第四章 润滑油系统

第四章    润滑油系统

第一节　　润滑油系统

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，因此汽轮机必须配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的系统，润滑油的工作介质采用ISO VG32透平油，相当于国标GB11120－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燃油以后，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，而润滑油系统需要很大油量，两个系立运行，润滑油采用普通的透平油是就可以满足要求。

润滑油系统的主要任务是向汽轮发电机组的各轴承（包括支撑轴承和推力轴承）、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；机组正常运行时，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；同时由于转子的热传导、表面摩擦以及油涡流会产生相当大的热量，需要一部分润滑油来进行换热。另外，润滑油还为低压调节保安油系统、顶轴油系统、发电机密封油系统提供稳定可靠的油源。

一、系统布置特点与设备规范

１．系统布置特点

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）集装供油系统

集装供油系统将交流辅助油泵、交流启动油泵和直流事故油泵集中布置在油箱顶上，且路采用套装管路（系统回道作为外管，其它供安装在回内部）。

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；套装可以防止压力跑油、发生火灾事故而造成损失；但套装检修困难。

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采用这种供油系统。

2．系统规范

表４－１给出了荥阳电厂润滑油系统主要设备的设备规范。

表４－1 润滑油系统设备规范

序号	名   称	单  位	数  值
1	采用的油牌号、油质标准		ISO VG32，GB11120－
2	系统需油量	m3	306.60
3	轴承油循环倍率		10.8
4	轴承油压	MPa（g）	0.176
5	组合油箱
	型式		集装油箱
	容量	m3	38
	外形尺寸（长×宽×高）	mm×mm×mm	7250×3400×2300
	设计压力	MPa（g）	0.1
	材料		Q235－B
	油箱重量	Kg	21020
	回油流量	m3/h	250.000
6	主油泵
	型式		主轴驱动离心泵
	制造厂		进口
	容量	m3/h	378（331128Kg/h）
	出口压力	MPa（g）	1.55
	入口压力	MPa（g）	0.128
	材料：
	壳体		铸钢
	轴
	叶轮
	总重	Kg	250
7	电加热器
	功率	Kw	7x15
	电压	V	AC380
8	冷油器
	型式		管式
	制造厂
	数量	台	1+1
	冷却面积	m2	344.4
	冷却水入口设计温度	℃	38
	出口油温	℃	45
	冷却水流量	m3/h	510
	油量	m3/h	371
	管阻	MPa（g）	（无数据）
	设计压力：	MPa（g）
	水侧	MPa（g）	>0.69
	油侧	MPa（g）	>0.49
	设计温度：	℃
	管侧	℃	80
	壳侧	℃	80
	材料：
	冷却板		不锈钢
	壳体		20g
	水室		20g
	每台总重	Kg
9	交流启动油泵
	型式		立式离心式
	型号		150LY－23
	制造厂		成都泵类应用技术研究所
	数量	台	1
	容量	L/min	6300
	扬程	m	23
	转速	rpm	1450（向下看顺时针旋转）
	材料：
	外壳		铸钢
	轴		碳钢
	叶轮		铸钢
10	交流启动油泵电动机
	型号		YB225M－4
	型式		异步防爆型（顺序号2）机座中心高25mm，中（m）机座长度，4极电动机。
	功率	Kw	45
	电压	V	AC380
	转速	rpm	1450
	总重	Kg	1380
11	交流辅助油泵
	型式		离心式
	型号		125LY－36
	制造厂		成都泵类研究所
	数量	台	1
	容量	L/min	4685
	扬程	m	36
	转速	rpm	1450（向下看顺时针旋转）
	材料：
	外壳		铸钢
	轴		碳钢
	叶轮		铸钢
12	交流辅助油泵电动机
	型式		YB250M－4
	功率	Kw	55
	电压	V	AC380
	转速	rpm	1450
	总重	Kg	1100
13	直流事故油泵
	型式		离心式
	型号		125LY－32
	制造厂		成都泵类研究所
	数量	台	1
	容量	L/min	3820
	扬程	m	32
	转速	rpm	1500
	材料：
	泵壳		铸钢
	轴		碳钢
	叶轮		铸钢
14	直流事故油泵电动机
	型式		Z2－82
	功率	Kw	40
	电压	V	DC220
	转速	rpm	1500
	总重	Kg	1115
	主油箱排油烟机
	型式		B9－19－4.5/防爆式
	制造厂		成都风机厂/北京蓝爱迪
	数量	台	1＋1
	容量	m3/h	1174～2817
16	主油箱排烟风机电动机：
	型式		YB132S1－2
	容量	Kw	5.5
	电压	V	AC380
	转速	rpm	3000
	总重	Kg	150
17	切换阀
	型式		筒状板式
	公称直径	mm	250
	工作压力	MPa	0.6
	最大工作温度	℃	80

二、系统流程

图４－1所示为６００MW超临界汽机润滑油系统流程。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，增压泵从油箱中吸取润滑油升压后供给主油泵，主油泵高压排油在油涡轮做功后压力降低，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。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向主油泵供油，启动交流辅助油泵向各润滑油用户供油。另外，系统还设置了直流事故油泵，作为紧急备用。

三、．系统设备介绍

１．主油泵

主油泵为单级双吸式离心泵（见图４－2），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，由汽轮机转子直接驱动。主油泵出口油作为动力油驱动油涡轮增压泵向主油泵供油，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、旁路阀和溢流阀，使主油泵抽吸油压力在0.098～0.147 MPa 之间，保证轴承进处的压力在0.137～0.176 MPa。

图４－２ 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，安装、运行、维护方便，油箱采而用集装方式。将油系统中的大量设备如交流辅助油泵、直流事故油泵、交流启动油泵、油涡轮增压泵、油烟分离装置、切换阀、油位指示器和电加热器等集中在一起，布置在油箱内，方便运行、监视，简化油站布置，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，油箱容量的大小，满足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（图４－３）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。

油箱装有一台交流启动油泵，一台交流辅助油泵，一台直流事故油泵，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，防止油泵气蚀。紧靠直流事故油泵右侧有一人孔盖板，盖板下、油箱内壁上设有人梯，便于检修人员维修设备。人孔盖板右侧油箱顶部是套装接口，此套装路分两路：一路为去前轴承箱套装路、另一路为去后轴承箱及电机轴承套装路，避免了套管中各管的相互扭曲，使得油流通畅，油阻损失小。

图４－３　　集装油箱

套装接口前是滤网盖板，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。经回排回油箱的油从油箱顶部套装回油口流回油箱，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，当油温低于35℃时，启动电加热器，将油温加热至40℃，才可启动油泵。

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、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， 用来连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

润滑油要从轴承摩擦和转子传导中吸收大量的热量。为保持油温合适，需用冷油器来带走油中的这些热量。

油系统中设有两台100％管式冷油器，设计为一台运行，一台备用。根据汽轮发电机组在设计冷却水温度（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。它以开式水作为冷却介质，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℃）。

冷油器一般有板式和管式两种：

管式冷油器是电力系统中普遍使用的一种油冷却设备，利用该设备可使具有一定温差的两种液体介质实现热交换，从而达到降低油温，保证润滑油系统正常运行的目的。冷油器按安装形式，分为立式和卧式两种；按冷却管形式分为光管式和强化传热管式两种。需根据不同的场合、使用性能等要求进行正确选用。

板式冷油器（见图４－４）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。采用纯逆流换热，左侧红色热流体，右侧蓝色冷流体。两两换热波纹板之间构成流体介质通道层，换热波纹板一侧是冷流体另一侧热流体，构成冷热流体的换热通道层交错布置。

图４－４板式冷油器结构原理图

板式冷油器具有以下特点：

传热效率高；使用安全可靠；结构紧凑、占地小、易维护；阻力损失少 ；热损失小；冷却水量小；经济性高；冷却片（冷却容量）增减方便；有利于低温热源的利用。

4．排烟装置

汽轮机润滑油系统在运行中会形成一定油气，主要聚积在轴承箱、前箱、回道和主油箱油面以上的空间，如果油气积聚过多，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；同时为了防止各轴承箱腔室内负压过高、汽轮机轴封漏汽窜入轴承箱内造成油中进水，在排烟装置上设计了一套风门，用以控制排烟量，使轴承箱内的负压维持在-1KPa。

5．切换阀 

切换阀为筒状板式结构，安装于集装油箱之内。因冷油器选用100%备用容量，故采用切换阀作为两台冷油器之间的切换设备，它具有操作简便，不会由于误动作，造成润滑油系统断油的特点。当运行着的冷油器结垢较严重，使冷油器出口油温偏高时，可以通过切换阀切换工作位置，投入另一台冷油器；当冷油器的进、出口冷却水温超过设计值，而冷油器的出口油温超过最高允许温度时，还可通过高速切换阀的工作位置，使两台冷油器同时投运，满足系统供油要求。

切换阀由阀体、阀芯、压紧板手、手柄、密封架、止动块等零部件组成。见图４—５。

图４－５切换阀使用说明

润滑油从切换阀下部入口进入，由下部两侧出来，经冷油器冷却后，进入切换阀上部两侧，由切换阀上部出口进入轴承润滑油供油母管，阀芯所处的位置，决定了相应的冷油器投入状况，切换阀换向前，必须先开启安装在冷油器回道上连通管道的注油阀将备用冷油器充满油（防止在切换过程中，润滑油带气使轴承断油），然后转动大手轮使阀松动，然后沿箭头指示方向转动小手轮90度进行切换操作，在切换阀内，密封架上设置了止动块，用以阀芯的转动，当小手轮扳不动时，表明切换阀已处于切换后的工作位置，此时应用大手轮锁住切换阀，使阀芯、小手轮不能随意转动，当需要两台冷油器同时投入工作时，应将小手轮扳到阀体的中间位置，这样，润滑油可经阀芯分别进入两台冷油器。

壳体下端有一螺塞为放油孔，解体前，应先取下此螺塞，将切换阀内存油放净。

切换阀的维护应以清除污垢，检查严密性为主。拆下手轮，压紧板手和密封架即可检修维护。

6．电加热器

在集装油箱中分散布置了6支个电加热器，总功率为90KW，单支电压220VAC。油系统启动前，若油温低于35℃，则投入电加热器，待油温升至40℃时退出。

7．油涡轮增压泵（BOP）

油涡轮增压泵起到注油器的作用，它是由油涡轮和离心增压泵组成的复合装置（见图４－６）。

来自主油泵出口高压油作为动力油经节流阀供到油涡轮的喷嘴，喷嘴后的高速油流在动叶通道中转向、降速，动能转变成叶轮的机械能，驱动同轴增压泵旋转，主油箱的油经过滤网由增压泵增压供至主油泵入口。动力油做功压力降低后和来自旁路阀的补充油混合，向轴承等设备提供润滑油。节流阀主要控制油涡轮的驱动功率，开度增加，驱动功率上升，叶轮转速升高，增压泵出口的油压上升。旁路阀和溢流阀用来调整润滑油系统油量和油压，当油涡轮的排油不能满足润滑油系统所要求的流量时，通过旁路阀直接向系统供油；溢流阀控制最后的润滑油压。机组首次冲转到3000rpm后，须对上述三个阀门进行配合调整，使主油泵抽吸油压力在0.098～0.147 MPa 之间，保证轴承进处的压力在0.137～0.176 MPa，即保证有足够的压力油进入油涡轮，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油系统供油。

8．交流启动油泵、交流辅助油泵、直流事故油泵

交直流油泵均为立式离心泵，驱动电机安装于主油箱顶部，通过挠性联轴器与泵轴相连。电机支座上的推力轴承承受全部液动推力和转子重量。油泵浸没在最低油位线以下，使油泵随时处于可启动状态。

图４－６油涡轮增压泵结构简图

我公司交直流油泵均采用成都泵类研究所的的立式离心泵，主要由机座、轴承室、连接管、蜗壳、轴、叶轮等部件组成。泵的推力轴承和导向轴承的润滑油来自该泵出口，不能无油启动。工作油位距泵座底面的距离在0.88m以内，启动后立即松开回油铜管外端的液压管接头，检查铜管内是否有油回至轴承室内润滑轴承；试转时要保持泵出口有一定压力（可采取适当部分堵塞出口），以免轴承缺油。

交流电机采用全压启动、鼠笼式转子、全封闭风扇自冷、正齿联轴器、滚动轴承、防爆型异步电动机。

交流辅助油泵在汽轮机组启动、停机及事故工况时向系统提供润滑油。在机组盘车、冲转前必须投入运行，建立正常油压。当机组升到90％额定转速，主油泵已能满足润滑油系统的全部供油需求，交流辅助油泵变可退出运行。正常处于“自动”位置，当主油泵出口油压低于1.205MPa或润滑油油压低于0.115MPa时，交流辅助油泵自动投入运行。它能向润滑油系统提供全部需油量。

交流启动油泵用于机组启动过程中，机组转速低于90％额定转速时，油涡轮无法正常工作，也无法向主油泵正常供油时，向主油泵入口提供油源。泵的结构同交流辅助油泵。

直流事故油泵（EOP）在机组事故工况、系统供油装置无法满足需要或交流电源失去的情况下使用，提供保证机组顺利停机需要的润滑油。当润滑油压力低于0.105MPa，自动联启直流事故油泵。

9．套装路

套装路是将高压路布置在低压回内的，供油回油组合式路。该管路提供将各种压力油从集装油箱输往轴承箱及其它用油设备和系统；将轴承回油及其它用油设备和系统的排油输回到集装油箱的通道。套装路为一根大管内套若干根小管道的结构，小管道输送高压油、润滑油、主油泵吸入油，大、小管道之间的空间则作为回道。这样，既能防止高压油泄露，增加机组运行的安全性，又能减少管道所占的空间，使管道布置简单、整齐。缺点是检修不便。

套装路分为两路：一路为去前轴承箱的套装路，另一路为去后轴承箱及电机轴承的套装路。另外顶轴也采用套管结构，各顶轴从润滑油母管进到各轴承箱。套装路主要由管道接头、套管、弯管组、分叉套管、接圈等零部件组成，在制造厂内将其分段做好，然后运到现场组装而成。

套装路中的小管道采用不交叉的排置形式，增加了套装的安全可靠性，保证了套装路的制造质量，并且利于安装。该套装路在进轴承的各母管上设置有临时滤网冲洗装置，该装置仅用于进行管道冲洗时过滤管道中的杂质；在机组正常工作情况下，必须拆掉其中的滤网以利于油的流动。本套装路从各轴承接出少量回油至窥视管中，以便于对各轴承回油油温和油质的监测。套装路中的回的内表面和供的外表面涂有防腐涂料，防止这些表面锈蚀。所有这些措施不仅提高了路的清洁度，而且防止了出现回油腔室堵油现象。

10．回道

本系统有2根回油母管，前轴承箱润滑油回油、后轴承箱润滑油回油各经一根Φ670×10和Φ610×10的回油母管回到油箱污油区。顶轴装置的泄油回到油箱。回朝油箱方向有一个逐步下降的坡度，斜度不小于1°，使管内回油呈半充满状态，以利各轴承箱内的油烟通过油面上的空间流到油箱，再经过排烟装置分离后，由风机排入大气。

发电机轴承回油经过油氢分离后，接入回油母管。

回油流回油箱污油区后，经过滤网过滤后，进入净油区。在净油区设有超声波油位指示器，以观察油箱油位的变化。如果油位在没有泄漏的情况下下降到最低油位，表明滤网不通畅，应立即清洗滤网。

三、系统运行监视与调整

汽轮机首次启动或润滑油系统检修后应对以下项目进行整定，且应在汽轮机达到额定转速前完成，否则有可能因油压低造成汽轮机跳闸：

1）调节油涡轮的流量节流阀来改变增压泵的抽吸能力，从而保证主油泵的进油稳定在一定压力，但同时会反向影响轴承润滑油的母管压力。如增压泵供油压力增加，则轴承润滑油母管压力降低。

2）调节油涡轮的旁路阀可改变润滑油压力，如开大则压力增加，但增压泵会因驱动力下降而引起排油压力降低。

3）轴承润滑油供油母管上装设了泄压阀，超压时通过泄掉多余的油量以维持油压的稳定，一般排放量为满载流量的25～50%。

为保证设备的安全运行，润滑油油温必须保持在一定范围内。若油温太低，粘度会很大，润滑效果不好；若回油温度太高，由于氧化速度加快，油质会恶化。轴承回油温度要在60～70℃，这样轴承内油温就不会超过75℃。合适的回油温度就可通过调节进油量来获得，为能够调整，各轴承进径有所不同，且管路上设有可加可取的节流孔板。进入轴承油温应维持在38～49℃间。这个油压保证了轴承上部油压高于大气压，以形成连续油膜。如果油压太高，油会从轴承两端高速甩出，变成细小油雾。

每个轴承的进油支管上均配有一个粗滤网、一块流量孔板，轴承回油支管配有一个回油窥视窗和回油温度表，通过回油窥视窗可观察回油品质、流量和油中含水量等运行指标，机组检修时或个别轴承进油压力低时应考虑清洗粗滤网。

第二节　　汽轮机顶轴系统

顶轴装置是汽轮机组的一个重要装置。它在汽轮发电机组盘车、启动、停机过程中起顶起转子的作用。汽轮发电机组的椭圆轴承（3、4、5、6、7、8号）均设有高压顶轴油囊，顶轴装置所提供的高压油在转子和轴承油囊之间形成静压油膜，强行将转子顶起，避免汽轮机低转速过程中轴颈和轴瓦之间的干摩擦，减少盘车力矩，对转子和轴承的保护起着重要作用；在汽轮发电机组停机转速下降过程中，防止低速碾瓦；运行时顶轴油囊的压力代表该点轴承的油膜压力，是监视轴系标高变化、轴承载荷分配的重要参数之一。

一、设备规范

表４－２给出了顶轴装置的设备规范。

表４－2顶轴装置设备规范

序号	名   称	单  位	数  值
1	顶轴油泵
	型号		A10VS0100DR/31R-PPA12N00
	型式		恒压变量柱塞泵
	制造厂		德国力士乐REXROTH
	数量	台	2
	容量	m3/h	5.88
	出口压力	MPa（g）	31.5
	最高转速	rpm	2600
2	顶轴油泵电动机
	型号		YB250M-4/B35
	型式		防爆电机
	制造厂		南阳电机厂
	功率	Kw	55
	电压	V	AC380
	转速	rpm	1470
	转向		顺时针（电机非驱动端）
3	自动反冲洗过滤装置
	型号		ZLC-Ⅰ（B）
	额定流量	L/min	450
	工作压力	MPa	0.08～0.20
	集成旁通阀开启压差	MPa	0.04
	耐压	MPa	1
	排污频率	次/min	60～100
	压力损失	MPa	≤0.025
	过滤精度	μm	32（400目）
	制造厂		扬州金利机械
4	双筒低压过滤器
	型号		DZJ-600B
	公称压力	MPa	1.6
	最大压力损失	MPa	0.35
	公称流量	L/min	850
	设定发讯压差	MPa	0.1
	过滤精度	μm	25
5	单筒高压过滤器
	型号		DZC-600N
	公称压力	MPa	32
	最大压力损失	MPa	0.35
	公称流量	L/min	250
	设定发讯压差	MPa	0.35
	过滤精度	μm	10

系统流程顶轴油系统流程见图8－11，顶轴油泵油源来自冷油器后的润滑油，压力约为0.176MPa，可以有效防止油泵吸空气蚀。吸油经过一台32μm自动反冲洗过滤装置进行粗滤，然后再经过25μm的双筒过滤器进入顶轴油泵的吸油口，经油泵升压后，油泵出口的油压力为16.0MPa，压力油经过单筒高压过滤器进入分流器，经单向阀、节流阀，最后进入各轴承。通过调整节流阀可控制进入各轴承的油量及油压，使轴颈的顶起高度在合理的范围内（理论计算，轴颈顶起油压12～16MPa，顶起高度大于0.02mm）。泵出口油压由溢流阀调定。

图４－７顶轴油系统流程

系统采用了两级吸油过滤器有效地保证了系统的清洁度。油泵采用进口的恒压变量柱塞泵，该泵具有高效率、低发热、低噪音，高压下连续运转，性能可靠、无外漏、容积效率高等诸多优点。同时在电机和泵之间配置了高精度的联接过渡架及带补偿的联轴器，降低了整个油泵电机组的振动、噪音，保证系统整体性能的优良、可靠。

为控制两台泵的运行、切换和防止泵吸空损坏，在油泵的进出口管路上装有压力开关，当油泵入口油压≤0.03MPa时，油泵入口处压力开关接通（ON），表示吸入滤网堵塞；当泵的出口管路油压≤7MPa时，出口管路上压力开关接通（ON），应启动备用顶轴油泵。

在顶轴装置的前部是仪表盘。在仪表盘上安装有顶轴装置系统图中的所有压力表和泵前后的压力开关。在现场实际操作时，方便、简捷，观察和记录数据一目了然。

在自动反冲洗过滤装置前后各设一压力表，以监测其差压大小，视情况对其清洗。

系统设备（见图４－７）介绍顶轴装置主要由电机、高压油泵、自动反冲洗过滤器、双筒过滤器、 压力开关、溢流阀、单向阀和节流阀等部套及不锈钢管、附件组成，装置采用集装式结构，便于现场安装和维护。

１．顶轴油泵

顶轴油系统采用两台顶轴油泵，一运一备，型式为变量柱塞泵。

柱塞泵（见图４－８）通过柱塞在缸体往复运动完成吸油排油升压的过程。变量柱塞泵是在转速不变的情况下，通过改变斜盘与传动轴的夹角使柱塞的轴向移动距离发生变化，从而改变排量，同时电机负载也会随着斜盘的斜度而改变，达到省电的目的。

图４－８变量柱塞泵的结构原理图

变量柱塞泵的工作原理（见图４－９），变量柱塞泵的变量是通过改变泵腔工作容积来实现的，改变斜盘法线对缸体回转轴心的夹角γ，即改变各柱塞腔的工作容积，当γ角最大时，柱塞腔的工作容积最大，实现全排量供油，当γ角为0时，柱塞腔的工作容积为0，这时液压泵不供油。如果γ角为负值，则液压泵反向供油。改变γ角的方式有多种，每种方式都有各自的控制特点。

图４－９中：2为缸体回转轴心，3为液压泵斜盘。斜盘操纵臂4和变量柱塞8在复位弹簧5的作用下停留在原位，这时斜盘倾角γ最大，液压泵全排量供油。当系统压力略高于顺序阀1的设定压力时，打开顺序阀1，同时使换向阀7换向，系统压力油进入柱塞缸6，变量柱塞8克服复位弹簧5的作用力，改变斜盘倾角γ，液压泵实现变量供油。如果系统压力再度增高，变量柱塞缸6内的压力也再增高，使γ角接近0（有一部分泄漏，γ角不能为0），液压泵即保持一定压力，但不对系统供油，这就是液压泵在压力状态下的卸载（因为N＝p×Q，当Q→0时，N→0）。在系统压力降低后，变量柱塞8立即恢复原始状态。图中换向阀7主要是为系统大量用油时，提高变量柱塞8复位的响应速度而设计的。这种控制为恒压变量控制，其特性如图４－1０。

图４－９控制方式结构简图             图４－1０恒压变量控制特性图

图中A－B为全排量供油段，B－C为变量段，C为压力状态下卸载点，也称为待用压力。变量段的压力范围（pB～pC）很小，适用于多个执行器能同时工作，压力在使用压力的90%以内都需要全排量供油的系统。

变量泵与标准定量泵的主要区别是输出功率不同，变量泵的输出功率是随负载的变化而变化，而定量泵的输出功率相对恒定，在小流量动作情况下，变量泵的输出功率很低，而定量泵的输出功率基本恒定。

2．自动反冲洗过滤装置

自动反冲洗过滤装置由缸体和过滤元件两部分组成（如图４—1１），过滤元件由集成旁通阀、虑网、网架、排污机构等部分组成，垂直置于缸体内。该装置采用一种新型的反冲洗机构，利用润滑油系统自身的液压能驱动排污机构，连续自动地冲洗掉积存在虑网上的污物，保持虑芯通流面积恒定。另有工作过程不影响系统内部的压力、流量和温度，过滤精度高，虑油量大、压损低，无须专人操作，维护量少等优点，且具有集成旁通阀安全系统，不会因为装置本身故障造成供油不足。

图8－1１ ZCL-1B自动反冲洗过滤装置图

装置结构：排污机构由油马达和排污泵组成，油流驱动油马达连续运转，带动排污泵的两个叶片A、B反向冲洗虑网。套筒用于保护虑网，同时确保油流向下流动，使冲洗掉的污物沉积到缸体底部。虑芯顶盖上均布六个安全阀，组成集成旁通阀，当过滤元件出现故障，压力损失达到集成旁通阀开启压差时，集成旁通阀打开补充供油量，保证系统供油。网架用于支撑虑网，同时与排污泵叶片A、B构成楔形空间，将网架周向等分为若干个冲洗扇面。底架用于支承排污机构，同时控制其运转方向。

自动反冲洗的工作原理（图8－1２）：全部油流从虑网外部向内部径向地通过，过滤后的油从缸体下部的出油口输出，同时少量油（约占额定流量3％）驱动油马达后从缸体顶部回油口回到主油箱，构成排污机构工作回路，驱动油马达连续运转。随着油液的连续通过，杂质沉积在虑网表面，油马达驱动排污泵的两个叶片A、B交替运转，形成高压脉冲油流，由网内向外反向冲洗虑网表面沉积物，污物随油流向下沉积到缸体底部积污室内，定期排放（一般在检修期间排放）

冲洗过程是以顺时针方向逐个扇面周期性进行的，整个圆周面冲洗一次约需7.5～10s。包括三个阶段：（图４－1２a）叶片A静止，叶片B朝A迅速合拢，形成反向冲洗脉冲；（图8－17b）冲洗脉冲达到峰值，一个扇面冲洗完毕；（图8－17c）叶片B静止，叶片A缓慢地转过一个角度，叶片A与网架形成楔形空间再次充满油，然后重复图8－17a的过程，进行下一冲洗循环。装置启动：确认润滑油系统已经启动，先全开回油阀，略开进油阀进行注油排空，当缸体充满油，过滤元件即进入正常工作（监听有卡嗒、卡嗒声）。打开出油阀，全开进油阀。

图４－1２ ZCL-1B自动反冲洗过滤装置冲洗过程

排污机构工作频率的调整：调整回油阀，保证出油压力和回油压差在排污机构正常工作压力0.08～0.20MPa之间（最好为0.12～0.18MPa），监听排污频率在50～100次/min（最好为60～70次/min）

定期排污：大修后一周需要进行一次排污，以后每个月进行一次排污，经过这次排污后系统内油质基本干净，故只需半年后在作排污。实际使用中当进油压力和出油压力之差≥0.035MPa时应进行排污。排污时应将装置退出运行，卸下排污口堵板，清除积污室内的污物，不必将过滤元件取出。

第三节　　润滑油净化系统

汽轮机运行中，由于轴封漏汽、轴瓦摩擦，润滑油温度升高等原因导致油质劣化，使润滑油的性能和油膜力发生变化，造成各润滑部分不能很好润滑，导致轴瓦钨金溶化损坏。因此保证润滑油系统正常地工作，是机组安全运行的保障。润滑系统除了合理地配置设备和系统的流程连接之外，还需配置润滑油净化设备确保润滑油的油质符合使用要求。

1．设备规范

表４－３为润滑油净化系统的设备规范。

表４－3 润滑油系统设备规范

序号	名   称	单  位	数  值
1	润滑油输送泵
	型式		齿轮泵
	型号		KCB300/0.36
	制造厂		河北横盛（泊头市齿轮泵总厂）
	数量	台	2
	容量	m3/h	18（300L/min）
	出口压力	MPa（g）	0.36
	必要气蚀余量	m	5
	效率	％	42
2	润滑油输送泵电机（防爆型）
	型号		Y132M2－6
	功率	Kw	5.5
	电压	V	AC380
	转速	rpm	960
	转向		从泵向电机看顺时针方向旋转

２．系统流程

润滑油净化系统的作用是将汽轮机主油箱、小汽轮机油箱，润滑油贮油箱内以及来自油罐车的润滑油进行过滤、净化处理，使润滑油的油质达到使用要求。正常运行时，贮油箱可以向主机、小机油箱补油；在事故或检修时主机、小机油箱可把润滑油倒到贮油箱，（见图４－1３）。

图４－1３润滑油净化系统流程

汽轮机主油箱、小机油箱、润滑油贮油箱分别设有事故放道，排油至主厂房外的事故放油池。

３．系统设备介绍

润滑油净化系统主要由贮油箱、润滑油输送泵。净化系统不设置固定的油净化装置，采用移动滤油机净化。

1）移动式滤油机

移动滤油机主要是除去润滑油中水分、杂质。

主机油箱、小机油箱、贮油箱均配置和移动滤油机的接口管道。每个油箱都可单独和移动滤油机构成油箱与滤油机的循环油净化系统。

2）贮油箱

贮油箱正常贮备洁净、合格的润滑油，可随时向主机油箱、小机油箱补油。也可作为主油箱、小机油箱检修时的贮油箱。贮油箱顶部和底部各设一个润滑油充油口，作为系统补道接口。

贮油箱设有两个带阻火器的呼吸阀、油箱溢流管、底部放、事故放油及2个取样接口。

3）润滑油输送泵

我公司的润滑油输送泵采用普通的卧式齿轮泵，适用于输送各种有润滑性、温度不高于80℃，粘度为5×10-6～1.5×10-3m2/S的液体；不适合输送有腐蚀型的，含有硬质颗粒或纤维的、高度挥发或闪点低的液体，如汽油、苯或酸、碱、盐等溶液。具有性能稳定、安全可靠、密封性能好、自吸性良好、起泵不需注油的特点。因输送介质为润滑油，故日常无须另加润滑液。

该泵主要由泵体、齿轮、安全阀（动作压力0.45MPa）、单列向心球轴承、轴承座、及弹性联轴器、填料密封装置等部件组成。

图8－19齿轮泵结构图

齿轮泵的型号是KCB 300/0.36，各代号含义：K－安全阀；CB－齿轮泵；300－流量（L/min）；0.36－额定压力（MPa）。

齿轮泵属于定排量泵，结构如图8－19所示。其主动齿轮1固定在与原动机相连的主动轴上，从动齿轮2固定在另一轴上。齿轮泵的工作空间由泵体、侧盖和齿轮的各齿间槽组成。齿轮泵是通过齿轮在相互啮合过程中的工作空间容积变化实现输送液体的。啮合的齿A、B、C将工作空间分隔成吸入腔和排出腔。当主动齿轮带动从动齿轮按图示方向旋转时，位于吸入腔的齿C逐渐退出啮合，使吸入腔的容积逐渐增大，压力降低，液体沿吸入管进入腔，直至充满整个齿间，随着齿轮的转动，进入齿间的液体被带至排出腔，此时排出腔的容积变小，液体被强行向排出管排出。这样，每转过一个齿，就有部分液体吸入和排出，形成了连续输送液体的过程。

系统配置4台润滑油输送泵：

1台汽轮机主油箱润滑油输送泵，输送主油箱的润滑油到贮油箱。

1台贮油箱输送泵，可按需要输送贮油箱的润滑油到主油箱或小机油箱。

2台小机润滑油输送泵，分别输送小机油箱的润滑油到贮油箱。

齿轮泵启动前应检查进出口管道阀门是否打开。

第四节　　汽机润滑油质量指标

汽机润滑油的质量有很多指标，主要有粘度、酸价、酸碱性反应、抗乳化度和闪点等5个指标。此外透明程度、凝固点温度和机械杂质等也是判别油质的标准。

１．润滑油粘度和粘度指标

粘度是表征液体流动性能的指标。粘度大，油就稠，不易流动；粘度小，油就稀，容易流动。粘度以恩氏作为测量单位，常用的汽轮机粘度为恩氏2.9～4.3。粘度对于轴承润滑性能影响很大，粘度过大轴承容易发热，过小会使油膜破坏。油质恶化时，油的粘度会增大。

２、润滑油酸价和酸碱性反应

酸价表示油中含酸分的多少。它以每克油中用多少毫克的氢氧化钾才能中和来计算。新汽轮机油的酸价应不大于0.04mgKOH/gOIL。油质恶化时，酸价迅速上升。

酸碱性反应是指油呈酸性还是碱性。良好的汽轮机油应呈中性。

３．抗乳化度和闪点

抗乳化度是指油和水分离的能力，它用分离所需的时间来表示。良好的汽轮机油抗乳化度不大于8min，油中含有机酸时，抗乳化度就恶化增大。

闪点是指在常压下，随着油温升高，油表面上蒸发出来的油气增多，当油气和空气的混合物与明火接触而发生短促闪光时的油温称为油的闪点。闪点可在开口或闭口的仪器中测定，闭口闪点通常较开口闪点高20～40℃。燃点是油面上的油气和空气的混合物遇到明火能着火燃烧并持续5s以上的最低温度。汽轮机油的温度很高，因此闪点不能太低，良好的汽轮机油闪点应不低于180℃，油质劣化时，闪点会下降。

４．汽轮机油添加剂

汽轮机油在炼制过程中加有一些添加剂，以使其具备一定的品质。例如，抗氧化剂使汽轮机油不易老化；抗乳化剂使油中水分容易聚成水珠而沉淀下来；防锈剂使油中的水分不易接触到铁而生锈。汽轮机油的消泡能力对汽轮机的正常运行也十分重要，汽轮机油的消泡性能衰退时泡沫大增，在油箱油面上漂浮起厚达数百毫米的泡沫层，泡沫层与油界面不清，使油箱油位指示虚假升高。正常泡沫层厚度不应大于50mm，必要时可在运行中加入消泡剂。

５．ISO VG32润滑油性能

表４－4  ISO VG32润滑油性能

序号	项    目	单位	质量标准	备  注
1	运动粘度	mm2/s	28.8～35.2	40℃
2	粘度指数		≥95
3	密度	Kg/m3	≤880	15℃
4	开口闪点	℃	≥190
5	凝点	℃	≤-6
6	苯胺点	℃	≥95
7	不溶解介质不能检出	％	<0.005
8	通流性能，500mL油量流经1.2微米精度的滤网时间	s	<500
9	含水量	％	0.025
10	铜片腐蚀试验		合格	ASMTM－D130
11	锈蚀试验		合格	ASTM－D665
12	抗氧化试验		合格	ASTM－D943
13	油－水破乳化试验		合格	ASTM－D1401
14	起泡特性试验		合格	ASTM－D2