汽轮机轴承润滑油压过低的故障分析与处理

卢锦煜

（中国石化上海石油化工股份有限公司热电部，上海 200540）

中国石化上海石油化工股份有限公司（以下简称上海石化）热电部汽机联合装置的4号汽轮机组，自2016年大修后投用以来，运行工况一直比较稳定。2021年12月对该汽轮机组消缺检修后，在对主蒸汽管道暖管前，进行辅助油泵及调速系统的相关试验。在试验过程中发现4号汽轮机组调节汽阀调试时，高压油泵送电，当高、低压油泵分别运行时，汽轮机轴承润滑油压均为0.05 MPa，而汽轮机运行规程规定汽轮机正常运行时，轴承润滑油压应在0.08～0.15 MPa，实际润滑油压明显偏低。因此，针对引起汽轮机轴承润滑油压偏低的影响因素进行逐项分析和排查，经过对汽轮机润滑油系统各辅助设备及润滑油管道的多次检查，同时结合该汽轮机组的检修项目概况，最终找到了引起润滑油压低的根本原因。通过对润滑油过压阀进行解体检修，解决了汽轮机轴承润滑油压过低的故障，保证了汽轮机的正常启动。

1 设备概述

1.1 设备的基本结构及工作原理

汽轮机润滑油系统的过压阀也称低压过压阀，主要由滑阀、压缩弹簧、调节螺钉等组成，通常安装在冷油器的出口管道上，其结构示意如图1所示。转动调节螺钉可以改变压缩弹簧的预紧力，从而改变泄油口的开度以达到整定润滑油压的目的。整定完毕后将螺母锁紧，防止调节螺钉在运行过程中松动。

图1 润滑油过压阀结构示意

润滑油过压阀的工作原理为：润滑油从滑阀的下部进入时，会对滑阀产生一个竖直向上的作用力，此作用力与压缩弹簧作用在滑阀上部竖直向下的作用力相平衡。当润滑油压升高时，滑阀向上移动，泄油口的开度变大，经此泄油口至油箱的回油量增加，从而引起润滑油压下降，直至恢复正常水平，反之亦然。

1.2 设备的基本安装要求

润滑油过压阀的安装应满足以下几点：（1）装配完成后，紧定螺钉需铆接牢固；（2）弹簧经调整后，用螺母紧固调节螺钉；（3）滑阀在套筒中能够上下灵活运动；（4）装配完成后，外壳应涂红丹底漆。

2 润滑油系统概述、故障分析与处理

2.1 润滑油系统与故障概述

2021年11月23 日至12月1日期间，4号汽轮机组进行了消缺性检修。检修结束后，按照生产管理部门的调度要求，做好汽轮机组启动前的准备工作，并计划于次日正常启动该机组。12月2日，4号汽轮机组进行调节汽阀调试，高压油泵送电，高、低压油泵分别运行时，调速油压正常，但该机组轴承润滑油压均为0.05 MPa（机组正常启动时的润滑油压为0.08～0.15 MPa），不符合机组启动要求。因此，经工艺和设备专业管理人员共同商议后，决定待机组停役后对润滑油系统进行全面性检查。

该机组的供油系统主要由主油泵、高压油泵（型号150Y-150A，容量90 m3／h，出口压力1.3 MPa）、低压油泵（型号100Y-60A，容量90 m3／h，出口压力0.48 Pa）、直流油泵（即事故油泵，容量90 m3／h，出口压力0.48 Pa）、注油器、油过滤器、油冷却器、油箱和润滑油过压阀等组成。其中，主油泵除供给调节保安系统中各部套的用油外，大部分供给注油器。此外，主油泵还供给7个油动机运动时所需的油量，且7个油动机的回油排入主油泵的进口。当机组甩负荷或紧急停机时，可使注油器的工况基本维持不变。

汽轮机启动前，可开启低压油泵及事故油泵，用于机组盘车时供油。然后开启高压油泵，停用低压油泵，检查调速（EH）油压是否为1.13 MPa，检查轴承润滑油压是否维持在0.08～0.15 MPa。汽轮机启动后，当主油泵的出口油压建立后（汽轮机的转速达到2 800 r／min以上），主油泵开始供油，高压油泵停止供油。当轴承润滑油压低于0.05 MPa时，低压油泵便自动投入运行。为了防止交流电源中断时润滑油系统引发事故，当轴承润滑油压低于0.04 MPa时，直流油泵便自动投入运行。为了避免因EH油压过低而引起意外事故，当主油泵出口油压下降到0.9 MPa时，高压油泵便自动投入运行。同时为了防火安全起见，在汽轮机检修结束后，高压油管道应做1.57 MPa的压力试验，防止其漏油而引起火灾事故。

汽轮机正常运行时，主油泵出口油压为1.13 MPa。高压油经出口止回阀后，分成两路：第一路接入调节保安系统，第二路供给注油器。注油器采用二级并联型式，注油器Ⅰ出口油压为0.049 MPa，供主油泵进油；注油器Ⅱ出口油压为0.20 MPa，经过滤器、冷油器对机组各道轴承产生润滑作用。当轴承润滑油压大于0.15 MPa时，低压过压阀就会自动开启，将多余的油溢回油箱，使润滑油压维持在0.08～0.15 MPa。

2.2 故障分析与处理

针对汽轮机轴承润滑油压过低的故障，对照该机组的供油系统图，根据企业的标准事故排查流程，逐项展开了下列排查工作。

（1）检查润滑油系统进、回油管道，无漏点，检查主油箱、前轴承箱，油位均正常；

（2）检查油过滤器运行情况，滤网前后压差大小正常，开启滤网旁路门，轴承润滑油压仍偏低；

（3）检查冷油器运行情况，水侧和油侧压力均正常，三组冷油器分别进行验漏，均无漏点，冷油器出油温度为35～45℃，换热效果良好；

（4）检查高压油泵、低压油泵、事故油泵出口逆止门是否严密，油泵运行时的出口压力和电流均显示正常；

（5）解体检查润滑油注油器Ⅱ及其出口逆止门，逆止门动作灵活，无卡涩现象；

（6）在上述排查步骤确认准确无误后，最终选择解体检查低压过压阀。

按照预设好的排查步骤进行检查，对低压过压阀进行解体检修。解体过程中发现套筒与滑阀的配合间隙不均匀，滑阀左侧的圆周间隙比右侧的圆周间隙大5 mm，如图2所示。

图2 套筒与滑阀配合间隙

除此之外，图纸上规定套筒底部与油窗（即泄油口）的间隙为2 mm，实际上套筒底面与阀壳之间的间隙为8.5 mm，间隙明显过大，如图3所示。

图3 套筒与阀壳的配合间隙

进一步将调节螺钉、压缩弹簧、弹簧座和紧定螺钉完全解体，发现紧定螺钉（M5×12 mm）存在局部磨损的现象，判断其存在疲劳失效的可能。当滑阀在套筒内上下运动时，由于紧定螺钉发生疲劳失效，导致套筒随滑阀上下运动时产生侧向偏移，从而引起套筒卡涩，并使得套筒底面与阀壳之间的间隙变大，最终造成轴承润滑油压过低。

经过检查与分析，确认汽轮机轴承润滑油压过低的根本原因为润滑油过压阀失效。通过更换新的备件（含套筒、滑阀、紧定螺钉等零部件），保证润滑油过压阀发挥其功能。

3 故障处理效果

综上所述，备品更换完成后，启动高、低压油泵并试转，轴承润滑油压为0.094 MPa，油压正常，汽轮机得以顺利启动。

在本次故障处理过程中，采用了一套汽轮机轴承润滑油压过低的标准排查流程：①若油压和油位同时下降，应重点检查油管路是否漏油、事故放油门是否误开启、冷油器是否泄漏等因素；②若油压下降、油位正常，则应重点检查主油泵、高压油泵、低压油泵、事故油泵、注油器、润滑油过压阀是否工作异常，油过滤器滤网是否堵塞等因素。

在汽轮机正常启动前，通过对汽轮机轴承润滑油压过低这一现象的原因分析，进一步提高润滑油系统自查能力。今后汽轮机的消缺检修项目中应补充润滑油过压阀解体检查，且该阀门的检修工作应作为机组的常态检修项目之一。

4 结语

汽轮机轴承润滑油压过低的影响因素有很多，通过对汽轮机润滑油系统各辅助设备及润滑油管道的多次检查，同时结合该汽轮机组的检修项目概况，最终找到了引起润滑油压低的根本原因。润滑油过压阀中的滑阀在套筒内上下运动时，由于紧定螺钉发生疲劳失效，导致套筒随滑阀上下运动时产生侧向偏移，从而引起套筒卡涩，套筒底面与阀壳之间的间隙增大，润滑油油箱的回油量增加，最终造成汽轮机轴承润滑油压过低。通过对润滑油过压阀进行解体检修并更换备品备件，解决了汽轮机轴承润滑油压过低的故障，保证了汽轮机的正常启动。