汽轮机油系统

1、上海交通大学热能工程研究所 汽汽 轮轮 机机 油油 系系 统统 华能玉环电厂华能玉环电厂1000MW培训讲义（汽轮机及系统部分）培训讲义（汽轮机及系统部分） 第七讲第七讲 上海交通大学热能工程研究所 汽轮机油系统的组成 根据汽轮机油系统的作用，一般将油系统分为润滑油系统 和调节（保护）油系统两个部分。汽轮发电机组的供油系 统对保证机组安全稳定运行至关重要。大型汽轮发电机组大型汽轮发电机组 的供油系统既有采用汽轮机油作为润滑油和氢密封油，采的供油系统既有采用汽轮机油作为润滑油和氢密封油，采 用抗燃油作为调节用油的系统，也有所有用油都采用汽轮用抗燃油作为调节用油的系统，也有所有用油都采用汽轮 机油

2、的系统机油的系统。前者的汽轮机油和抗燃油是两个完全独立的 油系统，而后者的油系统为一个。华能玉环电厂的汽轮机 油系统属于前者。 上海交通大学热能工程研究所 汽轮机油系统的作用 汽轮机油系统作用如下： 向机组各轴承供油，以便润滑和冷却轴承。 供给调节系统和保护装置稳定充足的压力油，使它们正 常工作。 供应各传动机构润滑用油。 上海交通大学热能工程研究所 润滑顶轴油系统概述 （润滑油系统） 润滑油系统的主要作用有：首先，在轴承中形成稳定的油 膜，以维持转子的良好旋转；其次，转子的热传导、表面 摩擦以及盘车油涡轮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

3、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。 上海交通大学热能工程研究所 润滑顶轴油系统概述 （润滑油系统） 汽轮机的润滑油是用来润滑轴承，冷却轴瓦及各滑动部分 。根据转子的重量、转速、轴瓦的构造及润滑油的粘度等 ，在设计时采用一定的润滑油压，以保证转子在运行中轴 瓦能形成良好的油膜，并有足够的油量冷却。若油压过高 ，可能造成油挡漏油，轴承振动，油压过低会使油膜建立 不良，易发生断油而损坏轴瓦。 上海交通大学热能工程研究所 润滑顶轴油系统概述 （润滑油系统） 润滑油系统的正常工作对于保证汽轮机的安全运行具有 重要意义。如果润滑油系统运行中突然断油，即使只是 很短时间的中断

4、，也将引起轴瓦烧瓦，从而可能发生严 重事故。此外，油流的中断同时将使低油压保护动作， 使机组故障停机，因此必须给予足够的重视。 上海交通大学热能工程研究所 润滑顶轴油系统概述 （顶轴油系统） 设置汽轮发电机组的顶轴油系统，是为了避免盘车时发生 干摩擦，防止轴颈与轴瓦相互损伤。目前大型汽轮机组多 数设有顶轴油系统，但有的机组则不设顶轴油系统（如北 仑港电厂1号机组）。在汽轮机组由静止状态准备启动时， 轴颈底部尚未建立油膜，此时投入顶轴油系统，使机组各 轴颈底部建立油膜，将轴颈托起，以减小轴颈与轴瓦的摩 擦，同时也使盘车装置能够顺利地盘动汽轮发电机转子。 上海交通大学热能工程研究所 润滑顶轴油系统

5、概述 （套管式油管道） 目前大型汽轮机组多数在油管道的布置和结构上采用套管 式和油箱低位布置方案。油系统管道采用套管式一般是在 回油管内套装数根高压油管，所有管道（包括压力油管和 回油管）除留个别供拆开检查用的法兰之外，其余全部通 过短管采用角焊的方式连接。因此回油管就相当于一个密 封的防爆箱。这种管路结构一般由前轴承箱垂直向下穿过 基础大梁，直到与油箱油面相近的高度再水平引入油箱。 上海交通大学热能工程研究所 润滑顶轴油系统概述 （套管式油管道） 在一般情况下高压油管法兰是个薄弱环节，这种结构减少 了大量法兰，使法兰破裂或其垫料损坏的可能性大大减少 ，同时因压力油管套装在回油管内，即使油管破

6、裂而漏油 也不会外溢，这样不但解决了普通油系统管道的渗油漏油 问题，对油系统防火极为有利，而且油管道的布置极为紧 凑，厂房美观整洁。但油管道采用套管式结构也带来了安 装、检修和寻找内部压力油管漏油不便的缺点。 上海交通大学热能工程研究所 润滑顶轴油系统概述 （油箱低位布置） 油箱低位布置是将油箱布置于接近零米或零米稍上的标高 。同时立式高压油泵及其出口逆止阀、冷油器及其切换阀 都布置于油箱内。这样一方面降低了回油管的标高，因而 有可能使油管处于热力管道下方而远离热体，对防止火灾 和火灾事故的蔓延是有利的；另一方面也使油箱、高压油 泵和冷油器之间的管路系统大为简化，系统和设备的布置 更加紧凑，而

7、且基本解决了油泵和阀门的漏油问题。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑顶轴油系统介绍 （组成） 华能玉环电厂润滑顶轴油系统包括主油箱、2100主油 泵、直流事故油泵、350顶轴油泵、2100容量的 冷油器、阀门、管道、仪表以及满足每台汽轮发电机组所 需全部附件，例如回油管上的窥视孔、温度计插座和进油 管上的滤网（在润滑油供油管路及顶轴油管路上分别设置 2100主过滤器，并在油箱内设置回油过滤器）等。润 滑油系统与发电机密封油系统分开。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑顶轴油系统介绍 （组成） 润滑油系统有可靠的主供油设备及辅助供油设备，在启 动、停机、正常运行和事故工况下

8、，各个轴承的油量、 油压、回油温度等数值，满足汽轮机、发电机所有轴承 的要求。汽轮发电机组的进口油温由安装在冷油器出口 管路上的油温控制阀来保证，该油温控制阀是一个三向 阀，可以控制冷油器的旁路流量。给水泵汽轮机的润滑 油系统和主汽轮机的润滑油系统分开，各自设有单独的 润滑油系统。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑顶轴油系统介绍 （用油） 针对华能玉环超超临界1000MW机组项目，转子采用单 支撑轴承，轴承负荷较大，从轴承的承载能力和轴承的 稳定性等方面综合考虑，西门子推荐使用ISO VG 46的透 平油。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油系统图 EG 主机润 滑油泵

9、 主机冷 油器 主机润滑 油滤网 主机润滑 油泵来 HPIP LPALPB 直 流 润 滑 油 泵 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑顶轴油系统介绍 （顶轴油系统） 华能玉环电厂顶轴油系统能向每个轴承（包括发电机轴 承）注入高压润滑油，以承受转子的重量，该系统还能 向盘车马达提供动力油，在机组盘车时或跳闸后都能顺 利投入运行，顶轴油系统设计成母管制系统。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂顶轴油系统图 主机顶轴油泵来 顶轴油滤网 顶轴油泵 EG LPBLPA IPHP 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （组成） 华能玉环电厂润滑油站由主油箱、两台100容量交

10、流电动 机驱动的单级离心式主油泵，一台运行，一台备用、一台 直流电动机驱动的单级离心式危急油泵、除油雾风机、电 加热器、冷油器、三台50容量交流电动机驱动的容积式 顶轴油泵、双联过滤器以及连接它们的管道和阀门等组成 。所有润滑油系统的泵组设计成能自动启动、遥控及手动 起停，设有停止自动运行按钮和用于启动、试验的电 磁阀。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站示意图 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （主油箱） 汽轮机油箱一般由钢板焊成，油箱内装有两层滤网和净 段滤网，过滤油中杂质并降低油的流速。底部倾斜以便 能很快地将已分离开来的水、沉淀物或其它杂质由最底 部的

11、放水管放掉。在油箱上设有油位计，用以指示油位 的高低。在油位计上还装有最高、最低油位的电气接点 ，当油位超过最高或最低油位时，这些接点接通，发出 音响和灯光信号。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （主油箱） 稍大的机组上，装有两个油位计，一个装在滤网前，一 个装在滤网后，以便对照监视，如果两个油位计的指示 相差太大，则表示滤网堵塞严重，需要及时清理。为了 不使油箱内压力高于大气压力，在油箱盖上装有排烟孔 ，大机组油箱上专设有排油烟机。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （主油箱） 汽轮机主油箱的贮油量决定于油系统的大小，应满足润 滑及调节系统的用油量。

12、机组越大，调节、润滑系统用 油量越多。油箱的容量也越大。汽轮机油的循环倍率等 于每小时主油泵的出油量与油箱总油量之比，一般应小 于12。如循环倍率过大，汽轮机油在油箱内停留时间少 ，空气、水分来不及分离，致使油质迅速恶化，缩短油 的使用寿命。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （主油箱） 华能玉环电厂润滑油系统主油箱能容纳所有轴承用的润滑 和冷却油以及低转速下顶轴用油，保证当厂用交流电失电 的同时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，轴承中的润滑油能承受120的油温，润滑 油箱中的油温不超过80（不影响润滑油物理和化学特性 的最高油温为80）。 上海交

13、通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （主油箱） 主油箱不仅是油的储存箱，也可以对油中的气体进行分离 ，油箱的容量保证油的循环倍率不超过10，约为9.7，也就 是进入油箱的油经过6分钟的时间到达泵的吸入口，这段时 间可使油充分进行杂质沉淀和分离空气。正常运行油位以 上的油箱空间能接受停机时系统内所有回油。油箱的底部 倾斜并在最低点设排污接口。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （主油箱） 供油系统的油经油箱油位下的进油口回到油箱第一个腔 室中，油在油箱内上升过程中进行除泡沫，然后，油经 过滤网进入临近的腔室，在被油泵吸入之前，流经很长 的通道。主油箱配有液位指示器

14、和液位开关，在最高、 最低油位报警。主油箱设置阻火器及事故放油接口。主 油箱设有油净化接口及配套油位控制阀。主油箱设有电 加热器，当油箱油温低于10，油不能循环时，投入电 加热器加热温度到40。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （主油泵） 华能玉环电厂润滑油主油泵出口压力0.55 MPa，用于轴承 润滑和冷却。电动主油泵使系统具有更佳的油泵入口吸入 条件（不需要注油器或油涡轮）；较少的管道布置；提高 了可靠性；维护更加方便。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （主油泵） 在汽轮发电机运行状态下，其中的一个电动主油泵为所 有轴承提供润滑油，主油泵直接从油

15、箱吸油，润滑油经 过滤油器、冷油器及节流阀供至各个轴承，每个轴承的 润滑油量可通过节流阀进行调整。在汽轮发电机组启动 、停机过程中，其中的一个电动主油泵为所有轴承提供 润滑油。当润滑油系统中的油压下降到整定点以下，通 过压力开关将第二个主油泵或危急油泵自动投入运行。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （危急油泵） 华能玉环电厂润滑油危急油泵出口压力约0.25MPa，用于 紧急停机时轴承润滑。在停机过程中，危急油泵直接供油 到润滑油管保证轴承供油而不经过冷油器、过滤器等设备 。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （除油雾风机） 油位以上的所有空间（如油箱、

16、回油管、轴承座等）都可 能产生油雾，油箱装设排油烟机的作用是排除油箱和有可 能聚集油气的腔室中的气体和水蒸气。这样一方面使水蒸 气不在油箱中凝结；另一方面使油箱中压力不高于大气压 力，使轴承回油顺利地流人油箱。反之，如果油箱密闭， 那么大量气体和水蒸汽积在油箱中产生正压，会影响轴承 的回油，同时易使油箱中积水。排油烟机还有排除有害气 体使油质不易劣化的作用。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （除油雾风机） 华能玉环电厂润滑油系统设置2100用交流电动机驱动 的除油雾风机进行油烟分离。除油雾风机可使上述空间内 产生大约0.51.0 mbar的真空。风机的吸入口设置一个油 分

17、离器，可将空气排至大气并将分离的油返回油箱。如果 发电机由氢气冷却，则发电机轴承配有独立的除油雾装置 。汽轮机润滑油系统设计时考虑配氢冷发电机时发电机轴 承油经排氢设施的回油。凡有可能聚集油气的腔室，如轴 承箱、回油母管等，有排放油气的设施（设置通气管与油 箱真空区相通）。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂排油烟系统图 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （冷油器） 华能玉环电厂润滑油系统设有2100板式冷油器，润滑 油在轴承中吸入的热量通过冷油器与冷却水进行热量交换 。每台冷油器根据汽轮发电机组在设计冷却水流量、设计 冷却水温（38）和5裕量下的最大负荷设计。冷油器

18、的 设计和管路布置方式允许在一台运行时，另一台停用的冷 油器能排放、清洗或调换。冷油器的板材根据冷却水水质 （除盐水）选用不锈钢材料TP316，冷油器冷却水采用闭 式循环冷却水，冷却水设计温度为38。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （顶轴油泵） 顶轴油泵为3台50%容量高压容积泵（所配电机要求防爆型 ），油泵出口高压油经过滤油器向汽轮机及发电机各轴承 供油。顶轴油泵布置于油箱上部，保证可靠地运行并防止 漏油，顶轴油泵出口压力约为16 MPa。顶轴油系统投入工 作后，小流量的高压油将轴颈顶离轴承，避免在低转速状 态下轴颈与轴承产生金属摩擦，并为液压盘车马达提供高 压油。

19、上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油站介绍 （顶轴油泵） 顶轴油系统油压由一个先导阀操作的压力限制阀来整定 。每个轴承的供油压力由各自独立的控制阀来调节。设 置逆止阀以防止机组运行时轴承润滑油倒流。顶轴油系 统设置有安全阀以防超压。顶轴油系统退出运行后，可 利用该系统测定各轴承油膜压力，以了解轴承的运行情 况。每一轴承顶轴油管路中要配置逆止阀及固定式压力 表。顶轴油泵设置入口油位低的闭锁装置，以保证顶轴 油泵不受损坏。 上海交通大学热能工程研究所 润滑油净化系统概述（重要性） 对于汽轮机组，保证润滑油系统能正常地工作，是机组 安全运行的极其重要任务。润滑油系统除了合理地配置 设备和系

20、统的流程连接之外，还有一个非常重要的任务 ，这就是确保系统中润滑油的理化性能和清洁度，能够 符合使用要求（包括系统注油和运行期间）。润滑油的 理化性能在设计时就应当注意并予以妥善安排。润滑油 的清洁度，则是在安装、注油、运行、管理中应当十分 重视、仔细处理的。 上海交通大学热能工程研究所 润滑油净化系统概述（作用） 设置润滑油净化系统的目的，是将汽轮机主油箱、小汽轮 机油箱、润滑油储存箱（脏油箱）内以及来自油罐车的润 滑油进行过滤、净化处理，以使润滑油的油质达到使用要 求，并将经净化处理后的润滑油再送回汽轮机主油箱、小 汽轮机油箱、润滑油储存箱（净油箱）。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环

21、电厂润滑油净化系统介绍 （组成） 华能玉环电厂润滑油存储、净化、放油及排烟系统包括 润滑油净化装置、润滑油储油箱、润滑油输送泵、主机 润滑油箱及其排烟风机、小机供油箱及其排烟风机和小 机润滑油输送泵。其中主机润滑油箱及其排烟风机 、小 机供油箱及其排烟风机和小机润滑油输送泵已介绍，这 里重点介绍润滑油净化装置和润滑油储油箱。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油存储、净化、放油及排烟系 统流程图 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油净化系统介绍 （润滑油净化装置 ） 华能玉环电厂每台汽轮发电机设有一套在线润滑油净化装 置。润滑油净化装置除能净化处理主汽轮机、给水泵汽轮 机油

22、箱的油，也能对贮油箱中的脏油进行净化处理。本系 统还设有润滑油输送油泵，用于贮油箱和汽轮机主油箱之 间润滑油的输送。主汽轮机主油箱、给水泵汽轮机油箱、 润滑油贮油箱分别设有事故放油管道，其放油排至布置在 汽机房外的事故排油池。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂汽轮机油净化装置系统原理图 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油净化系统介绍 （润滑油净化装置 ） 润滑油净化装置用来在线过滤主汽轮机、给水泵汽轮机组 透平油。汽轮机油净化装置布置在汽机房8.6 m层主汽轮机 、给水泵汽轮机组油箱的附近。每套机组配一台润滑油油 净化装置，该装置能连续运行，油质合格后可处于备用状 态。油净

23、化装置能循环处理润滑油，目的是能去除水分、 杂质，改善酸性和乳化度，以保证汽轮机能正常运行。汽 轮机油系统的总容量为50 m3，油净化装置的流量为10 m3/h。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油净化系统介绍 （润滑油净化装置 ） 华能玉环电厂润滑油净化装置为集装式组合净化装置，能 除去润滑油中的水分和杂质等污染物，破除乳化相使油再 生。该装置设有进、出油管接头、压力表、差压开关、过 压保护装置及有关仪表等。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油净化系统介绍 （润滑油净化装置 ） 汽轮机润滑油处理设备能有效地分离水分，破除乳化相。 本套设备去除水分采用聚结分离方式，较一

24、般方式来讲具 有脱水效率高，特别适用于含水量大的情况，同时具备安 全性能高、操作维护简单及整机使用寿命长等特点。系统 中采用国外进口油水分离器去除游离水，分离材质为亲油 不亲水的特殊进口材料制成，可使透平油顺利通过且阻隔 游离水，并通过自动排水装置将水分自动排出。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油净化系统介绍 （润滑油净化装置 ） 本分离器具有使用寿命长（15年），效率高于其它同类产 品，去除游离水精度高等特点。去除透平油中常见的乳化 水则采用Fluidex专利技术的进口聚结器，其材料内层材质 为特殊工艺玻璃纤维，其内部具有成千上万个5m尖端结 构，用于刺破乳化水界面膜，使微小水

25、份从膜中逃逸，聚 结器外层材质则采用亲水材料制成，使无数微小逃逸水份 重新合并，形成可分离形式的大颗粒游离水，然后通过分 离器排除。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油净化系统介绍 （润滑油净化装置 ） 聚结器具有单位时间破乳化相精度高、无需加入任何添加 剂，物理破乳化从而保证透平油品质等特点。聚结器在正 常使用情况下使用寿命为3年。本系统中聚结器及分离器均 采用美国Fluidex进口产品。汽轮机润滑油处理设备能有效 地分离杂质颗粒。本装置中去除杂质采用三级过滤系统。 入口滤网能够除去125m以上大颗粒杂质，用于保护进油 泵。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油净化系统

26、介绍 （润滑油净化装置 ） 前级精细过滤器可去除99.8%的5m以上的固体颗粒杂质， 包括非金属颗粒杂质、金属颗粒杂质、及软性颗粒杂质等 等。后级精细过滤器可去除98%的1m以上的颗粒杂质。 其中5m和1m精细过滤器可根据不同使用需求进行操作 切换，从而达到适用于润滑油的不同油质，起到保护后级 精细过滤器、延长使用寿命的作用。本系统中前级精细过 滤器、后级精细过滤器均采用美国Fluidex进口产品。 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂汽轮机油净化装置总装图 上海交通大学热能工程研究所 华能玉环电厂润滑油净化系统介绍 （润滑油储油箱 ） 华能玉环电厂4台1000MW机组，每两台机组公用2个

27、50m3 润滑油储油箱，在启动前或检修时可1个储放干净润滑油， 另1个储放需处理润滑油。 上海交通大学热能工程研究所 液压油系统概述（作用） 汽轮机液压油系统用于向汽轮机调节系统的液力控制机构 提供动力油源，还向汽轮机的保安系统提供安全油源。液 压油系统的工质是磷酸脂抗燃油。不同机组，调节系统和 安全系统采用的压力有所不同；不同制造厂，采用的系统 布置和选用的工质参数也有所不同。液压油系统主要包括 液压油箱、液压油供油系统（去汽轮机调速系统和安全系 统）、液压油冷却系统以及液压油再生（化学处理）系统 。液压油系统也称为控制油系统或调节安全油系统。 上海交通大学热能工程研究所 液压油系统概述（流

28、程示意图 ） 主机控制 油泵 主机控制 油滤网 中压主汽 门5 中压调 门5 高压主汽 门5 高压调 门5 中压主汽 门5 中压调 门5 高压主汽 门5 高压调 门5 高排通 风门 回油 上海交通大学热能工程研究所 液压油系统概述（要求） 汽轮机的调节系统是用油压来传递信号及推动各错油门 、油动机，开关调节汽门和主汽门。它应当保证调整迅 速、灵敏，因此要保证一定的调速油压。汽轮机常用的 调速油压有0.390.49MPa，1.181.37MPa，1.77 1.96MPa等几种。一般来说，油压高能使动作灵活，伺 服电动机和错油门结构尺寸缩小，但油压过高，易漏油 着火。但 出口压力约为16 。 上海

29、交通大学热能工程研究所 液压油系统概述（抗燃油） 随着机组功率和蒸汽参数的不断提高，调节系统的调节汽 门提升力越来越大，提高油动机的油压是解决调节汽门提 升力增大的一个途径。但油压的提高容易造成油的泄漏， 普通汽轮机油的燃点低，容易造成火灾。抗燃油的自燃点 较高，通常大于700。这样，即使它落在炽热高温蒸汽管 道表面也不会燃烧起来，抗燃油还具有火焰不能维持及传 播的可能性。从而大大减小了火灾对电厂的威胁。因此， 超高压大功率机组以抗燃油代替普通汽轮机油已成为汽轮 机发展的必然趋势。 上海交通大学热能工程研究所 液压油系统概述（抗燃油） 抗燃油的最大特点是它的抗燃性，但也有它的缺点，如有 一定的毒性，价格昂贵，粘温特性差（