06第六章汽轮机润滑油系统

06第六章汽轮机润滑油系统

第1章汽轮机润滑油系统

1.1. 润滑油系统

1.1.1. 概述

汽轮发电机组是高速运转的大型机械，其支持轴承和推力轴承需要大量的油来润滑和冷却，因此汽轮机必须有供油系统用于保证上述装置的正常工作。供油的任何中断，即使是短时间的中断，都将会引起严重的设备损坏。

润滑油系统和调节油系统为两个各自独立的系统，润滑油的工作介质采用ISO VG32透平油，相当于国标GB11120-89号透平油。

对于高参数的大容量机组，由于蒸汽参数高，单机容量大，故对油动机开启蒸汽阀门的提升力要求也就大。调节油系统与润滑油系统分开并采用抗然油以后，就可以提高调节系统的油压，从而使油动机的结构尺寸变小，耗油量减少，油动机活塞的惯性和动作过程中的摩擦变小，从而改善调节系统的工作性能，但由于抗燃油价格昂贵，且具有轻微毒性，并且润滑油系统需要很大油量，故采用分开的系统，将润滑油系统采用普通的透平油是恰当的。

润滑油系统的主要任务是向汽论发电机组的各轴承（包括支承轴承和推力轴承）、盘车装置提供合格的润滑、冷却油。在汽轮机组静止状态，投入顶轴油，在各个轴颈底部建立油膜，托起轴颈，使盘车顺利盘动转子；机组正常运行是润滑油在轴承中要形成稳定的油膜，以维持转子的良好旋转；其次，转子的热传导、表面摩檫以及油涡流会产生相当大的热量，为了始终保持油温合适，就需要一部分油量来进行换热。另外，润滑油还为主机盘车系统、顶轴油系统、发电机密封油系统提供稳定可靠的油源。

1.1.

2. 设备规范 表06-01 润滑油系统设备规范

1.1.3. 润滑油系统的类型

供油系统按设备与管道布置方式的不同，可分为集装供油系统和分散供油系统两类。

1.集中供油系统

集装供油系统将高、低压交流油泵和直流油泵集中布置在油箱顶上且油管路采用套装管路即系统回油作为外管，其它供油管安装再该管内部。

这种系统的主要优、缺点如下：油泵集中布置，便于检查维护及现场设备管理；套装油管可以防止压力油管跑油，发生火灾事故和造成损失；套装油管检修困难。

由于具有以上特点，被广泛应用在大机组上。

2.分散供油系统 分散供油系统各设备分别安装在各自的基础上，管路分散安装。

这种系统的缺点如下：占地面积大；压力油管外漏，容易发生漏油着火事故。

由于以上缺点，在现代大机组中已很少使用这种供油系统。

1.1.4. 润滑油系统流程

汽轮机润滑油系统采用了主机转子驱动的离心式主油泵（MOP）系统。在正常运行中，主油泵的高压排油（1.55MPa（g））流至主油箱去驱动油箱内的油涡轮增压泵（BOOSTER OIL PUMP），增压泵的从油箱中吸取润滑油升压后供给主油泵，而高压排油做功后压力随即降低，作为润滑油进入冷油器，换热后以一定的油温供给汽轮机各轴承、盘车装置、顶轴油系统、密封油系统等用户（见图06-1）。

在启动时，当汽轮机的转速达到约90%额定转速前，主油泵的排油压力较低，无法驱动升压泵，主油泵入口油量不足，为安全起见，应启动交流启动油泵（MSP）向主油泵供油，启动交流辅助油泵（TOP）向各润滑油用户供油。另外，系统还设置了直流事故油泵（EOP），作为紧急备用。

1.1.5. 主要设备介绍

1.主油泵 主油泵为单级双吸离心式油泵，安装于前轴承箱内，直接与汽轮机主轴（高压转子延伸小轴）联接，由汽机转子直接驱动。主油泵出口油为动力油驱动升压泵向主油泵供油，动力油做功压力降低后向轴承等设备提供润滑油。调节油涡轮的节流阀、旁通阀和溢油阀，使主油泵抽吸油压力在0.098～0.147 MPa 之间，保证轴承进油管处的压力在0.137～0.176 MPa。（见图06-2）

图06-2主油泵

2.集装油箱

随着机组容量的增大，油系统中用油量随之增加，油箱的容积也越来越大，为了使油系统设备布置紧凑和安装、运行、维护方便油箱采用集装方式，将油系统中的大量设备如辅助油泵(TOP)、事故油泵(EOP)，启动油泵（MSP）,油涡轮（BOP），油烟分离装置，切换阀，油位指示器，电加热器等集中在一起，布置在油箱内方便运行、监视，简化电站布置，便于防火，增加了机组供油系统运行的安全可靠性。油箱容量38 m3，正常运行时油箱油容量~36m3，，油箱容量的大小，考虑在当厂用交流电失电的同时冷油器断冷却水的情况下，仍能保证机组安全惰走停机，此时，润滑油箱中的油温不超过75℃，并保证安全的循环倍率。

集装油箱（见图06-3、06-4）是由钢板、工字钢等型材焊制而成的矩形容器，为了承受油箱自重和油箱内油及设备的重量，底部焊有支持板，外侧面和外端面焊有加强肋板，盖板内侧面也焊有工字钢以加强钢度，保证箱盖上的设备正常运行。油箱顶部四周设有手扶栏杆。油箱装有一台启动油泵（MSP），一台辅助油泵（TOP），一台直流油泵（EOP）,油箱的油位高度可以使三台油泵吸入口浸入油面下并具有足够深度，保证油泵足够的吸入高度，防止油泵吸空气蚀。紧靠直流油泵右侧有一人孔盖板，盖板下箱内壁上设有人梯，便于检修人员维修设备。人孔盖板右侧油箱顶部是套装油管接口，此套装油管路分两路：一路为去前轴承箱套装油管路、另一路为去后轴承箱及电机轴承套装油管路，避免了套管中各管的相互扭曲，

使得油流通畅，油阻损失小。

套装油管接口前是滤网盖板，盖板下的油箱内装有活动式滤网，滤网可以定期抽出清洗、更换。这样，经回油管排回油箱的油从油箱顶部套装油管回油口流回油箱，在油箱内经箱壁、挡板、内管消能后，流向滤网这样可使回油造成的扰动较小，由回油携带的空气、杂质经过较长的回油路程，能充分地从油中分离出来，保证油质具有优良的品质。

在油箱顶部装有一套油烟分离装置，包括二台全容量、互为备用的交流电动机驱动的抽油烟机和一套油烟分离器，两者合为一体，排烟口朝上，用来抽出油箱内的烟气，对油烟进行分离，油流则沿油烟分离器内部管壁返回到油箱。 在油箱上装有一套（6支）电加热器及3支双支铠装铂电阻，当油温低于10℃（20）时，启动电加热器，将油温加热至40℃（35），再启动油泵。

为便于监视油箱的油位在油箱顶部装有一只超声波液位指示器。

为控制两台冷油器的起停在油箱上还装有一台切换阀。

在油箱内部装有油涡轮（BOP）、内部管系，管系上装有单舌止回阀。

在油箱侧部及端部开设了连接其他油系统设备的各种接口及事故排污口, 油箱溢油口, 冲洗装置接口等。

油箱盖上开设了有关的测压孔, 用来联接其上的控制仪表柜上的各接口。仪表柜安装于现场，监视并控制油系统及各设备运行情况。

油箱盖上的人孔盖板为推拉式，以方便维修人员进入油箱检修。

3.冷油器

润滑油要从轴承摩檫和转子传导中吸收大量的热量。为保持油温合适，需用冷油器来排出油中的这些热量。

油系统中设有两台100％板式冷油器，设计为一台运行，一台备用。每台根据汽轮发电机在设计冷却水温度（38℃）、面积余量为5％情况下的最大负荷设计。油路为并联，用了一个特殊的切换阀进行切换，因而可在不停机的情况下对其中一个冷油器进行清理。它以循环水作为冷却介质，带走润滑油的热量，保证进入轴承的油温为40~46℃。(冷油器出口油温为45℃)。

板式冷油器（见图06-5）采用换热波纹板叠装于上下导杆之间构成主换热元件。导杆一端和固定压紧板采用螺丝连接，另一端穿过活动压紧板开槽口。压紧板四周采用压紧螺杆和螺母把压紧板和换热波纹板压紧固定。

冷却水和润滑油采用纯逆流换热，（见图06-6））左侧红色流体为热流体润滑油，右侧蓝色流体为冷流体循环水。

两两换热波纹板之间构成流体介质通道层，作为换热元件的波纹板一侧是冷却循环水另一侧润滑油，构成油水的换热通道层交错布置（见图06-7），压紧板和波纹板之间不通换热介质。油（或水）通道层的水进出口周围的两片波纹板之间采用密封垫密封，防止油（或水）进入水通道和冷却器外，两个波纹板之间的油通道（或水通道）采用密封垫密封构成完整封闭的油通道层（或水通道层）并防止油（或水）泄漏到冷却器外。

板式冷油器可以做成有多介质多流程，本文只介绍下图所示的双介质双流程的板式冷油器。

图06-5板式冷油器 图06-6板式冷油器结构分解图2

图06-7板式冷油器工作原理图3

板式冷油器特点：

1 )传热效率高

板片波纹的设计以高度的薄膜导热系数为目标，板片波纹所形成的特殊流道（见图06-8）使流体在极低的流速下即可发生强烈的扰动流（湍流），扰动流又有自净效应以防止污垢生成因而传热效率很高。 图06-8波纹板

2 )一般地说，板式换热器的传热系数K值在3000～6000W/m2.o

C范围内。这就表明，板

式换热器只需要管壳式换热器面积的1/2～1/4 即可达到同样的换热效果。

3 )使用安全可靠

在板片之间的密封装置上设计了2道密封，同时又设有信号孔，一旦发生泄漏，可将其排出冷油器外部（见图06-9），即防止了二种介质相混，又起到了安全报警的作用。

图06-9波纹板的密封

4 )结构紧凑，占地小，易维护

板式冷油器的结构极为紧凑，在传热量相等的条件下，所占空间仅为管壳式的1/2～1/3。并且不像管壳式那样需要预留出很大的空间用来拉出管束检修。而板式换热器只需要松开夹紧螺杆，即可在原空间范围内100%地接触倒换热板的表面，且拆装很方便。

5 )阻力损失少

在相同传热系数的条件下，板式冷油器通过合理的选择流速，阻力损失可控制在管壳式换热器的1/3范围内。

6 )热损失小 因结构紧凑和体积小，换热器的外表面积也很小，因而热损失也很小，通常设备不再需要保温。

7 )冷却水量小

板式冷油器由于其流道的几何形状所致，二种液体有很高的传热效率，故可使冷却水用量大为降低。反过来又降低了管道，阀门和泵的安装费用。

8 )经济性高

在相同传热量的前提下，板式冷油器与管壳式冷油器相比较，由于换热面积，占地面积，流体阻力，冷却水用量等项目数值的减少，使得设备投资、基建投资、动力消耗等费用大大降低，特别是当需要采用昂贵的材料时，由于效率高和板材薄，设备更显经济。

9 )随机应变

由于换热板容易拆卸，通过调节换热板的数目或者变更流程就可以得到最合适的传热效果和容量。只要利用换热器中间架，换热板部件就可有多种独特的机能。这样就为用户提供了随时可变更处理量和改变传热系数K值或者增加新机能的可能。

10 )有利于低温热源的利用

由于两种介质几乎是全逆流流动，有很高的传热效果，板式换热器两种介质的最小温差可达到1oC。用它来回收低温余热或利用低温热源都是最理想的设备。 图06-10板式冷油器

4.排烟装置

汽轮机润滑油系统在运行中会形成一定油汽，主要聚积在轴承箱、前箱、回油管道和主油箱油面以上的空间，如果油汽积聚过多，将使轴承箱等内部压力升高，油烟渗过挡油环外溢。为此，系统中设有两台排烟装置，安装在集装油箱盖上，它将排烟风机与油烟分离器合为一体。该装置使汽轮机的回油系统及各轴承箱回油腔室内形成微负压，以保证回油通畅，并对系统中产生的油烟混合物进行分离，将烟气排出，将油滴送回油箱，减少对环境的污染，保证油系统安全、可靠；