试论汽轮机润滑油系统的常见故障特征与原因

陶晨

摘要：汽轮机润滑油系统具有润滑、密封和冷却功能，是保证汽轮机运行安全的关键。汽轮机润滑油系统的常见故障主要体现在系统漏油着火、油温过高无法实现冷却以及一些常见的系统杂质故障，分析润滑油系统的常见故障特征具有必要性。文章从故障的表现和原因分析入手来确保汽轮机的运行安全，促进我国电力行业的发展。

关键词：汽轮机；润滑油系统；常见故障特征；故障原因；火电厂 文献标识码：A

中图分类号：TK268 文章编号：1009-2374（2016）30-0077-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.037

汽轮机润滑油系统是火电厂运行辅助设备之一，承担着系统的润滑、密封和冷却功能，对于确保整个机组润滑系统的安全也具有积极作用。我国电网的快速发展对汽轮机润滑油系统的性能提出了更高的要求，设备的运行安全以及对油质量、温度、油压的控制都是设备运行中重点关注的问题。控制运行故障要保证汽轮机润滑油系统在盘车、启动和之后的运行过程中提供优质的润滑油，并且将油温与油压控制在合理的范围内。在我国电力企业汽轮机运行过程中，设备故障甚至是安全事故发生的概率并不低，因此对于相关企业来说，还应进一步加大对汽轮机润滑油系统的故障分析以及处理。建立完善的监测和维修制度，对可能出现的系统故障进行深度分析，确保机组运行的安全。

1 汽轮机润滑油系统漏油着火及其原因分析

汽轮机润滑油系统是一个复杂的设备，其主系统是由装有润滑油的油箱、油泵、润滑射油器、冷油器组成，另外还包括大量的辅助设备。火力发电厂在以往的运行中时常会出现爆炸现象，其主要原因就是由于系统的漏油未被及时发现而导致的起火爆炸。汽轮机润滑油系统是一个封闭的完整系统，任何一个环节出现故障都将带来严重的后果。对火电厂来说，漏油往往是一个长期的过程，但着火和引起故障往往是瞬间的，一旦发生，将造成大量的财产损失甚至是人员伤亡。当系统处于正常运转状态下时，高温是其主要特征。由于润滑油的自身燃点低，设备运行温度足以达到其燃点而引起自燃。总之，汽轮机润滑油系统的漏油起火具有瞬间性、难控制以及危害大等特点。而造成汽轮机润滑油系统漏油主要有以下原因：系统接头处密封不好；隔膜阀承压过大导致受损；滤网制造不合理；油挡与轴颈之间的间隙过大等。以上造成系统漏油的部位皆是连接处或者密封零件，另外，系统处于长期运行和多次急停状态时，更容易出现损坏导致漏油。加之润滑油的特点，造成其高温起火的热源众多，其中包括长期处于工作状态下的机体、汽电动门旁路管不完整、轴封漏汽管的保温层不完整。当这类设备工作时，温度高达70℃，很容易为润滑油的起火提供基本条件。

2 润滑油油温和油压不合理故障及原因

首先，油温故障的主要特征在于多种原因导致的油温过高。这与润滑油的两大功能有关，通常润滑油的作用在于润滑轴承，但也负责降低轴承的温度。此时，如果油温过高，将降低油膜黏性以及其承载能力，高温的润滑油与轴承表面产生干摩擦，使设备出现损坏，在不断的摩擦过程中，油的质量也将不断下降。通常在300MW凝气式机组运行中，冷油气出口的温度在43℃～49℃之间，且轴承回油温度要低于71℃。通过经验以及火电厂汽轮机组的润滑油设备故障实例将故障原因进行如下分析：冷油器污垢、堵管和设计上的缺陷等，将导致其面积不足，冷油器析出内空气等，冷却水的温度高无法达到冷却效果。总之，汽轮机的冷油器故障主要是由于润滑油系统采用冷油器对高温回油进行降温，但冷油器内的冷却则主要为冷却水，这样在长期的设备运行中就会出现大量的污垢，从而出现阻塞。设备的受热面减小自然会导致润滑油温度升高。冷油器运行较长时间后，容易出现冷油器被污染的现象，导致管道堵塞和结垢，严重影响冷油器受热面的换热效果，使得冷油器出口润滑油温度过高，超过电厂汽轮发电机组运行的最高温度限制。此外，冷却水的温度未设计好，采用过高温度的冷却水无法达到冷却的效果。水温过高也是导致润滑油超温的一个因素。油温故障往往具有季节性特征，如夏季更加明显。

其次，油压问题。润滑油压要合理，一般情况下，润滑油的油压要参考机组的其他运行参数。当油压低于正常范围时，无法建立轴颈与轴瓦之间的油膜，也就是无法对轴承起到保护作用。油压问题是汽轮机润滑油系统常见问题。其主要原因包括以下方面：不合理的设计，包括射油器的性能匹配程度、出力设备性能以及其他维持正常运行的零件性能等；汽轮机润滑系统的油泵故障，设计时要确保主油泵出口处的逆止阀面积合理，否则就会造成油压的瞬间降低，使油泵内出现大量气体，导致故障；另外，交直流油泵故障和油泄漏润也是造成油压低的影响因素。在众多影响因素中，射油器故障是造成这一故障的主要原因，作为系统的主体，一旦射油器运行不正常，就无法对轴承提供油液，并且射油器决定着主油泵的安全和润滑作用，润滑油系统在这一情况下受损。

最后，当系统在启动过程时，油泵的切换失败也将导致油压下降，引起故障。

3 润滑油油质污染故障机器原因分析

汽轮机润滑油的材料主要为天然石油的加工产品。天然石油多为暗黑色或者淡黄色，并且存在强烈的味道，密度小于1g/cm3。润滑油的这一特性满足了润滑油的基本特征，但事实上还要结合具有抗氧化能力和抗乳化能力的微量元素。但是在润滑油储存和输送过程中，润滑油容易变质，其基本性能无法保持，也就是说润滑油具有一定的寿命期限，对于企业来说，润滑油变质是造成润滑油系统的故障的重要原因，其中润滑油水分超标是其主要原因。

3.1 润滑油水分超标问题

水分是汽轮机润滑油的主要指标之一，在运行中水分的控制是一个长期的过程，水分超标会导致润滑油的润滑性能下降，进而腐蚀和损坏设备。由于水分的积累并非一瞬间的过程，因此水分超标问题多来自于监管和检修不严。其中客观上的原因还包括设计的不合理，导致漏水严重，汽缸端部结合面的漏汽以及轴承座内的负压超过标准等。另外，在运行过程中，很可能出现轴封供汽系统的故障问题，如轴封供汽室的压力增大，导致漏入轴封抽气室的蒸汽无法完全被抽入轴封加热器。在原因分析的过程中，汽缸变形会导致接合面出现漏气，使轴承承载过多的压力或者使部分水分通过轴承进入润滑油系统。至于系统自身来说，主油箱的设计将决定其油水分离能力，当运行过程中的油水分离效果差时，会导致大量的水分甚至杂质，主观上对于系统的长期检查和杂质处理是必要的，但在火电厂发展过程中，由于大型设备过多，同时缺少必要的监测措施，因此导致其设备的维护存在漏洞，很容易使水分进入润滑油系统。总之，水分对于汽轮机润滑油系统的影响与杂质的影响相似，都是一个长期的过程，只有通过合理的使用和监控才能降低水分对于润滑油系统运行的影响。

3.2 固体颗粒污染问题

当系统的润滑油中存在固体颗粒时，会使润滑油本身的性能降低，甚至会影响设备的性能造成设备的大面积的磨损。固体颗粒是大型汽轮机运行中不可避免的问题，根据实际运用中固体颗粒的故障问题原因进行如下分析：安装漏洞，会造成污染严重。另外，在安装过程中，系统出现故障后，对其维修过程中的不及时清理会造成大量的杂质出现。当油系统自身不洁净后，密封油阀门、人孔门等设备缺陷导致外界污染物进入系统等。对上述污染对其进行总结，当润滑油系统的清洁度不佳时，实际产生的设备会导致系统中出现的杂质影响油质，而油质是润滑油系统正常运行的基本保障。当然，润滑油系统的污染物很容易侵入，并且无处不在，如在运行中的卷入、密封过程中的渗入等。

4 结语

通过对以上汽轮机润滑油系统的故障特性以及原因分析我们发现，多数的系统故障来自于设计运行和维修过程中、主观和客观上的原因均可造成汽轮机润滑油系统的故障。一些故障是长期的过程，如水分和杂质的进入，但其造成的故障却是瞬间的，并且一旦出现故障，由于火电厂运行复杂特征，修复过程将存在大量的麻烦。另外，对于一些诱发原因来说，具有隐蔽性，一般很难被发现，容易造成长期的持续的危害，影响火电厂的正常运行。总之，汽轮其润滑油系统的故障包括多个方面，作为火电厂运行的主设备，润滑油系统的设计和运行都应得到更多的关注。我们将其产生故障原因进行总结。汽轮机润滑油系统漏油着火、润滑油油温和油压不合理、润滑油水分超标等都是造成系统故障的主要原因。针对目前火电厂的发展和管理现状，也基于国内外的典型汽轮机润滑油系统的故障处理对其特征进行总结，主要研究了当今国内汽轮机润滑油系统的主要故障实例，从实际案例出发对润滑油系统存在的故障以及其产生的原因进行分析具有强大的说服力。并进行分类与总结，总结出润滑油系统常发生的故障有系统漏油着火、润滑油温过高、润滑油压低、润滑油含水超标和润滑油系统的杂质污染等原因。最后，笔者根据其工作经验以及对于汽轮机润滑油系统的常见故障认识，分析了具体的产生原因，还提倡根据润滑油系统等常见故障进行多方面的分析与总结，对其进行合理的维护与监测。同时对我国多年的火电厂运行模式进行改组，在追求利益的同时，还要关注运行安全，减少故障发生的几率。

参考文献

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