井宇 窦磊
(北京太阳宫燃气热电有限公司，北京市 100028)
摘要：本文介绍了某发电公司9FA二拖一燃气-蒸汽联合循环发电机组，对该发电机组燃机交流润滑油泵运行中出现的故障进行分析，找出故障所在，提出改进措施，可供同类电厂借鉴。
关键词：9FA燃气轮机；液下长轴离心润滑油泵
0 引言
公司安装有1套S209FA型780MW级多轴燃气-蒸汽联合循环发电机组，燃气轮机及蒸汽轮机均由哈尔滨汽轮机厂引进美国GE公司技术制造生产。燃机型号为PG9351FA，汽轮机为LN275/CC154型三压、再热、双缸、向下排汽、抽汽凝汽式供热汽轮机。两台燃机发电机为GE制造的324LU型全氢冷同步发电机，汽轮机发电机为哈尔滨电机厂制造的QFSN-300-2型三相隐极式同步发电机。余热锅炉是由杭州锅炉集团责任有限公司生产的型号为NG-S209FA-R型三压、再热、卧式、无补燃、自然循环、自身除氧、全封闭的余热锅炉。
1 燃机润滑油系统概况
公司9FA型燃机液压油与润滑油共用同一油源,润滑油系统为GE公司模块化设计，两台燃机0米层各配有一套润滑油模块，主要由主油箱、两台交流润滑油泵、一台紧急直流润滑油泵、一台交流密封油泵、一台紧急直流密封油泵、润滑油板式换热器、滤网和两台润滑油模块冷却风机组成，各油泵均安装在主油箱的顶板处。润滑油模块小间为封闭式、负压小间。交流润滑油泵为美国Buffalo公司美国单级液下长轴离心泵，泵体浸于主油箱油液下部，通过法兰连接的方式将泵出口与管路系统进行连接。
2 异常情况
2020年5月，公司即将结束春季检修投入运行，在启机前试运#1燃机#2交流润滑油泵中发现该泵运行电流在142A~199A间大幅度波动，就地检查运行声音异常，振动0.02mm。紧急切至#1交流润滑油泵运行，电流稳定在142~145A，声音正常。
经解体检查，发现该泵上轴承磨损严重，轴承卡涩增加导致电机电流增大、运行声音异常。
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图1 交流润滑油泵
3 交流润滑油泵上轴承磨损分析
引起轴承磨损的原因很多，如检修工艺不适用、轴承质量欠佳、润滑脂质量不佳或加注量不当等。该故障油泵为GE公司CSA（燃气轮机合约式服务）负责范围内设备，检修工艺不适及轴承质量欠佳导致磨损的可能较小。有鉴于此，将油脂作为异常原因的重点怀疑对象。
交流润滑油泵的内部结构如图2所示：
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图2 交流润滑油泵的内部结构
该泵上轴承为双列角接触球轴承，在上轴承端盖处设有骨架油封，检查骨架油封已破损，无法有效隔离轴承室与外部环境，检查轴承室清洁程度较差，且油脂已几近干涸。
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图3 骨架油封
结合图1与图3，推断上轴承磨损可能是由于润滑脂干涸，轴承在高温工况下润滑状况劣化，导致轴承内部滚珠消耗加剧。如未及时发现故障，情况继续恶化，可能会引发保持架损坏，轴承抱轴的恶劣事故。[1]
同时因#1燃机#1润滑油泵存在异常，仅可作为紧急备用油泵，#1燃机#2润滑油泵连续运行近5个月，随后机组检修，停运1月至本次试启动。长时间连续运行与长时间停运加剧了润滑脂的劣化。
检查维护班组定期工作，未见对该泵近期有详细加油脂记录；查阅历年检修记录，该泵近3年未有解体检修工作，且两台燃机共4台交流润滑油泵，近期多次出现各类故障，怀疑为易损部件已陆续进入更换周期所致。
综上判断，该泵定期维护工作不周，未定期足量添加润滑脂，导致润滑脂不能及时更新，质量持续劣化；因状态检修原因，未安排定期检修更换易损部件，在长期运行中，骨架油封达到寿命极限出现失效，加速润滑脂流失与劣化，最终引起。
4 采取的措施及效果
因已临近机组启动时间，GE公司CSA备件供货周期无法满足实际要求。京阳热电遂组织抢修队伍对该泵进行检修，将泵体由润滑油模块吊装至设备检修间，更换故障轴承、故障油封，调整轴承间隙。于故障发生后第三日回装完毕，试运正常。
5 防范措施及后续计划改造方案
针对交流润滑油泵轴承磨损的问题，制定防范措施与后续计划改造方案如下：
(1) 根据燃机润滑油泵运行时间安排维护班组开展润滑脂补充工作，同时加强润滑脂补充工作中的过程质量管理，保证油脂的补充恰到好处，既不欠加，也不多加。[2]
(2) 对带有负压系统和高温系统的润滑油泵注重轴承润滑油脂的选择，防止因油脂质量导致轴承损坏。如选择SKF品牌LGHP2润滑脂，能够在 150℃的高温条件下正常运行。
(3) 考虑在泵体上轴承室加装排脂管并设置丝堵。加油时可打开丝堵排出旧油，提高轴承室内润滑脂质量。
(4) 考虑在骨架油封密封外侧加装防尘圈。
(5) 平日加强对润滑油泵点巡检检查与运行参数监控，发现隐患及时排除。
(6) CSA模式下GE对辅机的管理基于出现问题后更换备件或维修（近似状态模式下检修），此模式下设备存在一定安全运行风险。对GE CSA合同进行研究，与GE进行谈判，将重要辅机维保模式由状态检修改为定期检修。
(7) GE燃机润滑油模块的原设计为模块设计，运行维护空间较小，不利于设备维护，应对罩壳区域进行扩建。
6 结语
许多火电机组（包括 9E 燃机）润滑油系统正常运行时主润滑油泵都是由大轴带动，再加上辅助交流润滑油泵和直流油泵的联锁保护，可有效防止大轴断油烧损，大轴带动对系统来说比较复杂，维护也比较困难。目前大型机组及GE 9F机组润滑油系统设计中都没有大轴带动的主润滑油泵，存在因运行泵电机轴承抱死而导致机组跳机的可能性。[3]故对于9F型燃机而言，交流润滑油泵的可靠性对机组的稳定运行事关重大，要进行重点关注。同时要加强设备维护定期工作的执行，保证设备处于良好运行状态。
参考文献
[1]刘养浩. 某厂S109FA联合循环发电机组润滑油泵轴承故障的原因分析[J].机械设备.2014
[2]卢旺先. 9FA燃气轮机联合循环发电机组润滑油泵组运行可靠性分析[J].工业创新技术.2016
[3]陈浩. 汽轮机润滑油泵故障的分析和处理[J].浙江电力.2010
作者简介：井宇（1994~），男，毕业于华北电力大学，从事电厂技术管理工作，现任北京太阳宫燃气热电有限公司机务点检工程师。邮箱：jingy@bjsunhouse.com。