摘要：本文介绍了北重330 MW 火电汽轮机在运行过程中顶轴油供油系统压力波动问题，分析了其产生的原因及解决办法，为该类型机组存在类似问题提供一定的借鉴经验。
关键词：顶轴油供油系统；压力波动；突降；分析；
0 前言：火电汽轮机在启动、停机时都需提前投入顶轴油系统，顶轴油泵通过轴瓦底部供油口将高压润滑油输送至轴径与轴瓦之间形成静压油膜，顶起转子。避免轴径与轴瓦干摩擦导致低速碾瓦事件，同时可降低机组启动力矩及减小盘车功率。本文着重介绍山西某热电厂顶轴油供油系统在运行过程中压力发生异常波动的原因及分析。
1 系统介绍
山西某热电厂汽轮机为北京汽轮电机有限责任公司生产的N330－17.75/540/540 型亚临界、一次中间再热、单轴、三缸双排汽、凝汽式汽轮机。配套顶轴油供油系统由上海汇益公司生产，顶轴油供油系统配备两台由交流(AC)马达驱动的高压柱塞泵，一用一备，每台泵通过分油器提供8个轴承供油,每个轴承供油管通过直管段和一个止回阀接至一个汽机径向轴承上。单台油泵入口配有油过滤器和差压开关，出口设有压力开关，流量计及单向阀，系统共用一台溢流阀。顶轴油供油系统直接从主油箱进行取油，在启停过程中，如因某些原因机组失去润滑压力油时，顶轴油供油系统不受影响。
北重330MW火电汽轮机润滑油主油泵采用PE75外啮合斜齿轮泵，其安装于12.6米前轴承箱内，动力由汽轮机转子驱动，油泵参数如下：
额定转速 963.5r／min
出口压力(泵轴高度) 3 bar
额定转速下流量 60.2L/S
许可最小流量 59L/S
泵最大流量 76L/S
润滑油主油箱横卧于6.3米平台，处于顶轴油供油系统斜上方，方便油泵吸油及尽量缩短顶轴油供油系统溢流回油距离。油箱外壳为10mm厚碳钢钢板焊接而成，润滑油箱工作容积为20 m3，主油箱设有就地磁翻板液位计及远传雷达4～20mA信号液位计变送器，液位计刻度范围0～1600mm，0刻度距油箱底部900mm。顶轴油供油接口布置在油箱侧面，管道尺寸φ114* 6mm，管道中心距油箱底部1180mm。
2 事故经过
2020年03月01日，2号机组进行冷态冲转，机组盘车状态顶轴油供油系统运行稳定。机组冲转至661r时，顶轴油系统压力出现波动，波动前期相对规律，中期出现无规律波动及一段时间的稳定状态，后期再次出现无规律波动。
3 故障分析
3.1 原因排查
3.1.1 从设备故障上排查：21油泵运行压力突降后22油泵联起，证明备用泵联启系统正常，22油泵启动后系统压力依旧波动，排除泵体故障。油泵流量时增时减；泵体电流波动；溢流阀未动作，排除系统非正常泄油。
3.1.2 从运行操作排查：机组启动前现场检修工作票全部终结，机组启动操作票编写无误。运行人员已严格执行《机组冷态启动操作票》，排除因运行操作而导致的此次故障。
3.1.3 从系统排查：现场顶轴油供油装置安装于汽机房0米，主机润滑油主油箱安装于汽机房6.3米，润滑油主油箱相对顶轴油供油装置为高位布置，利用高低差及油静压，达到油泵内部充满油脂，防止油泵产生吸空现象。对润滑油系统排查情况如下：
1）润滑油主油箱油位450mm。
2）顶轴油供油母管管道下部对应就地刻度计液位236mm。
3）调取冲转曲线，在转速冲转至661r时，密封油流量由0.93m3/h逐渐开始增大，系统油位逐渐下降至30mm；翻阅北重厂主油泵说明书，当转速达到600r/min时主油泵流量对应值为50L/S，转速达到880r/min时主油泵流量由59L/S逐渐开始增大且主油泵流量随转速的升高而升高。Q—n特性曲线如下图：
4） 查看曲线发现顶轴供油系统稳定运行时，8#轴振X方向振动突增，导致系统压力出现首次降低，随后8#轴振X方向振动降低后，供油系统压力出现升高。
3.2 分析
针对此次顶轴油压力波动故障，按照曲线进行分析：04:45分至05：34分此阶段机组由盘车状态冲转至1000r/min。冲转开始顶轴油系统压力出现首次下降，分析原因为#8轴振X方向振动增大导致。后续冲车过程中观察顶轴油压力曲线出现规律性的波动，波动周期4 min，初步判定为泵体出现吸空现象，且油位平稳，泵体出力平稳，造成压力波动且规律。05：34分至05:41分；随着机组持续运行，油温出现了爬升，在此阶段油温达到42.78℃，油温升高后油脂流动性变大，回油速度增长，泵体出力稳定的情况下，能吸入润滑油更多且相对较快，压力曲线出现不规律波动，且波动幅度相应减少。05:41至05:50；随着油温升高，液位平稳后，泵体可持续吸油且未出现吸空现象，压力值趋近平稳，持续18min。05:50分至06:30分；机组从1000r/min升速，随着转速升高，主油泵流量逐渐增大，油箱油位下降，导致顶轴油系统再次出现不规律波动。
4 结论
通过对压力曲线、设备及系统的排查，顶轴油供油系统压力首次降低原因为8#轴振X方向振动突增导致顶轴油系统母管压力降低，随后压力频繁波动的主要原因为润滑油主油箱油位过低，顶轴油泵出现吸空现象造成。
因多数机组顶轴油系统为润滑油母管处取油，而北重机组设计顶轴油取油方式不同，造成顶轴油系统出现故障时很容易忽略对主润滑油油位的排查，进而增加了故障排查难度。
参考文献
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