自贡东方过滤设备制造有限公司
汽轮机集装润滑装置

汽轮机集装润滑装置
(集装油箱、集装油站)

专利号:ZL 2009 2 0080961.2

一、汽轮机集装润滑装置概述

1、汽轮机润滑油系统

    1.1 油系统设有可靠的主供油设备及辅助供油设备,在起动、停机、正常运行和事故工况下,满足汽轮发电机组所有轴承的用油量。给水泵汽轮机的调节润滑油系统和主汽轮机的调节润滑油系统分开,各自设有单独的调节润滑油系统。

    1.2 油箱容量满足当厂用交流电失电且冷油器断冷却水的情况下停机时,仍能保证机组安全惰走。此时,润滑油箱中的油温不超过80℃,并保证安全的循环倍率。

    1.3 润滑油系统不仅向汽轮发电机的支持轴承,推力轴承和盘车装置提供润滑油,还向机械跳闸装置及注油试验提供动力油,同时为防止发电机氢气泄漏,还向发电机氢气系统提供高压及低压密封备用油。

2、润滑装置的功能:

    2.1 为汽轮机、发电机径向轴承提供润滑油。

    2.2 为汽轮机推力轴承提供润滑油。

    2.3 为盘车装置提供润滑油。

    2.4 为装在前轴承座内的机械超速脱扣装置提供控制用压力油。

    油系统的正常工作对于保证汽轮机的安全运行具有极其重要的作用,如果润滑油系统突然中断油流,即使只是很短时间的中断,也将引起轴承烧瓦,从而可能发生严重的事故。同时油系统中断将使低油压保护动作,使机组故障停机。因此必须给与足够的重视。

3、润滑油油质

    润滑油系统采用汽轮机油作为工质。

    3.1 采用的油牌号 32#汽轮机油(优级品)

    3.2 油质标准 GB11120-1989

    3.3 轴承油循环率 8

    3.4润滑剂的作用

    3.4.1、减少摩擦:使摩擦系数降低,减少摩擦阻力,节约能源的消耗。

    3.4.2、降低磨损:在润滑剂中加入抗氧化、抗腐蚀剂有利于抑制腐蚀磨损,加入极压抗磨剂可以有效的降低粘着磨损和表面疲劳磨损。

    3.4.3、冷却作用:润滑剂可以减轻摩擦、吸热、传热和散热。因而能降低机械摩擦副造成的温度上升。

    3.4.4、防腐作用:摩擦表面上有润滑剂覆盖时,可以防止或避免因空气、水滴、水蒸气、腐蚀性气体及液体、尘土、氧化物等引起的腐蚀、锈蚀。

    3.4.5、减震作用:润滑剂吸附在金属表面本身应力小,具有吸附冲击能的作用。

    3.4.6、清洗作用:润滑油的循环可以带走系统中的杂质;从而具有清洗作用。

    3.4.7、密封作用:润滑剂对某些外露零部件或某些在设备内部做相对高速运转的零件形成密封,防止水分或杂质的进入,起到密封作用。

二、 润滑油系统的工作原理

    润滑油系统为一个封闭的系统,润滑油储存在油箱内。离心式主油泵由汽轮机主轴直接带动,由主油泵打出的油分成两路,其中绝大部分的压力油至射油器,并将油箱内的油吸入射油器。尚有一小部分经逆止阀及节流孔后向高压备用密封油系统和机械超速自动停机装置及注油试验系统提供工质。从射油器出来的油分三路,一路向主油泵进口输送压力
油,一路经过逆止门送到冷油器,向机组的润滑系统供油,同时有一路供给低压密封备用油。

    在润滑系统中设置两台冷油器。一台运行、一台备用。在运行中可逐个切换。经冷油器冷却后的油温应小于45℃,以便去冷却、润滑推力瓦、支持轴承及盘车齿轮等。轴承的排油由回油母管汇集后流回主油箱。如果遇到汽轮机停机或某些意外事故,主油泵不能提供上述油流,当润滑油压下降到0.076~0.082MPa 时,则同时启动轴承油泵及密封油备用
泵,轴承油泵一方面提供低压密封备用油及主油泵入口的供油,一方面经冷油器冷却后向各轴承及盘车提供润滑冷却用油。密封油备用泵的出口油经过逆止阀向高压密封备用油系统、注油系统及机械超速装置提供动力油源。

    当汽轮机盘车时或启动初期,由于离心式主油泵进口侧没有吸油能力,因而必须开启轴承油泵及密封油备用泵,只有当汽轮机转速升到2700r/min 左右时,主油泵才能供应机组全部所需的油量。当机组满速稳定后,并且集管中油压满足需要时,在控制室手动停止轴承油泵及密封油备用油泵。在停机过程中,遇到交流电源或轴承油泵故障,润滑油压降低到0.069~0.076MPa,直流事故油泵投入,确保轴承冷却润滑油的供应,防止轴瓦烧坏,保证了汽轮机的安全,这也是润滑油系统的最后备用。


汽轮机润滑油系统原理图

三、 润滑装置的组成

(一)、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,本油箱采用集装型式,增加了机组供油系统运行的安全可靠性。

    1、油箱

    1.1 技术规范:

    型式 长方形油箱或圆筒型卧式油箱
    容量 3~35 m3
    润滑油箱安装与汽机零米地面发电机组前端。油箱上装有交流润滑油泵、直流事故油泵、密封油备用泵、排烟装置、油位指示器、油位开关等。油箱内装有射油器、电加热器及连接管道、阀门等。油箱顶部开有人孔,装有垫圈和人孔盖。

    由于透平油有一定的粘度,油烟、杂质的分离和沉淀需要一定的时间,故要求润滑油箱有足够的容积,油箱的容量应足以让循环的油停留一定的时间,将所含空气分离成为泡沫,并让油中含有的水分及杂质受其重力作用而沉淀下来。

    1.2 系统原理

    汽轮机的润滑油系统管道很长,管道存油量一般为油箱容量的10%~15%。在设计油箱时,应考虑油箱处存放全部循环油外,还应留有一定的空腔,以适应停泵时全部油流进入油箱和系统油流偶然的变化以及油的膨胀、波动和泡沫的需要,如无此空腔,则会导致回油不畅,油及泡沫甚至会溢流而出。

    为了准确地监视油位,不仅在油箱上设有浮子式油位指示计,还设有一种差压式变送器,其差压正比于油箱中油位的高度。变送器将差压转变为电气信号,与指示仪表及计算机相连接。同时配有高低油位报警开关及低2 值油位报警开关。

    润滑油回油接到油箱的回油槽中,回油槽装在油箱的顶部,在回油槽上装有一个150目的回油滤网,所有回油利用自重经过回油滤网流回油箱,当滤网堵塞时,回油槽中油位增多,油位开关发出报警,此时应立即更换滤网。

    油箱的底面设计有一定的坡度,使油箱中沉淀下来的水分和杂质沿著箱底汇集到排污口排走或通过油输送泵送至油净化器去处理。

    为了保持润滑油温在一定的范围内(43~49℃)。在油箱上装有温度调节器,当油温低于这个范围时,则通过油箱内加热器去进行加热,本机组油箱内的油加热器为浸没式,电加热器加热温度到40℃。由温度调节器自动控制,即恒温的范围可以调节。

    为了及时而有效地将油系统中油烟及水蒸汽排出,以保证运行中透平油的质量,本机组设置了排烟系统。主油箱上设置两台全容量的交流电动机驱动的抽油烟机和除雾器。

    排烟系统由阀门、管道、排烟装置等组成。风机、油烟分离器及风门布置在油箱顶板上,两套并联,其中一套备用。风机牢固地固定在油箱顶板上,电动机位于排烟风机旁。可通过调整摇杆和风门调节风机流量。油烟分离器装在吸气侧管道中,他能把烟气中所含的润滑油分离开。风机所抽出的烟气通过管道中的油烟分离器后排向大气。运行中,风机使吸气侧管道中、油箱顶部空间、回油管道中产生微小负压,因而能将油雾排出。

 

2、油泵

    2.1、主油泵

    主要技术参数
    主要技术参数
    型式 单级双吸离心式泵
    转速:N=3000rpm t油=50±5℃
    流量:3000l/min 流量:3600l/min
    出口压力 1.96 MPa 出口压力 1.96 MPa
    入口压力 0.1 MPa 入口压力 0.098 MPa

    主油泵为离心式,它装在前轴承座内。油泵叶轮装在转子接长轴上,泵的进口为双吸式,出口为梨形截面螺旋形蜗壳,在进出口侧都有放气螺塞,泵壳下半装有机械超速脱扣装置。油泵的接长轴上有供推力轴承用的推力盘,接长轴的左端与高压转子相连。接长轴靠近油泵侧,还加工有60 个齿,供测速用。

    2.2、高压启动油泵、交、直流润滑油泵

    2.2.1 高压启动油泵

    2.2.2交、直流润滑油泵

3、射油器或油涡轮泵

   
3.1射油器

    射油器的作用是将小流量的高压油变成大流量的低压油。它由喷嘴、喉管入口段、吸入和扩散管组成。压力为P1 的高压油流经喷嘴射出来时,流速增大到C1,这股射流将吸入室内的油带走时吸入室形成低压腔室,继而将油箱里的油吸入。由于射流的作用,工作油流与被吸入油流在喉管内进行动量交换。工作油流速度降低,被吸入油流速度加大,到
喉管的出口两者速度趋向一致。混合油流的速度为C2,通过扩散管有将动能转化为压力能。这样,设有起就把小流量的高压油变成大流量的低压油。整个射油器放置在油箱内,吸入口位置要求比油箱允许最低油位还要低约500mm,以确保射油器运行时能连续供油。射油器扩散管的出口法兰和进口管法兰用螺栓固定在油箱的盖板上。

    虽然射油器传递能量的效率较低,在汽轮机油系统中使用的射油器效率一般为20~35%,噪音也较大,但是由于它结构简单,本身没有运动部件,工作性能稳定可靠,设计制造也很方便,又便于检修,因而射油器在汽轮机油系统中得到了广泛的应用。

    3.2油涡轮泵

    主要性能参数

     主油泵压力:1.5MPa、流量:8900L/min;

     向轴承供润滑油:0.45MPa、流量:7950L/min;

     升压泵向主油泵供油:0.3MPa、流量:8950L/min。

    涡轮油泵是动力靠油冲动同时带动油泵的装置。上面是涡轮下面是油泵他们同轴。利用汽轮机主轴带的主油泵提供动力冲动涡轮,涡轮旋转通过同轴的油泵将主油箱润滑油打到主油泵的入口,给主油泵提供润滑油,涡轮出口压力降低提供给润滑油母管,保证各轴瓦润滑油。安有节流阀,旁路阀,溢流阀相互配合,节流阀和旁通阀作为调整两出口压力
用,溢油阀可整定压力用。主油泵由汽轮机主轴驱动。主油泵出口压力油(1.37MPa)注入油涡轮内,压力降为0.41MPa,将压能转化为机械能,驱动浸在油箱内的增压泵,降压后油去冷油器作为润滑油。增压泵出口的低压油(0.103~0.137MPa)供给主油泵吸入口的用油。

    采用油涡轮泵替代射油器,可提高效率15%,综合运行效率达到30%以上,降低噪音10dBA。

4、排烟风机

     4.1 主要技术参数:
 
     4.1.1、排油烟风机

     型式 离心风机
 
     数量 1台

     容量 m3/h
 
    4.1.2、排油烟机电动机:

     型式
   
     容量 kW

     电压 V

     转速 r/min

    4.2 系统原理

    排烟装置用于排走油箱内空腔部分的油烟和水汽,他有两套一样的风机及系统组成,风机为离心式风机,运行时可调整风门开度,使轴承箱内及油箱内分别形成一定的负压。

    油箱顶盖上装有两台排烟风机,其目的是吸取润滑油箱内的油气,在通过风机排出,以防止油气漏入机房,并保证在前轴承座、油箱及套管内相互连通的空间形成微负压。

    风机运行时,油箱内的油气被吸上,通过除油污装置内的不锈钢衬垫,油气中的油被衬垫挡住,油在除雾装置内凝聚,形成油珠,由于重力而滴入油箱,衬垫可取出清洗或更换。

5、电加热器

    采用空气型电加热器。加热管安装在套管中,将套管内的空气加热,套管再将热量传递给润滑油。由于加热器不与润滑油接触,可不停机更换电加热器。

6、套装油管路

    套装油管路是将高压油管路布置在低压回油管内的汽轮机供油回油组合式油管路,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。套装油管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、小管子之间的空间则作为回油管道。这样,既能
防止高压油泄漏,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。

    套装油管路分为两路:一路去前轴承箱的套装油管路,另一路去后轴承箱及电机轴承的套装油管路。另外顶轴油管也采用套装油管的结构,各顶轴油管从润滑油母管进到各轴承箱。套装油管路主要由管道接头、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。

    套装油管路中的小管道采用不交叉的排置形式,增加了套装油管的安全可靠性,保证了套装油管路的制造质量,并且利于安装。该套装油管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上的杂质。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。本套装油管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。

(二)、集装油站

    集装油站在集装油箱的基础上,集成了滤油器和冷油器等设备。

 

1、滤油器

    1.1工作原理

    双筒网片油滤器有两个滤芯腔,一个工作,另一个备用。压力油从阀壳下方进油口进入,经转换阀的下油道,进入壳体的滤芯腔,经滤片过滤后的清洁压力油,经壳体上腔和转换阀的上油道,从阀壳上方出油口流出,进入柴油机供油系统。当油滤器压降升高到规定值时,可通过转换阀转换到另一滤芯腔工作,对原工作腔进行清洗、保养。

    1.2、主要结构

    1.2.1、壳体

    壳体系双筒铸造结构,内装滤芯组件,顶部装有放气阀,供排放滤腔内的空气之用。壳体左右工作腔之间装有截止阀,供阀体切换时平衡两腔压力用。壳体两侧各有排污口,供排放污油用,底部或侧面有四只安装孔,供安装用。

    1.2.2、阀壳

    阀壳和壳体相连,内装转换组件。阀盖上铸有“左开”,“右开”字样及箭头,以标志转换阀的位置。阀壳两侧各有进出油口法兰,并铸有“出口”、“入口”字样,供用户接管。

    1.2.3、滤芯组件

    滤芯组件主要由滤器盖、滤芯套筒、滤片及垫片等组成。滤片是油滤器的主要过滤元件,由不锈钢丝网制成,网目数按用户需要选定。垫片由耐油橡胶或尼龙制成,滤片与垫片相间隔套在滤芯套筒上,由衬套、弹簧、弹簧座、圆螺母等压紧固定。

    1.2.4、转换阀组

    转换阀组件主要由锥阀、转换手柄等组成,转动锥阀转动能改变油的通路,转换油滤器的工作腔。

2、冷油器

2.1 技术规范:

型式 板式、管壳式

数量 1~2台

冷却面积 m2

冷却水入口设计温度 38℃

出口油温 45℃

    2.2 技术性能:

    在汽轮机运行中,由于轴承摩擦而消耗了一部分功,他将转化为热量使通过轴承的润滑油温升高。如果油温升高,轴承有可能发生烧瓦事故。为使轴承正常运行,润滑油温必须保持在一定的范围之内,一般要求进入轴承的油温在43~49℃之间,轴承的排油温升一般为10~15℃,因而必须将轴承排油冷却后才能再送入轴承润滑。冷油器就是为了满足这一要求而设置的。温度较高的润滑油和低温冷却水在冷油器中进行热交换,并通过调节出口冷却水量来达到控制润滑油温度的目的。

    2.2.1、不允许冷却水泄漏到油内。在系统设计时,油侧压力应高于水侧压力,以防止管内的冷却水通过密封不严处泄漏到管外的油中。

    2.2.2、在最不利的冷却条件下(夏季水温最高的期间),仍能将油冷却到规定的温度范围。此外还应有备用水源。

    2.2.3、冷油器正常运行时一台运行、一台备用。在夏季水温过高或冷油器脏污时,两台冷油器可同时运行。本机组冷却器的冷却水为开式冷却水,由于冷却水的温度随一年四季及安装机组的地点变化很大,而轴承的进油温度要求保证在规定的范围内。所以,冷却器的开式冷却水温度应该按全年最高水温作为设计水温,常规将设计水温取为30℃。根据冷油器在油系统中的作用,对冷油器的设计有如下几点基本要求:

    本机组在启停过程中,有交流润滑油泵或直流润滑油泵打出的油流送到冷油器,后去轴承润滑油母管,在正常运行时,主油泵出口经射油器的油流在冷油器内冷却后去轴承润滑油母管,在冷态启动时,应切断冷却器的冷却水,直到油温达40 度时才投入。

    2.3 冷油器的运行操作:

    切除冷油器时,应先关闭油和水的进口阀门,再关闭出口阀门。

    投入运行时,为防止油水侧的冲击,应按照如下顺序进行:

    2.3.1、先将油侧的放气阀打开。

    2.3.2、然后开启水侧出口门。

    2.3.3、开启油侧进口门。

    2.3.4、待油侧空气排净后,开启油侧出口门。关闭放空气门。

    2.3.5、 然后根据油温逐渐开启水侧进口门进行调整。

    2.3.6、运行中油侧压力必须保持大于水侧压力,以避免油中进水,为此必须监视进油管和进水管的压力。

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