燃气轮机滑油系统故障问题分析及处理

燃气轮机滑油系统故障问题分析及处理

路彤

单位：内蒙古包钢钢联股份有限公司工程服务公司 内蒙古包头市 014010

摘要：我国国民经济快速发展，对电力的需求量不断增加，如何保证电力供给的质量是从业人员需要深入思考的问题。本文主要分析了燃气轮机滑油系统在运行过程中可能存在的一些问题及应对的策略等，希望可以为从业人员提供一定的参考。燃气轮机滑油系统的设计及制造等充分运用了现代化的技术，具有十分显著的优势，同时还具有较强的可靠性，操作简单，能够应用于多种不同的环境。做好燃气轮机滑油系统的故障检修工作是保障其正常运行的关键。通过对滑油温度异常现象的分析及处理，并根据现有实际条件采取适当的技术措施，有效解决设备故障，避免再次出现类似现象，降低维护成本，提高设备可靠性。

关键词：燃气轮机；滑油系统

1 滑油系统介绍

燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气气轮机有结构简单，而且体积小、重量轻、启动快等优点。

1.1 燃气轮机工作过程

燃气轮机由压气机、燃烧室和涡轮三大部件组成，再配以其他辅助系统。压气机能连续不断地从外界大气中吸入空气并增压，被压缩后的空气温度升高有利于与燃料进行化学反应。压缩空气从压气机出来后即进入燃烧室，在短短几十厘米的距离内空气的温度上升数百甚至上千度，压力也会激增。高温高压的燃气从燃烧室出口喷出，就开始膨胀，在膨胀的同时推动涡轮叶片做功，涡轮将燃气的能量转化为动能，经过减速器减速以后用于带动发电机转动，转化为电能。

1.2 滑油系统

在机组运转时，为机组提供合适流量、温度和压力的润滑油，以满足燃气轮机在正常工作时对润滑、冷却、调节所需的滑油。燃气轮机在正常的工作时轴承、齿轮等工作表面上需要供给滑油，带走由于摩擦和高温零件传来的热量，以维持零部件在正常的工作温度范围内，提高零部件的使用寿命，同时具有一定压力的滑油还用于对燃气轮机液压调节机构提供调节用滑油。滑油系统主要由：滑油箱、电加热器、滑油冷却器、循环油泵、温控阀、过滤器、压力表、温度表、液位计、连接管道及阀门等设备组成。

1.3 滑油系统工作原理

滑油系统的参数控制涉及温度、压力及流量，其中滑油温度是该系统的核心控制参数，控制滑油温度的关键设备为温控阀，一种机械式的温度自动控制装置。燃气轮机在刚启动时，滑油温度比较低，温控阀未打开，滑油绕过滑油冷却器直接润滑机组，运行时滑油温度上升较快，使滑油能在最短的时间内达到最佳温度，保证运行时滑油的黏度及稳定性。

当滑油温度上升到55℃时温控阀开始缓慢打开，使部分滑油经过冷却器减缓油温上升速度，温度越高温控阀开度越大，经过冷却器的滑油量就越多，当温度上升到65℃时，温控阀全开，经过冷却器的滑油量达到最大。

燃气轮机机正常运行时一般油温上升到60～63℃既能达到温度平衡，此时温控阀还没有达到全开状态，为了保证燃气轮机的安全运行分别设置了滑油温度高预报警和高温停车报警。

2 滑油系统故障现象及原因分析

根据该冶金平台的运行经验，滑油系统温度控制不稳定，启机后滑油温度会持续上升，甚至达到保护设定值导致燃气轮机跳机。有时在温度达到68℃时通过滑油压力的调节和对阀块震击，温控阀会突然开启，开启时滑油温度和压力会突然降低。具体原因分析过程如下：

（1）检查确认该冷却器运行情况，更换时间不到一个月，冷却器清洁度较好，冷却电机风扇运行正常，通过分析数据判断滑油冷却器运行正常无故障。

（2）检查仪控设备运行情况，为了排出仪表设备检测误差导致的异常现象，使用两种品牌的红外测温设备对滑油系统工作前后温度进行定点测试，并与温度传送器进行对比。

（3）检查机械式温控阀运行情况。启机过程中用红外测温仪测量冷却器前后管线温度为33℃，此时机组显示冷却后管汇滑油温度为62℃，由此判断为温控阀未打开，高温滑油未经冷却而直接进入机组，温控阀运行故障是滑油系统故障的直接原因。

根据阀门现象初步判断为温控阀芯温控组件的开启动力不足，不能克服温控阀阀芯与O型密封圈之间的阻力。为了进一证实故障原因，将其拆卸后分别对温控阀的感温元件、弹簧等进行检查和试验，并对新旧温控阀进行对比试验。试验结果表明新旧温控阀的感温元件加热试验效果一致，而故障温控阀中的弹簧也未发生损坏，阀门开启动力满足设计要求。

在拆卸过程中发现温控阀阀芯与阀座的配合外圆处有几道细小刮痕，根据该现象并结合对比试验结果判断滑油系统温度故障来源于阀芯与阀座间间隙太小，导致温控阀动作时阀芯与阀座有卡阻，温控阀打开不畅，新温控阀使用一段时间后，由于阀芯与阀座多次刮擦，形成刮痕，阀芯刮痕处与阀座间间隙进一步减小，会导致温控阀彻底卡住，从而无法打开。

3 滑油系统故障处理

3.1 解决措施

为了解决机械式温控阀打开困难问题，一方面可以改变弹簧蓄力降低阀门开启动力，另一方面可以降低阀芯摩擦阻力降低阀门开启阻力。通过上文分析，温控阀弹簧运行情况满足设计要求，故采用降低阀芯摩擦阻力的方式来解决温控阀故障问题，而调整阀芯与阀座间隙就是一项最直接有效的措施。经调研，该解决措施与厂家在解决类似问题的方法不谋而合，同时向厂家工程师的增设冷却路温度传送器，以提高现场故障判断准确率的建议得到了厂家工程师的认可。

3.2 处理过程

因为阀芯待加工表面为圆弧面，而且加工精度要求高，冶金平台并没有车床可以使用，怎么保证阀芯圆度和表面粗糙度是一个难点。为了解决该技术难点，创新型的使用反向思维，将温控阀阀芯安装于机床上，使阀芯匀速转动，使用NO.1000砂纸、金相砂纸WA W7（05）先后配合对阀芯进行打磨加工，首先使用砂纸对温控阀阀芯进行粗加工将尺寸加工至φ45.13mm，再使用金相砂纸对阀芯外圆面进行精细加工以保证温控阀阀芯表面粗糙度，最终将阀芯尺寸加工至φ45.10mm。

4应用效果

4.1运行效果

在征得厂家同意后，将改造后的温控阀进行了安装并进行了启机测试，启机后滑油温度逐步上升，当温度达到55℃时，温度上升趋势开始变缓，当温度达到61℃时温度基本不再上升，可见滑油温度在启机过程中异常上升的故障得到有效解决。

4.2 经济效果

经过近一年的运行观察，温控阀未再出现故障，在温控阀改造前单台机组温控阀更换周期为6个月，按照2万元/台进行计算，每年将直接产生经济效益8万元，而该改造属于零投入，可见对滑油系统温控阀的故障处理有着极高的产出投入比，不仅降低温控阀更换频率，同时有效降低现场工作量，彻底解决滑油系统温度异常升高的安全隐患，为燃气轮机发电机组稳定运行奠定了扎实的基础。

5 结论

（1）在系统设计阶段，要充分了解现场实际情况，严格按照国家及行业标准进行设计和制造，同时可根据用户需求增加仪表设备，提高运维中的故障准确率。

（2）在日常运维中应对故障进行深入研究，可以避免滑油温度异常升高的故障，延长设备使用使用寿命，减少维护成本。

（3）根据加工设备设备的局限性，通过反向思维充分利用现有工具结合不同粗糙度砂纸的组合使用，成功达到了安装精度。

（4）当温控阀出现类似故障时，认真分析故障现象，可参考本文提出的措施进行解决处理。

参考文献

[1] 基于ETAP软件在炼化企业异步发电的应用研究. 董东来.电气应用,2021

[2] 双背压双转子改造机组汽轮机及调节系统实测建模试验研究. 贾斌;李晓波;范志强.电气应用,2020