

[4]石道中.汽轮机设计基础[M].北京:机械工业出版社, 1990.

顶轴油系统 篇3

白俄罗斯别列佐夫电厂采用的是上海汽轮机厂生产的140MW联合循环汽轮机,型号为LZN140 - 12. 78 /0. 39 /563 /551。 该汽轮机为双缸、单轴布置,设有1个高压缸、1个中低压缸,各轴承底座均为落地结构[1]。该机于2013年12月完成调试并投入使用,在汽轮机组单体试运以及后续运行中相继出现了许多问题,如: 液压盘车无法自动投入,顶轴油系统出现漏油等。上述故障对于机组的正常安全运行影响严重,通过对汽轮机组的顶轴油和盘车系统进行了全面地检查,对发现的问题进行及时解决,并深入分析其中原因,更换损坏零部件,从而保证汽轮机组安全正常的运行。

1顶轴油及盘车系统简介

顶轴油系统通常是由2台轴向柱塞泵( 1运1备) 、滤网及其双向切断阀、逆止阀、溢流阀以及轴瓦上的油囊等零部件组成。当汽轮机组在盘车、启动、停机等低速运转的过程中,转子由于自身重力的作用,如果轴颈和轴瓦之间存在摩擦,将损坏汽轮机转子和轴瓦。顶轴油系统在机组低速运转时能够自动地在转子与轴承之间形成一层静压油膜, 这层油膜能够将转子顶起[2],使之与轴承分离开来,从而避免转子与轴承之间的干摩擦,防止低速碾瓦事故发生,该系统保护转子和轴承,延长汽轮使用寿命。

来自于主机润滑系统的原油先经过柱塞泵升压,高压力油经过滤装置之后进入到分流器之中, 而后再经过节流阀、单向阀之后进入到各个轴承和液压盘车系统之中。顶轴油系统柱塞泵的出口压力根据溢流阀的开度大小所确定,通常出口压力控制在16MPa左右,每个轴瓦进口处安装有一节流阀,通过控制该处节流阀的开度控制进入轴瓦的油量和油压, 从而使得转子的顶起高度处于合适的范围[3]。

汽轮机盘车装置位于凝汽器侧轴承座上通过外壳与轴承座相连,液压马达通过特制的短轴和轴法兰与离合器的外环相连,外环通过球形轴承与外壳相连,离合器的内环直接安装在转子的末端上。 在盘车运行时,离合器与内外环相连,传递力矩,当转速上升,由于离心力的作用,离合器与外环脱离。 液压马达的动力油来自顶轴油系统,电磁阀控制顶轴油进入盘车装置,配备一个节流阀调整盘车转速。

2顶轴油及盘车系统调试

由于调试机组吹管要求需要投入盘车,第1次进行顶轴油系统投入,B顶轴油泵运行,顶轴油母管压力调整至16MPa( A顶轴油泵由于电气故障无法启动) 各轴瓦顶起高度均为60μm。盘车装置手动不能灵活顺利投入,后经多次试验调整,各轴瓦顶起高度均为100μm,以满足锅炉吹管时手动盘车。

吹管结束,盘车电磁阀接线、完成带电,进行第2次顶轴油系统调试,2台顶轴油泵分别运行时,顶轴油泵母管压力均为16MPa。各轴承顶起高度均为60μm。顶起高度和各轴瓦油压如表1所示。

顶轴油系统第2次调整完毕,调整顶轴油至盘车液压马达进油手动阀,打开电磁阀,电磁阀失电( 电磁阀带电时泄油,盘车液压马达无法进油) ,发现盘车未能正常启动。后经调整试验分析,发现液压马达回油管温度较低,进油管温度也低于实际油温,怀疑进油不畅通。检查后发现润滑油至液压马达的截流孔板装入顶轴油管路,随后进行更换。恢复完成后再次启动顶轴油泵,然后打开盘车电磁阀,盘车仍然未能正常启动。此时进行手动盘车, 盘车较费力。再次调整各轴瓦顶起高度至80μm, 然后进行手动盘车,手动盘车几圈后,液压盘车系统自动投入。盘车转速最高至72r/min,然后调整顶轴油至盘车液压马达进油阀,控制盘车转速在51r / min,盘车连续运行4h。

但在试运过程中盘车装置任然存在问题,通过对盘车运行检查,判断各轴瓦顶起高度不够,导致液压马达无法带动盘车,然后重新调整各轴瓦顶起高度至100μm。具体顶起高度与各表油压如表2所示。然后再次投入盘车电磁阀发现液压盘车仍然不能正常投入,电建单位人员及上汽厂家从汽轮机末级叶片处带动后,液压盘车自动投入,盘车转速49. 7r/min。

3顶轴油及盘车系统存在的问题及分析处理

3.1顶轴油泵及其相关模块

检查发现顶轴油泵出口的溢流阀处于关死状态。考虑到油泵的安全性因素,将该溢流阀整定压力调节到17. 5MPa( 出厂状态) 。由于投入盘车之后顶轴油母管油压下降幅度> 2. 0MPa,怀疑是顶轴油出口溢流阀泄漏,解体检查后发现该阀门密封良好,不存在漏油现象,特性良好。复装后配合其他检查工作对该阀门进行了多次调节,最终综合考虑了现场情况将该阀门整定值调整到15. 5MPa ( 出厂整定值应为14. 5MPa) 。

3. 2转子顶起高度

对所有轴承安装百分表检查后发现转子顶起高度与设计状态存在较大差异,相应数值如表3所示。

μm

随后对各个瓦块的顶起高度进行了重新调整, 经过多次反复调整,综合考虑了顶轴油母管油压以及手动盘车带动力矩,最终调节数据如表4所示。

经过各瓦对比测验,发现2#轴承与手动盘车力矩关系最大,故在顶轴油系统余量足够的前提下将2#瓦顶起高度提升较大。

将顶起高度和油泵各溢流阀都调节过后,系统油压已经可以达到优秀水平,手动盘车可以做到一人盘起,但是依然存在液压盘车无法自动投入,需要手动带起的现象; 且发现盘车投入后油压大幅度下降,从15. 5MPa降至13. 3MPa。

3. 3盘车装置的分析及处理

在排查检修油泵及顶轴油系统之后,尚存无法自动投入盘车的缺陷,故对盘车系统进行检修。

由于盘车电磁阀投入后,系统油压立即大幅下跌,故判断盘车系统管路存在泄漏现象,现场以由简至繁的顺序排查了各个管路。

检查盘车装置顶轴油进油组合阀的管道,发现其阀前与润滑油连接接头处节流孔板未安装。该处润滑油在机组正常运行时作为液压马达的动力油,使液压马达以10r/min左右的速度转动,防止马达长期闲置损坏。

由于节流孔板未安装,润滑油流量增加,导致机组正常运行期间,盘车长期处于高速空转状态, 同时带动超越离合器外圈长期高速运转。容易导致马达及离合器故障。

重新安装该路节流孔板后,油压下降的现象依旧存在,故进入凝汽器内部继续排查盘车装置的其他管路。拆除管道后发现盘车液压油进油管三通处节流孔板未安装。液压油从该三通处分流至盘车轴承处作润滑用。由于节流孔板未安装,导致出现以下问题: 1) 盘车液压油启动时,液压油从该三通处大量泄漏,盘车供油不足,无法正常启动。2) 大量的高压油直接作用于盘车轴承,导致盘车轴承损坏。同时将轴承顶高,盘车小轴与盘车轴承产生摩擦,导致盘车轴承磨损甚至损坏。现场重新配作该节流孔板后,发现启动盘车电磁阀油压下降幅度得到明显改善,但是盘车依旧没能顺利投运。

继续排查盘车润滑油三通处的节流孔板。本应安装在液压马达侧的节流孔板实际安装在主管进油侧。导致进入盘车轴承的润滑油量严重不足。 机组运行时,盘车小轴与盘车轴承之间长期处于磨损状态。

重新安装该处节流孔板后问题依旧存在,故对盘车马达进行拆卸。盘车马达拆除后,用手人工转动盘车小轴时发现其转动明显感觉到卡涩。最终找到故障原因: 由于安装缺陷导致盘车轴承卡涩造成轴瓦乌金脱落,进入离合器中并造成离合器损坏。通过更换离合器,盘车装置顺利投入,圆满解决了盘车装置不能投运的故障。

4结语

通过对顶轴油及盘车系统的分析处理,进一步了解并掌握了顶轴油、盘车系统的工作特性及调控方法,这为今后进行汽轮机组的安装调试及维护提供了经验,同时也为今后处理同种事故问题提供了相应的解决办法。

摘要：以白俄罗斯别列佐夫电厂汽轮机顶轴油系统和盘车系统在启动过程中无法正常运行为例,介绍该厂汽轮机出现顶轴油系统和盘车系统故障的处理过程,结合顶轴油系统和盘车系统的结构原理及现场实际,通过各种试验诊断,分析故障原因,制定相应的解决方案,对今后汽轮机事故的判断提供一定的参考依据。

关键词：顶轴油,盘车系统,故障分析及处理

参考文献

[1]李东峰,苏俭奎.大型汽轮机顶轴油系统原理及调试[J].机械工程师,2009,(11):145.

[2]石淑莲,余红兵.汽轮发电机顶轴油系统的调试与分析[J].机械工程师,2012,(1):150-152.