第六章主机油系统.docx
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第六章主机油系统
第六章汽轮机供油系统
汽轮发电机组的供油系统是保证机组安全稳定运行的重要系统。
伊敏煤电公司600MW汽轮发电机组的供油系统采用汽轮机油作为轴承润滑油和氢密封油，采用抗燃油作为调节动力用油，它们是两个完全独立的油系统。
在机组正常运行时，润滑油系统由主轴带动的主油泵供油。
其基本功能是为机组全部轴承和盘车装置提供润滑油，为发电机氢密封系统供油以及为其它保安系统提供安全压力油。
由于机组容量较大，为了提高调节系统的工作性能，增加它的可靠性和灵敏度，要求有更高的工作油压，以改善调节响应的品质，减小执行机构的尺寸，降低机械惯性和摩擦的影响，减少耗油量。
但油压的提高可能会引起更多的油泄漏，增加了发生火灾的危险。
因此在润滑油系统之外另设一采用具有高闪点抗燃油独立的、封闭的抗燃油供油系统，常称为EH（ElectricHydrolic）油系统。
主机油系统是指汽轮发电机组的润滑油系统、顶轴油系统、调节/安全油系统及发电机密封油系统。
第一节润滑油系统
一、概述
本机组的润滑油系统（见图6-1）采用汽轮机油，系统除为全部、汽轮发电机组轴系的支持轴承、推力轴承和盘车装置提供润滑油外，还为发电机氢密封油系统提供高压和低压密封油，同时为其它保安系统提供安全压力油。
所有润滑油系统的泵组设计成能自动启动、遥控及手动起停。
设有停止—自动—运行按钮和用电磁操作的启动试验阀门。
润滑油系统包括主油箱、主油泵、交流备用润滑油泵、直流润滑油泵、顶轴油系统及顶轴油泵、两台100%的容量的冷油器、两台100%的容量的排油烟风机、管道和有关监测监视仪表等。
其主要设备技术参数如表6-1所示。
本机组设置两台冷油器，一台运行一台备用。
冷油器的冷却水为海水，冷油器的换热管材采用钛管，冷油器的管板采用钛复合板，壳体材料采用0Cr18Ni9，水室采用了衬胶防腐措施，并有防止衬胶防腐层脱落的措施。
二、主油泵
润滑油系统的主油泵安装在汽轮机高压转子前端，与汽轮机主轴采用刚性连接。
主油泵为双吸式单级离心泵（如图6-2所示）。
它供油量大，出口压头稳定，轴向推力小，且对负荷的适应性好。
在额定转速或接近额定转速运行时，主油泵供给润滑油系统的全部压力油。
这种主油泵不能自吸，因此在汽轮机启动和停机阶段要依靠电动机驱动的辅助油泵供给机组用油和主油泵进口油。
在正常运行时，主油泵由注油器提供一定压力的进口油。
如果主油泵的吸油管道中进入了气体，泵的正常工作会被破坏，从而造成润滑油系统的工作不稳定，因此主油泵的进口必须保持一定的正压。
离心油泵的出口油压基本上与转速的平方成正比，随着汽轮机转速的升高，主油泵的出口压力也增高。
当汽轮机的转速达到90%额定转速时，主油泵和注油器就能提供润滑油系统的全部油量，这时要进行辅助油泵和主油泵的切换。
切换时应注意监视主油泵出口油压，当油压值异常时应采取紧急措施，以防止烧瓦。
图6-1润滑油系统
图6-2主油泵
表6-1润滑油系统主要设备技术参数
名称
单位
数值
1、采用的油牌号、油质标准
32L-TSA/GB11120-89NAS7级
2、油系统需油量
m3
50
3、轴承油循环倍率
8
4、轴承油压
MPa（g）
0.118±0.0098
5、组合油箱
型式
卧式圆筒型
有效容量
m3
50.4
外形尺寸（长×宽×高）
mm×mm×mm
Φ3032×7000
设计压力
MPa（g）
常压
材料
Q235－A
油箱重量
kg
16000
回油流量
m3
294.8
6、主油泵
型式
离心
制造厂
三菱
容量
m3/h
456
出口压力
MPa（g）
2.06
入口压力
MPa（g）
0.098
材料：
壳体
ZG230-450
轴
34CrMo1V
叶轮
ZG230-450
总重
kg
986
7、电加热器
功率
kW
4×24
电压
V
220
8、冷油器
型式
管式
数量
台
2×100%
冷却面积
m2
2×600
冷却水入口设计温度
℃
38
进/出口油温
℃
65/45
冷却水流量
m3/h
750
油量
m3/h
287
管阻
MPa（g）
0.046
管子尺寸（外径×壁厚）
Φmm×mm
19×1
设计压力：
管侧
MPa（g）
1.0
壳侧
MPa（g）
0.6
设计温度：
管侧
℃
80
壳侧
℃
80
材料：
管子
HSn70-1B
壳体
Q235-A
水室
Q235-A
管板
16MnR
管板尺寸（外径×壁厚）
Φmm×mm
1600×65
每台总重
kg
20150
9、交流润滑油泵
型式
立式、离心式
制造厂
数量
台
1
容量
m3/h
292.7
出口压力
MPa（g）
0.283
转速
r/min
1480
材料：
外壳
ZG230～450
轴
25Cr2MoVA
叶轮
ZG1Cr13
电动机
型式
三相交流异步防爆
容量
kW
45
电压
V
380
转速
r/min
1480
总重
kg
1094
10、直流事故油泵
型式
立式、离心式
数量
台
1
容量
m3/h
292.7
出口压力
MPa（g）
0.283
转速
r/min
1480
材料：
泵壳
ZG230～450
轴
25Cr2MoVA
叶轮
ZG1Cr13
电动机
型式
直流
容量
kW
40
电压
V
220
转速
r/min
1480
总重
kg
1097
11、顶轴油泵
型式
高压轴向柱塞泵
制造厂
上海高压泵厂
数量
台
2
容量
kg/h
3311
最高出口压力
MPa（g）
31.5
转速
r/min
1000
材料：
壳体
ZG230-450
轴
38CrMoAL
柱塞
25Cr2MoVA
电动机
型式
三相异步防爆
容量
kW
30
电压
V
380
转速
r/min
1000
总重
kg
66
12、氢密封备用油泵
型式
螺杆泵
制造厂
天津工业泵厂
数量
台
1
容量
m3/h
42.7
电动机
型式
三相交流异步防爆
容量
kW
22
电压
V
380
转速
r/min
2930
总重
kg
153
13、主油箱排油烟机
型式
离心式
制造厂
余杭特种鼓风机厂
数量
台
2
容量
m3/h
1500
电动机：
型式
三相交流异步防爆
容量
kW
4
电压
V
380
转速
r/min
2980
总重
kg
784
14、贮油箱
容量
m3
60×2
尺寸
mm×mm×mm
Φ3440×8000/个
贮油箱重量（空重）
kg
34895
15、盘车油泵
型式
立式、离心式
出口压力
MPa（g）
0.283
供油量
m3/h
292.7
在机组正常运行时，主油泵的进油由装于油箱内的注油器供给，主油泵出口的压力油作为动力油驱动注油器，其乏油经冷油器之后送往各轴承作为润滑油。
机组在启动、升速过程或停机情况下由盘车油泵向润滑系统供油。
若盘车油泵不能正常工作，则启动直流事故油泵维持润滑油压。
当机组在90%额定转速以下时，辅助油泵代替注油器向主油泵进口供油。
由图6-2可以看出，在注油器处设有节流阀、旁路阀和泄油阀。
节流阀主要控制进入油蜗轮泵的压力油流量；旁路阀主要控制旁路（绕开注油器而直接进入润滑油系统）中的压力油流量；泄油阀控制最后的润滑油压力。
机组在首次冲转到3000r/min后，须对上述二只阀门进行配合调整，使其既有足够的压力油进入注油器，以保证主油泵进口所需的油压，又能保证有足够的油量向润滑系统供油。
正常运行时，要求的油压（汽缸中分面标高）为：
主油泵进口处油压0.098MPa（g）；主油泵出口处油压2.06MPa（g）；润滑油压0.118±0.0098MPa（g）。
盘车油泵和辅助油泵均能在集控室CRT或就地控制盘上控制其启停。
事故油泵可在集控室备用盘上或就地控制盘上控制启动，而其停运只能在就地控制盘上操作。
当盘车油泵或辅助油泵发生电气故障时，它们将各自停运并报警。
但事故油泵发生电气故障时，则只报警，继续运行，直至人工操作停运。
当发生下列任一情况时，备用的盘车油泵自动启功：
（1）轴承润滑油压<0.11MPa；
（2）主油泵出口油压<1.21MPa；
（3）发电机主开关跳闸3s内。
当发生下列任一情况时，备用的直流事故油泵自动启功：
（1）轴承润滑油压<0.11MPa；
（2）主油泵出口油压＜1.14MPa；
（3）盘车油泵交流电源失电。
当主油泵进口油压<0.07MPa时，交流辅助油泵自动启动。
在各油泵的就地控制盘上，设有油泵自动启动的试验按钮，它们可通过动作电磁阀来模拟各种油压跌落情况。
因而，可在机组正常运行时进行润滑油泵自动启动试验，以确保润滑油系统性能的可靠性。
系统中设置了两只100％额定容量的表面式冷油器（一台运行，一台备用），由闭式循环冷却水进行冷却。
两台冷油器出口油管道上设有一连通阀，两只冷油器切换时，须先开启该连通阀，向备用中的冷油器充油，以免发生断油事故。
冷油器的主要技术数据见表6-1。
当系统中主油箱的油位为正常油位±1OOmm时，就地控制盘上出现“主油箱油位高/低“报警，CRT上出现“润滑油系统故障”报瞥；当主油箱油位为正常油位一200mm时，CRT上出现“主油箱油位低一低”报警。
主油箱内设有加热器，可在就地盘上手操，也可自动启停。
当控制开关在自动位置时，油箱内油温低于27℃，且油位高于“低一低”报警值时，加热器自动投用；当油箱内油温高于32℃时，加热器自动停用。
供油系统出来的润滑油，经套装油管分别送往各轴承及推力轴瓦磨损检测装置、发电机密封油系统、危急遮断器注油及复位装置等，并供盘车装置、各联轴器冷却用油。
每个供分路上均设有一个与需油量（各不相同）相匹配的缩孔，以适当分配各部分的油流量。
三、电动润滑辅助油泵
本机组的交流辅助润滑油泵是交流电动机驱动的立式离心泵，垂直安装在箱顶部，见图6-3。
立式电动机装于油箱外部，电动机支座上装有推力轴承，承受全部转子重量和油泵运行时的轴向推力。
支座同时将电动机与油箱油雾完全隔开，并能防止异物落进油箱。
油泵通过挠性联轴器与电动机连接，且完全浸没在油箱最低油位以下，因而可以在任何工况下启动，无需灌油，同时也消除了油泵漏油的麻烦。
油泵进口装有滤网以防杂质进入油系统。
油泵出油经过一个逆止阀与注油器出口逆止阀后油管相连。
油泵出口逆止阀阻止油系统中的油在油泵不工作时经油泵倒流回油箱。
油泵和逆止阀之间装有油压继电器，当电动油泵运转且出口压力达0.069—0.076MPa时，继电器接通，向控制室提供信号，指示电动润滑油泵投入工作。
电动润滑油泵的出口压力为0.283Mpa，流量为292.7m3/h，转速为1480r/min。
它工作时可提供全部低压氢密封备用油和经冷油器的润滑油。
这部分油在汽轮机正常运行时，是由油蜗轮泵提供的。
在汽轮机启停过程中，电动润滑油泵必须投入工作；在事故状态下，它作为主油泵的备用泵应能及时自动投入工作。
在汽轮机启动过程中，电动润滑油泵在盘车投入之前投入工作，直至主油泵正常工作时为止，此时汽轮机的转速大约在2700r/min以上。
在停机或事故状态下，油压降低至0.076-0.083MPa时，电动润滑油泵自动启动，使轴承油压恢复。
而且，如前所述，油压回升后，油泵不会自动停止，必须在控制室操作三位（启动、自动、停止）开关手动停泵。
从停止位置释放开关后，开关弹回自动位置，当轴承油压跌至0.076—0.083MPa时，开关再度自动启动油泵。
油压设置值的整定可由一个试验装置进行，它可以在不影响润滑油母管油压的情况下，局部降低电动辅助油泵的压力控制开关所感受的油压，以达到试验的目的。
图6-3辅助润滑油泵（事故油泵）
四、事故油泵
本机组的事故油泵（见图6-3）的结构与交流电动辅助润滑油泵完全相同。
它由电厂蓄电池供电的直流电动机驱动，它的压力控制开关整定值低于交流电动辅助油泵的压力控制开关整定值，为0.069～0.076MPa。
事故油泵是交流电动辅助油泵的备用泵，油泵的设计参数与交流电动辅助油泵相同，它只在交流电源或交流辅助油泵发生故障时才投入工作。
因此在机组启动时，当系统中轴承油压尚未超过事故油泵的自启动整定值时，控制事故油泵的三位开关应锁定在停止位置，以保护蓄电池的性能。
当轴承油压已超过该设置值时，释放三位开关到自动位置。
事故油泵是汽轮机润滑系统的最后备用泵，因此其操作开关被置自动后须始终保持在该位置，决不能锁在停止位置。
同时，电厂蓄电池的容量应能在正常惰走过程中提供足够的动力供事故油泵运行，并始终充足电备用。
蓄电池充电不足会影响事故油泵的正常工作，从而导致轴承润滑油不足，引起烧瓦、烧轴颈、振动等事故。
与交流电动辅助油泵一样，事故油泵的进口装有滤网，出口装有逆止阀，油泵出油与注油器出口逆止阀后管路相连，并在油泵出口和逆止阀间装有信号压力继电器，当该处油压达0.069-0.076MPa时，向控制室发出油泵投入工作的信号。
事故油泵一旦投入工作，也必须在控制室手动操作三位开关才能停止。
第二节顶轴油系统
设置汽轮发电机组的顶轴油系统，是为了避免盘车时发生干摩擦，防止轴颈与轴瓦相互损伤。
在汽轮机组由静止状态准备启动时，轴颈底部尚未建立油膜，此时投入顶轴油系统。
为了使机组各轴颈底部建立油膜，将轴颈托起，以减小轴颈与轴瓦的摩擦，同时也使盘车装置能够顺利地盘动汽轮发电机转子。
图6-4是本机组顶轴油系统的流程示意图。
图6-4顶轴油系统的流程示意图
本机组设置两台顶轴油泵（高压容积泵），一台运行、一台备用，向汽轮机及发电机各轴承供油。
顶轴油泵布置位置在汽机房零米，能保证可靠地运行并防止漏油。
顶轴油泵是轴向柱塞泵，其容量为3311kg/h，最大出口压力为32MPa（g）。
机组启动时，启动顶轴油泵并将操作开关置于自动位置。
当顶轴油压升高到一定数值（由系统整定值确定）时，并且轴承油压达到0.021-0.035MPa时，启动盘车装置。
而当油压达不到这样的水平时，连锁开关阻止盘车电动机启动。
机组停机时，随着汽轮机惰走而接近零转速时，顶轴油泵投入工作。
正常运行时顶轴油泵处于备用状态。
自汽轮机润滑油系统来的润滑油经滤网后，进入顶轴油泵，顶轴油泵出口的顶轴油经其母管之后，通过各支管送往汽轮发电机组的各个支承轴承。
每台顶轴油泵的出口管道上均装有一个电磁阀、一个止回阀。
当一台顶轴油泵启动时，其对应的电磁阀仅开启几秒钟，使顶轴油泵出口的顶轴油经节流孔板减压后，回至润滑油箱。
随后，该电磁阀即关闭，并靠油压使止回阀强制关闭。
于是，顶轴油经另一个止回阀进入顶轴油母管。
采取上述措施的目的是避免在顶轴油泵启动时电动机过载。
此外，顶轴油泵出口管道上还设有压力调节阀（PCV）和减压阀，其整定值分别为30.1MPa和40.1MPa。
汽轮发电机的每个轴承（顶轴油的）进油口处均设有顶轴油流量调节装置，可手动调整所需要的顶轴油流量（6-10L/min）。
顶轴油泵进口管道上设有两个100%容量的滤网（互为备用），其过滤精度为10μm，还装有压差开关。
当滤网前后压差达到0.07MPa时，压差开关即发出报警信号，提醒运行人员手动更换滤网。
顶轴油系统投运时，在主控室或就地操作盘上均可启动或停止顶轴油泵的运行。
当汽轮机的转速高于lr/min时，如发生下列任一情况则顶轴油泵自动投运：
（1）盘车电动机过载（电流>60A）；
（2）一台顶轴油泵运行情况下，其顶轴油压≤25.1MPa时，则另一台也投运；
（3）运行的一台顶轴油泵电气故障，则另一台投运。
当顶轴油母管内的油压降至25.1MPa时，压力开关动作，发出报警信号；当润滑油箱内的油位降至低一低油位时，或顶轴油泵进口压力低于0.2MPa时，顶轴油泵自动停运。
只有在汽轮机转速高于2900r/min或另一台备用顶轴油泵已经运行的情况下，才能手动停运原来运行的顶轴油泵。
第三节润滑油净化系统
一、概述
润滑油净化系统是清除润滑油中的水分、固体颗粒和其他杂质。
润滑油净化系统是通过沉淀、过滤和精处理等手段来达到净化油目的的。
润滑油净化系统由净油装置、输油泵、循环油泵、再生油泵、排油烟机等组成。
净油装置的本体用钢板焊接而成，其内部结构分三部分：
沉淀室、过滤室和精处理室，如图6-6所示。
从再生油泵来的润滑油经气动液位控制阀LCV后，进入净化油箱内的沉淀室，经过一个由多孔铝薄片组成的沉淀滤网后，去除润滑油中水分，并经重力疏水阀将分离出来的水排入地沟；从沉淀室出来的润滑油进入过滤室，经过28个聚丙烯纤维袋过滤，除去颗粒度>70μm的机械杂质，并将沉淀室来的水经重力疏水阀排入地沟；由过滤室出来的润滑油再经过循环泵送入精处理室，经7个精处理、凝聚过滤元件后，除去颗粒度>3μm的机械杂质，再次分离润滑油中的水分，将其排入地沟，并将经净化处理后的润滑油输送至汽轮机主油箱。
经净化处理后的润滑油，其釉质为：
含水量<1%；含金属杂质颗粒度<1μm；含非金属杂质颗粒度<3μm；含其他杂质颗粒度<40μm。
上述润滑油净化系统的运行控制程序如下：
（1）润滑油净化系统通过位于净化油箱侧的就地控制盘机械操作，如投运、停运净化油箱，启动、停止再生油泵、循环油泵和排烟风机。
该控制盘上还设有自动／手动运行、正常/再循环的选择按钮，并配有报警指示灯，报瞥信号同时引入主控室。
（2）当精处理室内的油位低于或为“低油位”时，则通过其液位开关打开气动液位控制阀LCV，并启动再生油泵，润滑油便流入净化油箱；当精处理室内的油位上升至高油位时，其液位开关则启功循环油泵，润滑油经精处理室过滤元件后，进入汽轮机油箱或润滑油储存箱（清洁油箱）。
（3）当来自再生油泵的润滑油量与循环油泵送出的润滑油量不匹配时，造成油位过高或过低时，则可分别通过其油位开关控制再生油泵或循环油泵的启或停，直到油位恢复正常为止。
图6-6润滑油净化系统示意图
（4）如果过滤室内的过滤袋堵塞，造成沉淀室和过滤室内的油位上升至高油位时．也可通过其液位开关关闭液位控制阀LCV，停止再生油泵的运行，并发出报警信号。
（5）如果精过滤室元件堵塞，而导致精过滤室前后压差达到0.172MPa，则停止油净化系统的运行。
（6）当油温≤63℃时，电加热器（220V、60kW）投用；当油温≥67℃，电加热器停用，随后润滑油输送泵或再生油泵维持运行5min，避免加热器中的油温继续升高。
电加热器上设有一只安全阀，其压力整定值为0.3Mpa。
（7）当排烟风机前后压差达到0.5Pa时，或第三级过滤室油温高时，发出报警信号。
二、工作原理
污染油进入本设备首先经过二组粗过滤器除去较大颗粒的机械杂质,经红外线加热器对装置内油液进行加热，当油液加热到一定温度时（由自动恒温仪进行温度控制），加热后因油和水的膨胀系数不同，密度差会很快增大，从而加速了“油包水型”、“水包油型”液膜的破坏，同时加热使油的粘度降低，有利于水珠的聚集和沉降，热油在缓冲器中得到缓流、卸荷，继而以偏心方式进入柱形凝聚室下方的离心室内，轻微的离心作用仅使油液膜发生变形，而不使油液搅浑，由于油与水的结合力下降，并且油与水的比重不同，当涡状油液由下而上逐级穿过专用分离塔时，细小分散的水滴在下沉中，经分离塔组合汇集成越来越大的水珠，在旋涡与重力共同作用下，由锥面向锥顶汇集，最后沉降到底部，由于引水室中事先注有引水，在亲和性作用下，会使油中和水份与引水室中的存水汇合，初步净化的油液经过特殊分离塔和油位控制装置及强冷凝装置的真空分离专用脱气系统装置，对油中的残余含水进行真空深度分离，较干燥的油液经排油泵提高压力后通过精滤器（排油量由自动油位控制器控制），进一步滤除细微的固体杂质的油液为洁净油。
三、主要设备技术特点
1．粗滤器。
粗滤器部分有二级，其中一级粗滤滤除较大的机械杂质，二级粗滤可以除去25um以上的机械杂质。
滤芯为不锈钢丝网做成，滤芯孔径为200目，它的作用是可以除去较大的机械杂质,避免油净化装置各油路形成堵塞,减少油泵的磨损。
2．加热器。
根据真空度与温度的关系曲线,当真空度达到0.075MPA时,水在25℃左右即可沸腾汽化。
在本设备中加热器为远红外辐射式加热器，它的作用是可以对油液形成热辐射式加热，它分为三组，采用逐级加热，避免了在热传导引起的局部油液受温过热而氧化的现象。
温度设定后可自动进行控制。
3．缓冲器。
本设备设置缓冲器的作用是为了防止用户油箱的位置过高，对设备进油起到缓冲作用。
4．离心分离系统。
本系统对于油液中的大量含水可以起到粗滤的作用,对于游离态的水,本系统可以除去很大一部分。
本系统内部结构是由不锈钢丝网形成的旋转轨道式结构，共有数十层离心轨道，轨道部份涂上了亲油性较强的涂料。
当油液在由下而上的旋转运动中自然形成很强的漩涡，而加热后的油液由于水和油液的结合力下降，在漩涡的作用下很容易使水份向中间流动，最后在中间形成水珠沉降，与下部的引水室内的水结合，起到粗脱水的作用。
5．破乳化系统。
本系统由三部分组成，一是进油过滤器，二是乳化剂室，三是出油精过滤器。
其中进油过滤器是和粗滤器一样，滤网孔径是200目的，它的作用是使进入吸附室内的油液进一步受到净化，而且起到使油液中的有害物质（如皂类、酸类、胶质、沥青质等）容易被吸附剂吸附。
乳化剂室的作用是盛破乳化剂，本系统中的破乳化剂可以装100～200Kg，对于油量在30～60吨的油液可以不用添加第二次吸附剂，经吸附剂处理后的油液可以达到新油的使用标准。
出油精过滤器的作用是为了使油液在吸附处理的过程中，防止吸附剂破碎后重新给油液形成新的污染，它也是不锈钢丝网做成，滤网的孔径是600目。
6．真空分离系统。
真空分离系统是透平油净化装置TY—II—12000L/H的主要核心部分，一台真空油净化装置性能的好坏主要就是看真空油净化装置的脱气部分。
目前，国内的真空油净化装置按被处理油在气——液分离罐中的存在形式，归纳起来有三种，即体积状、雾状和油膜状。
其中体积状工艺最简单，它的特点是油在分离罐中形成充满罐壁的整体状态，油的上面空间被抽成真空时，水蒸气仅从上面得到挥发，挥发面积很小，效率很低；雾状比体积状有所改进，因油液从上部喷淋
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