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摘要：汽轮机本体油系统担负着机组启、停机运行过程的调节、保护、轴承润滑、冷却任务，油系统的清洁程度是机组运行安全性、可靠性的重要保证。本文介绍了火电厂油管道安装过程中应注意的事项及油循环的方法。
关键词：油管安装；油循环
为了维持汽轮发电机组连续高速运转，需要大量的油来润滑和冷却轴承，供油系统的中断，哪怕是短时间的中断，都会引起严重的设备损坏事故。启机时，汽轮发电机组需要顶轴系统将汽机大轴顶起，建立一定的油膜，防止轴与轴瓦直接接触而造成干摩擦，从而损坏大轴与轴瓦。同时，盘车装置对于汽轮发电机组而言也是必不可少的，其运行时也需要润滑油进行润滑。本文就某电厂汽轮发电机组润滑、顶轴和盘车系统（GGR）为例，浅谈油系统为保障汽轮发电机组的推力轴承、支持轴承和盘车装置提供润滑油，为顶轴系统提供顶轴油，为氢密封系统提供备用油源以及为机械超速脱扣装置供油的相关情况。
1 汽轮发电机组润滑油、顶轴油和盘车系统介绍
润滑油系统由汽轮机主轴驱动的主油泵、油涡轮增压泵、冷油器、顶轴装置、盘车装置、排烟系统、主油箱、交流润滑油泵、直流事故油泵、氢密封备用油泵、滤网、电加热器、油位指示器、油位开关，以及各种脱扣、控制装置和连接管道、阀门、止回阀、各种监测仪表等组成。
1.1 润滑油系统
在汽轮发电机组启动和停运工况下，润滑油由交流润滑油泵提供，同时该泵还用作主油泵的备用泵。而直流事故油泵是交流润滑油泵的备用泵，它只在紧急情况下使用，不用于汽轮发电机组的连续运行，但能在特殊情况下保证其安全运行。由于主油箱的标高低于主油泵，因此需要通过增压泵向主油泵供油。增压泵由油涡轮进行驱动，油涡轮从主油泵出口获得动力，驱动润滑油泵。主油箱顶部安装有两台排烟风机，一备一用，用于保持主油箱的微负压，防止油雾进入厂房，污染环境。同时，来自主油泵或交流润滑油泵的轴承供油将通过两台100％容量的冷却器（一用一备），使产生的热量由常规岛闭式冷却水系统（SRI）带走。常规岛闭式冷却水系统（SRI）的控制阀用于调节冷却水流量从而控制汽轮发电机组轴承的进油温度。主油箱顶部还安装有一台高压备用密封油泵，在汽机启动时提供安全油，用于汽轮挂闸，并在正常运行时作为安全油及发电机密封油的备用油源。氢密封油箱安装在发电机外置轴承的排油口处，两台100%容量的排烟机用来处理可能出现的氢气泄漏。正常运行时，两台离心式排烟机一用一备，并设有自动排油装置，保持氢密封油箱的微负压，以防油雾进入汽轮机厂房，污染环境。
1.2 顶轴油系统
顶轴油系统配置四台50%流量的顶轴油泵，由润滑油供油母管经过滤器向顶轴油泵供油。正常运行时，顶轴油泵两用两备。顶轴油泵将压力油输入顶轴油集管，由集管引出各支管通向各轴承的顶轴油管路接头。顶轴油集管上必须设置安全阀，用以限制油压，防止供油系统中出现超压现象。集管各支管上需要设有节流阀、单向阀和高压控制器，用以调整各轴承的顶起高度。
1.3 盘车装置
电动盘车装置在启动和停运工况时用于转动耦合的转子。它位于发电机和低压缸之间，由电动机通过减速齿轮箱带动汽轮发电机组转子低速转动。汽机冲转前需要盘车来检查是否存在摩擦现象及大轴弯曲情况，汽机停机后需要盘车使汽轮机转子均匀冷却，避免大轴弯曲。此外，盘车装置还应设有手动盘车系统。
2 主要设备介绍
润滑油系统由汽轮机主轴驱动的主油泵、油涡轮增压泵、冷油器、顶轴装置、盘车装置、排烟系统、主油箱、交流润滑油泵、直流事故油泵、氢密封备用油泵、滤网、电加热器、油位指示器、油位开关等以及各种脱扣、控制装置和连接管道、阀门、止回阀、各种监测仪表等组成。
2.1 主油泵
汽轮机主轴驱动的主油泵，是蜗壳式离心泵，安装在前轴承箱内的汽轮机转子外伸轴上。机组正常运行时，主油泵向油涡轮提供压力油。主油泵的进油管和油箱内增压泵出口管相连接。主油泵的出口压力油管与油箱内油涡轮进口管相连接。正常运行时，主油泵供给汽轮发电机组的全部用油，它包括轴承润滑油总管、机械超速脱扣和手动脱扣总管、高压氢密封备用压力油。
2.2 增压泵/油涡轮机
油系统设置有一台装在油箱内部油管道上的油涡轮增压泵，完全浸没在油中。它分为两部分，上部为油涡轮，下部为增压泵，两个泵轮均安装在一根泵轴上。两泵轮之间有一个推力支持轴承。油涡轮的进口与主油泵的出口相连，油涡轮的出口同润滑油管道相连。在机组接近或达到额定转速时，主油泵打出的压力油进到油涡轮内，使油涡轮转动，将压力能变成动能。从而带动增压泵转动。增压泵从油箱内吸油，打出低压油供主油泵入口。在增压泵的出口装有一个DN200的对夹式止回阀，防止系统中的油通过增压泵返回油箱。同时在增压泵入口需要装有可拆卸的多孔钢板滤网，防止异物进入增压泵内。
2.3 交流润滑油泵
油系统设置有一台交流电动机驱动的润滑油泵，其电机安装在主油箱的顶板上。该泵是垂直安装的离心泵，能保持连续运行，该泵完全浸没在油中，通过一个挠性联轴器由立式电动机驱动。电动机支座上的推力轴承需要承受全部液压推力和转子重量。该泵经过油泵底部的滤网吸油，泵排油分别到主油泵进口，同时经过冷油器至轴承润滑油总管。该泵只在汽轮发电机组启动和停机阶段，即当主油泵没有正常工作时使用，或当轴承油压降至预定值时自动启动供油。交流润滑油泵出口设置有一个DN150的对夹式止回阀，用于防止油从系统中倒流。
2.4 直流事故油泵
油系统设置有一台直流电动机驱动的润滑油泵，电机安装在主油箱顶板上。该泵是一台垂直安装的离心泵，能保持连续运行。它是交流润滑油泵的备用泵，只在紧急情况下使用，如失去交流电或轴承润滑油压由于某种原因而不能维持正常等。直流事故油泵出口设置有一个DN150的对夹式止回阀，用于防止油从系统中倒流。
2.5 高压密封备用油泵
电动机与泵之间通过柔性轴来连接。泵的吸入口在油箱中油位下以确保连续不断的吸油。在汽轮发电机组启动和停机过程中，当主油泵压力太低不能给发电机密封油系统提供高压密封油时，高压密封备用油泵投运，提供备用油源，同时也给机械超速脱扣装置提供高压油以确保机组挂闸时用。
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2.6 冷油器
油冷却器安置在油箱附近，油涡轮、交流油泵供轴承润滑油，都须经冷油器以调节油温。油在冷油器壳体内绕管束流动，而管内通有冷却水。在正常情况下，只有一台冷油器在工作，另一台备用。通向冷油器的油由手动的三通阀控制，该阀把油通向两台冷油器中的一台，且允许不切断轴承润滑油路情况下切换冷油器。两台冷油器进口通过一根细连通管和截止阀门联接起来，截止阀可使备用冷油器充满油做好随时投入的准备。每一台冷油器壳体上都有连通管通向油箱。连通管从顶部进入油箱伸至正常油位以上区域。运行人员从每条管路上的一只流量窥视孔能确定是否有油流经冷油器。随着截止阀的开启，两只流量窥视孔中都充满了油。
2.7 顶轴油系统
顶轴油系统设有四台50％容量的顶轴油泵，其为轴向柱塞泵，由交流电动机拖动。来自冷油器出口的润滑油，经滤油器引入顶轴油泵进口。高压顶轴油自顶轴油泵出口进入集管，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以调整各轴承的顶起高度，防止各轴承间的相互影响。单向阀后接有压力表和压力开关，用于监督顶轴油压力，当顶轴油压力不足时将闭锁盘车装置运行。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。两台顶轴油泵工作时，另两台处于备用状态。当一台运行泵跳闸或顶轴油压力不足时，备用泵立刻自动启动。
2.8 盘车装置
盘车装置为链条、蜗轮蜗杆、齿轮复合减速摆轮啮合的低速盘车装置，位于发电机与低压缸之间，能以低速连续转动耦合的转子。其特点是：（1）汽轮发电机转子在停机时低速盘动转子，可避免转子热弯曲。（2）允许在热态下快速启动。（3）当汽轮发电机组冲转时能自动脱开。（4）装在低压缸下半，允许拆卸轴承盖或联轴器盖时无需拆卸盘车装置。（5）在拆去或装上轴承盖的情况下，均可盘动汽轮发电机转子。（6）既能自动盘车，又能手动盘车。
3 油管道安装的具体方案
3.1 合理安排油管道安装工期
油管道安装的进度安排，不宜过早。安排过早，管道安装完后可能由于外部条件影响而无法保证系统进油，导致管道内局部钝化层破坏的部位易形成锈蚀，影响以后管道内在质量。安排过迟，则无法保障油系统的工期进度符合整体进度要求。
3.2 材料领用与保管制
油管道的供货分为两种情况，即成品供货或材料供货。成品供货指的是所有管道在到场之前，均应酸洗、钝化完毕，并加进行了临时封堵。现场主要是进行材料的领用和保管工作。由于施工现场条件限制，厂房无法及时封闭，导致杂物、灰尘较多，潮湿空气或雨水均会对管道造成腐蚀。并且，杂物及灰尘容易造成管道内部出现污染情况。因此，必须在开箱后，将油管道选择一个比较干燥的地方集中分类存放，并用篷布严密防护，待安装时按照所需规格进行领用。另一种情况则是供应管材，需要现场预制安装。对于这类供货方式，现场必须进行油管道的酸洗、钝化工作。这就要求技术人员与材料领用人员对所到材料按照材料使用计划、现场管道需求进行详细核实，在确认无误的情况下进行统一酸洗、钝化。如果在现场条件允许的情况下，可以先行预制一部分管道，再行酸洗，这样会减少酸洗后的工程量，缩短工期，利于保证管道内部清洁度。
3.3 油管道清洗
酸液的配制：酸液配制时先给酸箱内注入约箱体容积一半的清水，然后缓慢倒入浓度为30%的盐酸（HCl），使酸液浓度调配至8～10%，并用PH试纸检查，酸液配制好后再加入适量的缓蚀剂（若丁），使缓蚀剂浓度为0.2～0.3%，控制酸洗的速度，防止过蚀；配制结束时酸液的组成为8～10%HCl+0.2～0.3%若丁。
3.4 油管道安装
对于DN150以下管道下料均采用砂轮锯或切割机进行切割，严禁采用氧气、乙炔火焰切割，油管道安装必须全部采用氩弧焊打底工艺，并采用充保护性气体进行内部保护（碳钢管用氮气，不锈钢管用氩气），保证管道内部始终充满保护气流，保护性气体持续至焊口完全冷却为止。
4 油循环
4.1油循环前的准备
油系统安装完成后，需要对油系统范围内的设备进行彻底的清理检查，对油系统设备的阀门进行编号并标识，编制详细的油循环技术方案及安全措施，配备充足的消防器材。待质量监督站组织联合检查并确认合格后油系统方可进油，开始油循环工作。
4.2 抗燃油系统循环
抗燃油的原油在到场时一般都无法达到颗粒度要求，必须进行循环过滤后方可投用。首先，使用无油干燥压缩空气对抗燃油管道进行吹扫，然后将原油注入抗燃油箱，采用高精度的滤油机和自身滤油设备对原油进行循环过滤，直至原油颗粒度合格后，方可进入系统进行循环冲洗。首先，将抗燃油进油管道与系统脱开，用临时短管与回油管道相连，使用抗燃油泵进行循环，通过滤油机及自身滤油装置进行无间断循环过滤。待油质颗粒度达到规定标准后，方可拆除临时短管，正式恢复系统。抗燃油循环冲洗也要受质检部门的监督检查。
4.3 油循环注意事项
一是防止跑油事故的发生。由于油系统庞大繁杂，接口多，在通油前，一定要仔细检查每个接口的安装质量。通油时，要准备充足的检查人员和必要的通讯设备，确保油循环工作的顺利进行。二是要配备充足的消防器材，并放置到油系统的周围。三是加强油循环的巡回检查工作，尤其夜间工作，照明要充足，保证安全。四是要求建立油循环管理制度，严格按制度执行。
5 结束语
汽轮发电机组润滑、顶轴和盘车系统是汽轮机重要的辅助系统。在其中，润滑油起到了润滑、清洁、冷却和保护的作用。因此，本系统的安全稳定运行是汽轮机机组安全稳定运行的关键。
参考文献
[1]王慧滨.基于规则和案例推理的汽轮发电机组故障诊断专家系统[D].兰州理工大学，2014.
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[4]马兴瑞.基于模型的汽轮发电机组故障诊断专家系统[D].兰州理工大学，2016.
论文作者:王佳麒
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/19
标签：油泵论文; 系统论文; 汽轮论文; 机组论文; 油管论文; 油箱论文; 增压泵论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;