经 典 收 藏 润 滑 油 系 统 常 见 故 障 分 类 大 全 润 滑 油 系 统 在 汽 轮 机 中 担 任 着 润 滑 冷 却 和 密 封 的 作 用, 其 正 常 工 作 是 保 证 汽 轮 机 安 全 运 行 的 必 要 条 件 在 此 收 集 部 分 汽 轮 机 润 滑 油 系 统 的 故 障 实 例, 分 类 研 究 现 今 国 内 汽 轮 机 润 滑 油 系 统 发 生 的 系 统 漏 油 着 火 润 滑 油 压 低 润 滑 油 温 高 润 滑 油 水 分 超 标 以 及 固 体 颗 粒 污 染 等 故 障 的 特 征 及 原 因, 为 有 效 预 防 汽 轮 机 重 大 事 故 的 发 生, 提 高 机 组 运 行 安 全 经 济 性 提 供 重 要 信 息 与 依 据 一 润 滑 油 系 统 设 备 故 障 实 例 汽 轮 机 润 滑 油 系 统 主 要 由 润 滑 油 箱 主 油 泵 射 油 器 交 流 油 泵 直 流 油 泵 以 及 冷 油 器 和 许 多 辅 助 设 备 油 路 及 冷 却 水 的 管 道 及 阀 门 等 组 成 如 下 图 所 示 :
润 滑 油 系 统 是 一 个 封 闭 的 体 系, 其 中 射 油 器 将 油 箱 内 的 润 滑 油 提 供 给 各 个 轴 承, 主 油 泵 为 射 油 器 提 供 动 力 油, 冷 油 器 负 责 对 高 温 回 油 进 行 冷 却, 管 道 及 阀 门 负 责 连 接 各 个 系 统 设 备, 保 证 润 滑 油 的 安 全 供 应 主 油 泵 在 机 组 正 常 运 行 时 工 作, 交 流 油 泵 和 直 流 油 泵 则 作 为 主 油 泵 的 备 用, 在 启 动 阶 段 以 及 油 压 下 降 到 一 定 值 的 情 况 下 工 作 润 滑 油 系 统 设 备 繁 多 油 路 复 杂, 任 何 设 备 元 件 的 损 坏 或 异 常 都 会 导 致 整 个 系 统 的 工 作 故 障 大 多 数 机 组 的 实 际 运 行 过 程 中, 最 常 见 的 几 类 故 障 为 漏 油 着 火 润 滑 油 压 低 一 级 润 滑 油 超 温 等 1 漏 油 着 火 汽 轮 机 润 滑 油 系 统 是 火 力 发 电 厂 中 可 能 发 生 着 火 爆 炸 的 几 大 系 统 之 一 国 内 外 火 电 厂 的 火 灾 统 计 表 明, 汽 轮 机 油 系 统 发 生 的 火 灾 中 漏 油 引 起 的 占 百 分 九 十 以 上 此 类 事 故 如 果 处 理 不 得 当, 极 易 造 成 严 重 的 后 果 因 此, 防 止 汽 轮 机 润 滑 油 系 统 的 着 火 事 故 发 生 是 保 证 汽 轮 发 电 机 组 安 全 运 行 的 工 作 重 点 表 1 列 举 了 4 起 润 滑 油 系 统 漏 油 着 火 实 例 总 结 表 1 中 的 案 例, 可 以 发 现 漏 油 着 火 突 发 性 很 强, 常 发 生 于 正 常 运 行 阶 段, 对 机 组 设 备 以 及 运 行 人 员 的 安 全 危 害 严 重 导 致 系 统 着
火 的 必 要 条 件 有 两 个 : 一 是 有 漏 油 产 生 ; 二 是 存 在 高 温 热 源 润 滑 油 极 易 燃 烧, 燃 点 在 200 左 右, 而 润 滑 油 系 统 周 围 的 许 多 设 备 温 度 高 于 这 个 温 度 因 此, 一 旦 润 滑 油 系 统 设 备 或 者 管 道 发 生 了 泄 漏, 油 喷 溅 到 高 温 设 备 上, 就 会 导 致 火 灾 的 发 生 如 表 1 所 示 的 这 几 起 故 障 中, 其 油 液 泄 漏 原 因 有 : ( 1) 隔 膜 阀 超 压 运 行 受 损 ; ( 2) 滤 网 制 造 缺 陷 ;( 3) 接 头 垫 片 密 封 失 效 ; ( 4) 油 挡 和 轴 颈 间 隙 过 大 等 这 些 泄 漏 点 都 是 连 接 密 封 部 位 的 辅 助 元 件 它 们 由 于 设 计 不 合 理 以 及 长 期 运 行 中 的 疲 劳 损 坏, 造 成 了 油 液 的 泄 漏 导 致 着 火 的 高 温 热 源 有 : ( 1) 汽 电 动 门 旁 路 管 轴 封 漏 汽 管 的 保 温 层 不 完 整 ; ( 2) 高 中 压 缸 壳 体 辐 射 等 这 些 热 源 工 作 温 度 水 平 高 ( 例 如, 高 中 压 缸 向 外 辐 射 温 度 高 达 70 左 右 ), 并 且 通 常 布 置 于 润 滑 油 系 统 设 备 及 管 道 附 近, 如 果 再 缺 少 良 好 的 保 温 措 施 则 为 泄 漏 的 油 液 提 供 了 着 火 条 件 2 润 滑 油 压 低 润 滑 油 压 应 维 持 在 规 定 范 围 之 内, 例 如 某 机 组 规 定 润 滑 油 油 压 的 范 围 在 0. 15 ~ 0. 18 MPa 之 间 如 果 油 压 低 于 正 常 范 围, 轴 颈 与 轴 瓦 之 间 无 法 建 立 正 常 的 油 膜, 轴 承 的 安 全 就 无 法 得 到 保 障 表 2 列 举 了 6 起 汽 轮 机 润 滑 油 压 低 故 障 的 实 例
从 表 2 中 可 以 看 出, 此 类 故 障 大 多 发 生 在 调 试 启 动 阶 段, 其 主 要 原 因 有 : ( 1) 射 油 器 设 计 不 合 理 ( 例 如 工 作 性 能 不 匹 配 出 力 不 够, 射 油 器 出 口 逆 止 阀 故 障 等 ) ; ( 2) 油 泵 故 障 ( 例 如 主 油 泵 出 口 逆 止 阀 面 积 不 当 造 成 油 压 突 降, 油 泵 内 积 聚 气 体 等 ) ;( 3) 交 直 流 油 泵 故 障 ; ( 4) 润 滑 油 泄 漏 等 其 中, 射 油 器 故 障 是 导 致 系 统 油 压 过 低 的 重 要 原 因 之 一 因 为, 在 润 滑 油 系 统 中, 射 油 器 负 责 轴 承 提 供 油 液, 射 油 器 出 口 压 力 决 定 了 轴 承 润 滑 油 的 工 作 压 力 射 油 器 一 旦 工 作 不 正 常, 润 滑 油 系 统 的 正 常 油 压 则 得 不 到 保 障 主 油 泵 是 向 射 油 器 提 供 动 力 油 的 设 备 主 油 泵 出 现 故 障 会 导 致 在 正 常 运 行 阶 段 射 油 器 无 法 正 常 吸 油, 从 而 无 法 向 轴 承 供 油 而 引 起 故 障 的 发 生 此 外, 启 动 阶 段 以 及 其 他 故 障 引 起 油 压 下 降 的 过 程 中, 油 泵 的 切 换 不 成 功, 即 交 直 流 油 泵 投 运 不 成 功 也 是 导 致 油 压 陡 降 的 主 要 原 因 3 润 滑 油 温 度 过 高 润 滑 油 除 了 对 轴 承 起 到 润 滑 的 作 用 以 外, 还 将 轴 承 内 产 生 的 高 温
带 走, 即 起 到 冷 却 的 作 用 如 果 油 温 太 高, 会 使 油 膜 粘 性 过 小, 轴 承 中 油 膜 承 载 能 力 下 降, 产 生 干 摩 擦 而 损 坏 设 备, 同 时 还 会 加 速 油 品 劣 化 因 此 润 滑 油 温 必 须 维 持 在 一 定 温 度 范 围 内 例 如, 某 电 厂 300 MW 凝 气 式 机 组, 要 求 轴 承 回 油 温 度 小 于 71, 冷 油 器 出 口 油 温 在 43 ~ 49 内 表 3 列 举 了 3 起 润 滑 油 温 过 高 故 障 的 实 例 如 表 3 所 示, 润 滑 油 温 超 温 现 象 往 往 是 在 机 组 长 期 运 行 过 程 中, 季 节 性 或 阶 段 性 出 现 的 现 象 引 起 这 类 故 障 的 主 要 原 因 有 : ( 1) 冷 油 器 故 障, 其 中 包 括 冷 油 器 污 染 结 垢 或 堵 管, 以 及 冷 油 器 设 计 不 合 理, 如 冷 油 器 面 积 不 够 冷 油 器 析 出 内 空 气 等 ;( 2) 冷 却 水 温 过 高 或 冷 却 水 量 少 由 此 可 见, 冷 油 器 故 障 以 及 冷 却 水 异 常 是 造 成 此 类 故 障 的 两 大 重 要 因 素 因 为, 在 正 常 运 行 时, 润 滑 油 系 统 采 用 冷 油 器 对 高 温 回 油 进 行 降 温 而 冷 油 器 内 的 冷 却 介 质 采 用 的 是 循 环 冷 却 水 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 另 外, 冷 却 水 库 水 温 过 高 也 是 导 致 润 滑 油 超 温 的 一 个 因 素 有 些 地 区 特 别 是 在 夏 季, 水 库 水 温 甚 至 达 到 高 达 30 以 上, 冷 却 水
的 冷 却 效 果 得 不 到 保 障 二 油 质 污 染 故 障 汽 轮 机 润 滑 油 主 要 是 由 天 然 石 油 加 工 炼 制 而 成 天 然 石 油 通 常 是 淡 黄 色 乃 至 暗 黑 色 的 粘 稠 液 体, 有 强 烈 的 特 殊 气 味, 密 度 一 般 小 于 1 g /cm3 组 成 石 油 的 元 素 主 要 是 碳 和 氢, 其 含 量 约 占 96% ~99%, 其 次 是 氧 硫 氮 3 种 元 素, 此 外 还 有 微 量 的 金 属 元 素 和 非 金 属 元 素 等 为 了 确 保 轴 承 得 到 良 好 的 润 滑 和 冷 却, 汽 轮 机 润 滑 油 必 须 具 备 良 好 的 抗 氧 化 安 定 性 润 滑 性 抗 乳 化 性 以 及 防 锈 性 然 而, 润 滑 油 储 存 及 输 送 过 程 中, 油 质 污 染 常 有 发 生, 导 致 油 质 恶 劣, 抗 氧 化 安 定 性 下 降, 降 低 了 润 滑 油 的 使 用 寿 命 并 且 由 于 乳 化 程 度 高, 润 滑 性 能 下 降, 严 重 威 胁 了 轴 承 的 运 行 安 全 在 这 类 故 障 中, 以 润 滑 油 水 分 超 标 以 及 固 体 杂 质 污 染 在 机 组 运 行 中 最 为 常 见 4 润 滑 油 水 分 超 标
水 分 是 汽 轮 机 润 滑 油 的 最 重 要 指 标 之 一, 同 时 也 是 运 行 中 最 容 易 超 标 的 成 分 水 分 超 标 会 降 低 润 滑 油 的 润 滑 性 能, 腐 蚀 金 属, 损 坏 设 备 表 4 列 举 了 7 起 润 滑 油 水 分 超 标 故 障 的 实 例 从 表 4 中 可 以 看 到, 在 汽 轮 机 组 的 运 行 阶 段 中, 润 滑 油 水 分 超 标 故 障 的 发 生 是 一 个 缓 慢 累 积 的 过 程, 其 故 障 根 源 通 常 不 单 一, 且 不 易 被 及 时 发 现 总 结 表 4 中 案 例, 发 现 水 分 超 标 的 原 因 主 要 为 : ( 1) 轴 封 系 统 工 作 异 常 或 结 构 不 合 理 ; ( 2) 汽 缸 端 部 结 合 面 漏 汽 ; ( 3) 轴 承 座 内 负 压 过 高 ; ( 4) 排 烟 风 机 出 力 不 正 常 ; ( 5) 滤 油 装 置 失 效 等 其 中, 轴 封 系 统 漏 气 主 要 原 因 为 轴 封 系 统 不 完 善 轴 封 径 向 间 隙 过 大 以 及 轴 封 冷 却 器 工 作 不 正 常 等 轴 封 供 汽 系 统 工 作 不 正 常, 使 轴 封 供 汽 室 的 压 力 升 高 ; 轴 封 抽 气 器 工 作 不 正 常, 漏 入 轴 封 抽 气 室 的 蒸 汽 不 能 全 部 被 抽 至 轴 封 加 热 器 ; 轴 封 径 向 间 隙 过 大, 轴 封 供 汽 漏 入 轴 封 抽 气 室 的 漏 汽 量 加 大, 都 会 导 致 蒸 汽 漏 到 汽 缸 外, 继 而 漏 入 轴 承 座 内 与 油 相 混 合
此 外, 汽 缸 变 形 导 致 汽 缸 端 部 水 平 结 合 面 漏 汽, 以 及 轴 承 负 压 过 高, 也 会 造 成 大 量 水 分 进 入 润 滑 油 系 统 对 于 润 滑 油 系 统 内 部 而 言, 主 油 箱 油 水 分 离 效 果 差 滤 油 装 置 失 效, 导 致 运 行 中 累 积 的 水 分 得 不 到 及 时 有 效 的 滤 除 也 是 导 致 系 统 水 分 超 标 的 重 要 原 因 之 一 总 之, 导 致 润 滑 油 水 分 含 量 高 的 原 因 很 多, 水 分 含 量 的 调 整 是 一 个 缓 慢 的 过 程, 需 长 期 观 察, 并 逐 项 进 行 排 查 和 试 验 5 固 体 颗 粒 污 染 油 中 含 有 固 体 颗 粒, 会 降 低 润 滑 油 的 润 滑 性 能 从 而 导 致 供 油 系 统 中 设 备 的 磨 损, 还 会 划 伤 轴 承 表 面, 对 轴 颈 轴 瓦 构 成 直 接 危 害 表 5 列 举 了 7 起 润 滑 油 被 固 体 颗 粒 污 染 造 成 故 障 的 实 例 表 5 实 例 表 明, 润 滑 油 系 统 被 固 体 污 染 故 障 在 各 阶 段 都 有 发 生, 主 要 污 染 途 径 有 : ( 1) 安 装 过 程 中 的 污 染 ; ( 2) 维 修 过 程 中 的 污 染 ; ( 3) 供 油 系 统 本 身 清 洁 度 差 ; ( 4) 储 油 箱 清 洁 度 差 ; ( 5) 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 总 结 上 述 污 染 途 径, 可 见 其 污 染 根 源 为 : 一 是 系 统 本 身 清 洁 度 差 ; 二 是 安 装 维 修 过 程 中 操 作 不 当 ; 三 是 系 统 密 封 设 备 缺 陷 等
首 先, 润 滑 油 系 统 本 身 的 清 洁 程 度 是 油 质 合 格 的 重 要 保 证, 实 际 生 产 中 设 备 制 造 安 装 维 修 操 作 不 当 残 留 的 铁 屑 焊 渣 和 灰 尘, 以 及 运 行 过 程 系 统 设 备 被 腐 蚀 产 生 污 染 物 使 等 得 系 统 清 洁 状 况 遭 受 破 坏 另 外, 系 统 外 部 的 污 染 物 无 处 不 在 油 箱 及 系 统 在 微 负 压 运 行 的 同 时, 系 统 密 封 设 备 出 现 异 常, 大 量 侵 入 的 污 染 物, 是 固 体 颗 粒 杂 质 的 重 要 来 源 三 总 结 从 表 6 可 以 看 出, 漏 油 着 火 与 油 压 低 这 类 故 障 通 常 在 很 短 时 间 即 引 发 重 大 的 毁 机 故 障, 诱 发 原 因 主 要 是 设 备 与 元 件 本 身 的 缺 陷 以 及 长 期 运 行 中 的 疲 劳 损 伤 等 润 滑 油 水 分 超 标 与 固 体 颗 粒 污 染 这 类 油 质 污 染 故 障, 虽 然 不 易 在 很 短 的 时 间 内 就 对 机 组 产 生 损 害, 但 却 具 有 严 重 的 长 期 危 害 性, 它 们 的 诱 发 原 因 众 多, 且 在 运 行 过 程 中 不 易 被 发 现 润 滑 油 进 水 事 故 与 固 体 颗 粒 污 染 这 类 油 质 污 染 事 故, 虽 然 不 易 在 很 短 的 时 间 内 就 对 机 组 产 生 损 害, 但 却 具 有 严 重 的 长 期 危 害 性, 它 们 的 诱 发 原 因 众 多, 且 在 运 行 过 程 中 不 易 被 发 现 ( 完 )
文 章 来 源 : 武 汉 电 力 职 业 技 术 学 院 学 报 李 钰 冰