油泵无出力故障原因分析.pdf

第3 3 卷 第1 1 期 2 0 1 1年 1 1月 华 电技术 Hu a d i a n T e c h n o l o g y Vo 1 3 3 No 1 l NO V 2 01 1 油泵无出力故障原因分析 王 辉 ( 广东大唐国际潮州发电有限责任公司， 广东 潮州5 1 5 7 2 3 ) 摘要： 介绍了某电厂 1 0 0 0MW汽轮机润滑油系统 3台电动油泵出口窝空气形成气阻， 造成油泵无出力和汽轮机烧瓦 的事故， 对油泵经过 2次改造才成功解决气阻问题的原因进行了分析， 供相关人员参考。 关键词： 气阻； 油泵 ； 出力； 两相流 中图分类号： T K 2 6 3 8 文献标志码： B 文章编号： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 1 ) 1 1 0 0 6 3 0 2 1 设备概况 汽轮机润滑油系统为汽轮机轴承提供润滑油， 主要 由油箱 、 油泵系统 、 冷油器 、 汽轮机轴承等组成。 油泵系统包括 1台由汽轮机主轴驱 动的 主油泵 、 3 个 电动油泵和油涡轮泵 。 某 电厂为新建 l 0 0 0 MW 火力发电机组 ， 3个电 动油泵安装在主油箱上 ， 分别是主吸油泵 、 交流润滑 油泵和直 流事故 油泵。主吸油泵为 主油泵入 口供 油 ； 交流润滑油泵在盘车装置运行时 ， 为轴承供油以 运转汽轮机并作 为主油泵的备用油泵 ， 以防油压异 常降低； 直流事故油泵在润滑油压异常降低时自动 启动。其中主吸油泵出 口油压为 0 ： 2 3 M P a ， 出 口管 直径为 D N 2 5 0 ， 流量为 8 9 0 0 L ra i n ； 交流润滑油泵 为 7 8 5 0 L rai n ； 直流事故油泵 出口油压为0 3 6 M P a ， 出口管直径为 D N 2 0 0 ， 流量为 7 0 2 0 L m i n 。油箱内 部及油泵结构示意图如图 1所示。 2 事故经过 该机组在进行 1 6 8 h 试运行时 ， 3台电动油泵时 常有不出力现象 ， 表现为启动后电流偏小 ， 达不到额 定值。1 6 8 h 试验完成停机时， 油泵联启后不出力， 造成 了主机烧瓦的较大事故并 因此停机检修达 1 个 月之久 ， 给企业造成 了巨大的经济损失。 3 事故处理经过 油泵不出力运行时 ， 通过松开油泵出 口倒 u形 弯处法兰盘排气后可恢 复正常 出力。因此 ， 在该 u 出口油压为 0 4 3 MP a ， 出口管直径为 D N 2 0 0 ， 流量 形弯处增加了手动排气阀 ， 发生不出力故障时可临 人 ， 、 最 高油面 0日一 0日一 _ 0 日 一 _ 直流事 故油 泵 2 7 3l 0 2 7 3 1 O j 流 目滑油泵 2 7 3 l 0 主 油泵 油涡轮增压泵 l o 2 7 3 1 0 3 2 5 1 0 去冷 b 器 3 2 5 1 O 2 7 3l 0 、 o 2 7 3 1 0 3 2 5 1 0 去 冷 油 器 3 2 5 1 0 l 图 1 油箱内部及油泵示意图 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 6 0 6 ； 修回日期： 2 0 1 1 0 8 0 2 时手动排气。由此可确定， 造成油泵无出力的原因 为油泵出口倒 u形弯处存在气阻现象。 油泵出口逆 6 4 华 电技 术 第 3 3卷 止门安装于油箱内部水平管路 ， 油泵停运后空气通 过倒 u形弯处法兰盘渗入油泵出 口管路并积聚于 倒 U形弯最高处 ， 当油泵开启运行时 ， 倒 u形弯处 空气无法排 出， 减小 了油泵出 口截面积并吸收油泵 出 口压力形成气阻 ， 造成油泵无 出力 。 通过手动排气可解决该 问题 ， 当机组发生事故 时 ， 油泵从启动到正常工作时问非常短 ， 手动排气不 能满足要求。因此 ， 与汽轮机厂技术人员协商后 ， 决 定将该排气管路改为 自动排气 ， 即在主吸油泵 、 交流 油泵 、 直流事故油泵出口倒 u形 弯最高点处加装一 排气管路 ， 排气 管路末 端伸 至低低 油位 液面 以下 0 5 1 1 并在末端加装 3 mm节流孔 。伸人液面以下 是为了防止停泵时有大量空气被吸人 u形弯处 ； 加 装节流孔是为了不影响油泵 出力。 改造后 ， 油泵无出力的现象未能得到解决 ， 在机 组正常运行期间进行定期试验时油泵仍旧存在不出 力的现象 ， 气阻现象仍然存在。 后经再次改造 ， 将增加的排气管路接入油箱 ， 末 端位于液面以上 ， 不伸入液面 以下。改造完成后经 反复试验未再出现无 出力的现象 ， 气阻现象消失。 4原 因分析 气阻的形成是因为弯头处进入空气 ， 当泵运行 时 ， 在此处形成了气 一液两相流 ， 气泡在液体 中由于 密度小而上浮， 同时会带动一部分液体上升。在弯 管段中， 流体转弯时受到离心力和重力的合成作用 ， 形成各种不对称的流型： 液体流速较低时 ， 离心力对 液体的作用小于重力的作用 ， 因而气泡偏 向弯头外 侧 ； 当液体速度增大时， 离心力对液体的作用大于重 力 的作用 ， 因而气泡偏 向弯头 内侧。因为离心力 和 重 力作用方 向相反 ， 因此形成 了一个流动不稳定 区 域 ， 在气速和液速均较低时， 液体只能间歇性地流过 弯管段 。该弯头处的两相流状态较为复杂多变 ， 无 法通过理论精确计算 。弯头垂直 向下 的 u形 管中 的气 一液两相流流型如图 2所示。 对照 西安交通大学 u形管 中气 一液两相 流试 验的结果 ， 对改造原因认真分析， 得出第 1次改造失 败的主要原因是： 油泵停运后， 加装的排气管路因伸 入了液面以下 ， 排 气管路充满部分 油液 ； 开启 油泵 后 ， 因油泵流量较大 ， 油液速度较快 ( 约 3 m s ) ， 离 心力大于重力 ， 倒 u形管中的气体排 出时受到排气 管中充满部分油液的阻力而造成排气速度较慢 ； 当 存在的气体没有全部排 出时 ， 两相流的状 态可能 已 成为波状分层流或分散泡状流， 此时排气管路只能 排出油液， 而位于弯头内壁的空气无法再排出， 造成 a塞状 流 C波状分层流 d 环 状 流 e 泡 状 流 f分 散 泡 状 沉 图 2 弯头垂直 向下的 U形管 中的气 一 液两相流流型 管路内径变小 ， 油泵无流量 。 第 2次改造后 ， 排气管路末端位于液面以上 ， 减 小 了排气管路中存在油液对排气产生 的阻力 ， 增大 了排气速度 ， 相同时间内多排出了弯头内的空气量 ， 降低了弯头处的含气量 ， 改变了两相流的流型 ， 增大 了通流面积， 但可能依旧存在部分空气。 5 结束语 气阻现象在 日常生活中普遍存在 ， 气阻现象的 产生导致系统出现滞流 、 管道振颤 、 管道撕 裂 、 运行 不稳等现象 ， 给系统设备造成重大安全隐患 ， 严重影 响系统的正常运行 ， 会给企业带来重大的经济损失。 气阻的计算较为复杂， 存在诸多不确定因素， 造 成理论计算结果与实际不符 。因此 ， 在条件允许的 情况下应做相应试验 ， 防止造成不必要 的经济损失。 设计人员在系统设 计时应给予重视 ， 对 可能产 生气阻的系统设 备采取 措施 ， 保证 系统 设备 正常 运行 。 参考文献 ： 1 安金龙 长输管道排水过程 中的气阻现象 气阻定律 J 石油工程建设 ， 2 0 1 0 ( 5 ) ： 1 31 6 2 孙宏志， 韩志山 热水采暖系统气阻现象的分析 J 科 协论坛 ( 下半月 ) ， 2 0 0 9 ( 3 ) ： 8 5 8 6 3 阎昌琪 气 一液两相流 M