华电湖北发电有限公司电力工程分公司 湖北省黄石市 435000
摘要：汽轮机主油泵的损毁会造成发电机组无法正常运行，影响输电供给，会造成不良影响，主油泵同时向润滑油系统、调节保安系统以及发电机密封油系统等提供用油，其运行必须安全可靠。以一起主油泵副推力瓦磨损以及油泵损坏的事故为例，详细阐述了整个事件分析及处理过程。事故的主要原因是主油泵长期运行导致入口密封环磨损加剧，调速端轴向推力增大，非工作推力瓦过载。针对检查中发现的问题，采取了调整汽轮机推力瓦挡油环间隙、盘车油挡间隙、主油泵密封圈和推力瓦尺寸等处理措施。研究成果可为采用类似形式主油泵的电力企业提供参考。
关键词：汽轮机；主油泵；损毁事故分析；处理
引言
主油泵出口管道因振动产生裂纹，造成润滑油大量泄漏，经采取带压堵漏的紧急检修措施消除了泄漏，同时在堵漏过程中大量向油箱补油，避免了装置停车。事故虽然得到了紧急处理，但依然是治标不治本。为从源头解决问题，必须从根本上消除主油泵安全阀频繁起跳故障，避免再次出现类似现象引发装置停车，造成重大经济损失。
1汽轮机主油泵的重要性
为提高汽轮机润滑油系统的可靠性，确保在最恶劣的工况下能够提供汽轮发电机组轴瓦润滑，设计了一种汽动事故润滑油泵系统，即将汽动事故润滑油泵的出油管路接至交流备用润滑油泵出口管路，利用高辅蒸汽驱动汽轮机带动汽动事故润滑油泵，润滑油增压后并入原来的供油管路，为汽轮机润滑油系统供油，确保汽轮发电机组在现有润滑油系统故障情况下能够为轴承润滑，保障机组事故状态下安全停机。
2汽轮机主油泵损毁事故分析
2.1主油泵结构及工作原理
泵轴采用空心轴内套实心轴的形式，泵轮以动配合方式装在空心轴上，内轴与外面空心轴在轴端连接。泵轴一端通过齿形联轴器与汽轮机转子连接，受高压转子驱动；另一端为调速盘，其上安装转速探头、零转速探头以及键相探头等。主油泵发电机端为支持轴承，调速端（即机头端）轴承为推力和支持联合轴承。联合轴承调速端端面为推力瓦工作面，发电机端端面为推力瓦非工作面。主油泵轴承的润滑油引自汽轮机前轴承箱内润滑油供油母管，供油压力为0．146MPa，联合轴承的推力瓦工作面和非工作面润滑来自其支持轴承的泄油。主油泵出厂未设计轴瓦温度、振动和轴位移等测量装置。
2.2主油泵跳闸原因
通过对#2主油泵电机测绝缘，电机接线头，电机开关检查发现。B给水泵汽轮机#2主油泵跳闸原因为#2主油泵电机MCC柜内开关接触器C相过热烧损，导致电源开关短路瞬动保护动作，#2油泵电机电源开关跳闸。更换电机电源接触器后主油泵启停试验正常。
2.3处理措施
DCS报给水泵汽轮机跳闸首出原因为EH油压低。但EH油系统运行正常，EH油泵出口母管压力稳定在14.3MPa，即使在#2主油泵跳闸3s后突降至13.9MPa持续1s后立即恢复正常，EH油母管压力也远高于给水泵汽轮机跳闸条件的9.8MPa，看似并不会触发给水泵汽轮机跳闸。随后对B给水泵汽轮机3台EH油压低跳闸压力开关校验，压力开关实际动作值分别为9.5MPa、9.6MPa、9.8MPa，压力开关定值并没有发生飘移。说明B给水泵汽轮机EH油压低跳闸压力开关动作正常，给水泵汽轮机跳闸原因真实。证明EH油系统供B给水泵汽轮机入口处EH油压真实偏低。回顾给水泵汽轮机跳闸过程。
B给水泵汽轮机#2主油泵跳闸后主油泵出口压力低报警，给水泵汽轮机速关阀开信号消失，给水泵汽轮机转速开始下降，3s后给水泵汽轮机低调门、高调门同时快速开启至99%。#2主油泵跳闸4s后#1主油泵联锁启动，联锁启动过程中B给水泵汽轮机润滑油压力由0.23MPa降低至0.18MPa，联启后给水泵汽轮机润滑油压力恢复至0.23MPa。结合整个动作过程，分析原因为B给水泵汽轮机，主油泵跳闸后速关油压快速降低，速关油压力低无法克服速关阀弹簧力造成速关阀回关。在B给水泵汽轮机速关阀回关后给水泵汽轮机为保持给定转速，低、高调门先后快速全开。在给水泵汽轮机低、高调门先后快速全开过程中EH油用油量大，将B给水泵汽轮机处EH油压力拉低触发给水泵汽轮机EH油压低跳闸条件。
3故障原因分析
①推力瓦非工作面损坏是造成此次设备损坏的直接原因。经过多年运行，主油泵入口密封环不可避免地存在磨损，这样就会导致转子的轴向推力与设计不符，调速端的轴向推力过大，导致非工作瓦过载磨损，这是本次设备损坏的主要原因。超速试验增加了主油泵的出口压力，在原有向调速端的轴向力下增加了非工作瓦的负载，加速了设备损坏。非工作瓦面设计宽度为15mm（比工作瓦面宽度25mm窄很多），承载能力较差，对叶轮的加工误差和泵的安装误差要求高。转子向调速端的轴向推力会造成非工作瓦面超载，使其因油膜形成不良而损坏。②超速试验增加了非工作瓦的负载。超速试验过程数据见表1，主油泵出口油压随着转速升高而升高（转速的平方与扬程成正比关系），反向推力进一步增大。汽轮机转子振动随着转速升高而略有增加（1号瓦轴振增加0．01mm左右），二者叠加，加剧推力瓦非工作面磨损。③超速试验后，推力瓦磨损，转子轴向失稳，动静部件继续碰磨，并向调速端窜出。联轴器侧挡油环与驱动端轴瓦剧烈碰磨，出现火星和热量，导致1号瓦位置油雾爆燃，前箱冒烟。④联轴器抱死导致推力瓦磨损的因素可以排除。解体检查，发现齿形联轴器无磨损，油路未积油垢，无卡涩现象。⑤断油烧瓦导致推力瓦磨损的因素可以排除。从轴瓦的烧损情况看，只有靠近动静碰磨的部分乌金发生损坏脱落，损坏区域约占总长度的1/3左右，其他区域未见异常。供油管路通畅，没有泄漏现象，且非工作瓦浸在泵的入口油中，由泵入口油润滑。
4预防措施
①把设计理念理解透主油泵轴与套前段圆周有2毫米的间隙，正常泵轴与轴套应该有2-5丝的过盈，这也是大家当时分析轴头断裂，中心变化的主要判断方向，把大家引入到一个误区。②机组定期检修机组定期检修一年一小修、二年一中修、四年一大修，每台机组每大修三到四次后，要把前箱底部，键及键槽的检查列入检修计划。（这个机组有3年没进行过小、中修）每次小修或中修，把缸体滑销，安排清理检查1次，看是否有异常。每次检修，做一下缸体的符合分配，结合缸体中分面水平进行调整使其符合设计要求。③建议设计及科研机构进一步研究主油泵及联轴器的改进方案，积极加快技改工作步伐，对同类型设备及其部件进行优化升级改造。④主油泵叶轮小轴自由端应增加热工位移测量装置，更好地掌握主油泵的推力瓦及非推力瓦的磨损情况，避免类似事件再次发生。
结束语
综上所述，为提高汽轮机润滑油系统在恶劣工况下的安全性，防止因汽轮机润滑油系统故障造成断油烧瓦恶性事故的发生，设计了一种汽动事故润滑油泵系统，在保留原润滑油系统的基础上，通过高辅蒸汽来驱动小汽轮机带动润滑油泵运行，保障汽轮发电机组在惰走期间的润滑油供应，通过现场试验，证明该系统满足汽轮机在紧急停机过程中对润滑油的要求，能够有效保障机组在事故状态下安全平稳的停运。
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