吴学松

(南通天生港发电有限公司，江苏 南通 226003)

随着汽轮发电机组单机容量不断增大，轴系重量也随之增加，对润滑油系统、顶轴油系统等的可靠性要求也越来越高。在汽轮机启停阶段，顶轴油系统提供的高压油在轴颈与轴瓦油囊之间形成静压油膜，将汽轮发电机组转子顶起，减少启停机时的盘车力矩，对汽轮发电机组转子和轴瓦起着重要的保护作用，防止转子和轴瓦之间干摩擦造成轴瓦损坏，确保不发生低速碾瓦事故[1-5]。

电厂330 MW汽轮机组为上海汽轮机厂有限公司生产的亚临界参数、一次中间再热、单轴双缸双排汽反动抽凝式汽轮机，型号为C330-16.67/1.0/538/538。汽轮机顶轴油系统如图1所示，顶轴油泵油源取自主汽轮机滤油器后管道，经顶轴油泵升压后向汽轮机和发电机轴瓦供油，系统设有3台高压顶轴油泵，最大工作压力为31.5 MPa，运行规程规定：停机阶段当机组转速≤600 r/min时，顶轴油泵自动开启；开机阶段当机组转速>620 r/min时，顶轴油泵自动停运，在开停机阶段顶轴油压>4.13 MPa，方可投盘车。汽轮机顶轴油系统采用双母管供油，母管A向3号、4号瓦供油，母管B向5号、6号瓦供油，运行方式为2台(A、C泵)工作、1台(B泵)备用。汽轮机轴系包括高中压转子、低压转子、发电机转子共3段，由7道轴瓦支承(如图2所示)，高中压转子侧1号、2号瓦为可倾瓦，低压转子侧3号瓦上半部为圆柱轴瓦、下半部为可倾瓦、4号瓦为圆柱轴瓦，发电机转子侧5号、6号瓦为圆柱轴瓦，在3-6号瓦设置顶轴油装置。

图1 汽轮机顶轴油系统

图2 汽轮机轴系

2020年6月15日，自机组C修后已连续运行一段时间，受全厂发电负荷限制，机组将进行调停，期间机组运行工况良好，主机润滑油滤油器出口油压0.25 MPa、油温40 ℃。为确保机组具备随时停机条件，需进行顶轴油系统调试，检查顶轴油系统可靠性。调试中启动顶轴油泵B，检查发现顶轴油母管A就地压力表显示5 MPa，而顶轴油母管B就地压力表显示无压力，为保证顶轴油投运正常，立即展开顶轴油系统故障排查。

由于顶轴油泵A、B、C进油母管上设有总进口滤网，运行中一旦发生堵塞，会造成顶轴油泵A、B、C入口无流量，顶轴油泵出口也就无压力。为验证是否为进油管道堵塞，排除进油管道阀门阀芯脱落造成顶轴油管道堵塞的可能性，停3台顶轴油泵，检查顶轴油母管B就地压力表正常，解体顶轴油泵总进口滤网，检查发现滤网轻微脏污，用酒精清洗并配合压缩空气吹扫，装复后再次启动顶轴油泵B，顶轴油母管B就地压力表仍然显示无压力，开启顶轴油总进口滤网旁路阀，依然不见压力表显示有压力，排除顶轴油总进口滤网堵塞情况。

通过分析顶轴油系统，当顶轴油泵B出口逆止阀发生故障时，同样会造成顶轴油母管B无压力。为验证这一判断，停顶轴油泵B，切换至顶轴油泵A、C运行，在切换顶轴油泵前、后分别松顶轴油母管B就地压力表接头进行放空气，可见有一定压力的顶轴油渗出，但复紧压力表接头后仍未见压力表显示有压力，说明顶轴油母管B内压力较低，压力表未能显示出来。对比运行中3台顶轴油泵出口逆止阀处的声音和振动，并未发现异常，且运行中手摸B、C顶轴油泵出口逆止阀，均感觉到有一定的温度，说明管道内一直有油流动，检查油泵泵壳温度正常，排除了出口逆止阀故障。

在顶轴油系统运行中，如果顶轴油泵出口至轴瓦之间的供油管道存在泄漏点，会发生顶轴油母管连续泄油，顶轴油母管就难以维持稳定的高压。结合B、C顶轴油泵出口管有一定温度的特点，且现场检查未发现油系统外漏，初步判断系统存在内漏，维持顶轴油泵A、C运行，手摸顶轴油母管，发现顶轴油母管B温度明显高于顶轴油母管A，进一步验证了顶轴油母管B存在内漏，且管内存在连续流动的顶轴油。结合顶轴油系统，分析判断顶轴油母管B溢流阀(图1中编号14)最有可能存在内漏，用听棒仔细听溢流阀，发现阀内存在高压油泄漏声音，顶轴油母管B内的高压油连续经溢流阀泄漏回流到汽轮机主油箱。停顶轴油系统，解体溢流阀，取出弹簧和阀芯，检查发现阀芯部分较脏，如图3所示，弹簧上杂质较多，用清洗剂清洗干净后装复，单开顶轴油泵B，顶轴油母管B就地压力表读数稳定在5 MPa，顶轴油母管B溢流阀处的高压泄漏声消失。

图3 溢流阀阀芯

顶轴油系统运行过程中，当顶轴油母管压力高于溢流阀整定压力时，阀芯上油压所产生的作用力大于弹簧力，溢流阀开启泄压；反之，当顶轴油母管压力低于溢流阀整定压力时，阀芯上油压所产生的作用力小于弹簧力，溢流口在弹簧力的作用下关闭。由于顶轴油压力高，当高压油通过溢流阀时，受高压油冲刷，很难有颗粒粘附在阀芯和阀座的密封面处，因此，可以排除密封面处被颗粒卡住造成密封面密封不严的情况。现场检查弹簧上附着较多的杂质，证明油系统中有硬颗粒，清洗后检查弹簧弹力正常，未发现弹簧刚度降低情况，基本上可以排除弹簧问题。现场检查溢流阀阀芯部分，发现阀芯外沿较脏，有较多杂质，由于阀芯与阀座内孔之间有一定间隙，若间隙处有杂质，可能会导致溢流阀动作时阀芯发生卡涩，即使在弹簧力作用下也难以正常归位，溢流阀结构如图4所示。综合以上分析，可以判断是由于顶轴油母管B内油压超过溢流阀整定值，溢流阀在开启泄压后阀芯发生卡涩，未能正常归位从而导致内漏。为避免溢流阀发生内漏，在检修期间应检查溢流阀是否存在卡涩及弹簧刚度降低等不正常现象，定期拆卸进行全面清洗，整定后方可使用。在系统不具备停运条件时，也可用铜棒轻轻敲击阀体部分，通过振动使阀芯在弹簧力作用下正常归位。

图4 溢流阀结构

通过对顶轴油系统进行调试，发现在调试过程中顶轴油母管B无压力，经过故障分析排查，确认了顶轴油母管B无压力是由于溢流阀内漏造成。解体清理溢流阀后，消除了内漏缺陷，使顶轴油系统恢复正常。顶轴油系统在汽轮机启停过程中对转子和轴瓦起着重要保护作用，顶轴油系统安全、可靠运行对机组至关重要，为保证顶轴油系统具备随时投运条件，应加强对润滑油油质的监测和重要设备的检查和定期试验，始终确保机组运行中油质合格，设备状况可靠。