9FA燃气轮机联合循环发电机组润滑油泵组运行可靠性分析

工作温度：93.33℃。因基建时泵组为普通款配置，所以各机组油泵配备的电机品牌也不统一，分别有：ABB、西门子、贝得三个品牌。

该厂四台机组交流润滑油泵组存在长期过载、运行时绕组温度高、轴承震动大等问题，自机组投产以来，一直无法彻底解决，极易造成润滑油泵电机烧毁等事故，特别是在夏季运行时危险性更高，严重影响机组的安全运行。经统计，该厂#1～4机8台交流润滑油泵组投运以来，运行中发生的电机损坏事故共3起，故障几率约为37%，电机检修时发现绕组与引线重大缺陷返送修理厂处理事件5起，故障几率约为62%，机械故障（震动原因）损伤事件1起，故障几率约为12%[4]。

2 交流润滑油泵电机存在问题

（1） 定子绕组端部附着润滑脂

三种型号电机的检修中均发现绕组端部附着残留的润滑脂，如图1所示。主要原因是加油过程中，由于驱动端和非驱动端排油孔堵头不能拧开，长期处于封堵状态，轴承油腔经过多次定期补充油脂后已填满空间，废旧油脂不能排出，只能通過轴承内油盖与转轴之间的间隙，甩到定子绕组端部上，如图2所示。轴承油腔充满油脂会引温度升高，绕组表面沾满的油垢将直接阻碍绕组通风及散热，且对绝缘漆也会起溶解浸蚀作用。

（2） ABB电机绕组过热

对#1机ABB油泵B电机检修过程中，发现定子绕组端部绕组绑扎带、槽口槽衬及相间绝缘纸已失去弹性，脆化严重，如图3所示。有的线圈漆包线有龟裂情况、绕组端部发黑，如图4所示，引出线W1、V2相接线鼻端套管出现过热情况。这些都是电机长期高温运行造成的现象。

（3） 西门子电机绕组引出线绝缘套管严重过热、破损现象

对#3机交流润滑油泵A、B电机检修时，发现绕组引出线绝缘套管出现严重过热、破损现象，如图5所示，电机运行工况恶劣，绕组绝缘迅速恶化，具有薄弱点，运行中存在一定安全隐患。

（4） 电机结构不同

从上文可知，目前该厂油泵电机使用了三个不同品牌：ABB、SIEMENS、贝得，各电机结构也有所不同，更换备用电机如不是同一款，将增加一定工作量，抢修中会延长工期，而且由于油泵电机能耗大，厂家已停止生产。

3 交流润滑油泵组电机频出故障分析

3.1 设计问题

润滑油系统为模块化设计，泵组设计存在缺陷，具体表现为泵转子靠卡簧悬挂在泵上轴承，且卡簧强度不够，一旦出现金属疲劳、温度过高等问题，极易出现严重事故。2013年，#1机交流润油泵A运行中发生过该类故障。油泵、电机垂直安装在箱体上，由于箱体基础严重变形，原设计厂家没有考虑此情况，无任何加强、防护措施，从而使电机机座支撑点不够牢固，造成震动严重超标，同时震动会造成轴承负载增加，导致各部温度升高，从而引起轴承过热。

3.2 电机负载问题

交流润滑油泵电机在一定程度上受到机械设备的的影响，使其效率水平低，能耗量高，运行中一直存在电流较大问题。电机负载电流过大，电机温升明显升高，绝缘劣化速度也会加快。自基建期间至今，共发生3起油泵电机绕组接地故障，其共同特点是运行时电流均大于对侧电机电流，如表1所示。

3.3 油泵泵体震动问题

由于润滑油系统的模块化设计，油泵电机垂直安装在箱体上，而箱体基础较软，容易造成震动，尤其是B电机（箱体中间）比A电机（箱体外侧）震动严重，特别是电机修后负载运行时，震动偏大，造成轴承负载增加，导致温度升高，从而引起绕组过热。

3.4 运行环境温度高

我厂油泵电机F级绝缘（最高155℃），考虑到制造工艺和材料因素，国内一般按照B级（最高130℃）考核。机组在运行期间，润滑油箱温度在63℃左右，电机运行环境温度在40℃上下，这也是电机运行时的上限温度，对电机极为不利。夏季测量一A油泵电机外壳最高达90℃，由于没有内部测点，根据检查情况分析，绕组温度可能超过130℃，造成绝缘损伤。

3.5 维护保养不当

端部绕组有残留的润滑脂，说明加油量过大或者加油过于频繁，造成轴承油腔温度升高，端部绕组附着的润滑脂也会造成散热不畅，引起温升。

4 具体措施与技术改造

4.1 具体措施

（1） 针对加油问题，采取在油泵电机驱动端和非驱动端轴承室加装排油管。电机加油时，可以打开堵头，形成回油，提高加油质量。同时加强加油过程质量管理和控制加油周期，不多加，也不欠加。

（2） 为加强电机内部温度的监测，在电机绕组和轴承上加装温度测点，以通过网线将电机实时温度上传到集控室DCS上，设置报警温度，便于监视。安装绕组测点6只，轴承测点2只。如图6、图7所示。

（3） 加装临时轴流风扇。由于润滑油模块环境温度高，特别是夏天，空气不对流，造成电机运行温度高。采取在4台机组就地加装临时冷却风机强制通风，有力改善电机散热条件。通过观察，采用此手段后，可以降低电机表面温度至少8℃，效果明显。在目前采取技术手段不能降温的情况下，此方法比较有效。

（4） 针对油泵电机绝缘发生劣化趋势，长期运行后可能存在一定安全隐患，在加强巡视检查的同时，要缩短检修周期，检查轴承润滑情况和绕组绝缘情况，必要时更换备用电机。

（5） 对于修后电机负载运行震动偏大问题，建议机务检查机座是否平整，对轮连接是否在同一水平线，由于设备中心处空间比较狭窄，应使用更合适的工具与仪器检测，保证各数据的合格。

4.2 技术改造

針对交流润滑油泵组电机运行中频出的故障，虽然已采取相应改进措施，但效果并不太明显，滑油泵组长期过载、温度高、震动大，运行所带来的隐患并没有消除。为彻底消除隐患，经过调研讨论，确定了方案[5]。将原油泵改造为日本大晃机械工业株式会社生产的DVCW-250D-JHA润滑油泵，该润滑油泵主要优点有：（1） 轴承为强制性润滑，减小轴承磨损；（2） 缓冲胶圈联轴器形式改变为弹性柱销式联轴器，大大提升了设备的安全性； （3） 泵叶轮为优化性设计，运行性能优越。泵组配备的动力电气设备是新型高效率ABB电机（国产），设备参数符合最新技术标准。参考兄弟燃气电厂数年前已对交流润滑油泵进行的改造，使用的DVCW-250D-JHA润滑油泵与电机至今运行状态良好，满足油系统运行要求。2014年10月2日，利用#2机组停机进入D级检修机会，开始实施#2机交流油泵B改造工作，并于同年10月7日，新交流油泵电机现场安装就位，电源接线完成后空载试运2小时合格，机械连接进行负载试运5小时，润滑油泵负载试运合格，顺利通过试运。同年10月9日，正式启动运行，更换前后润滑油泵B参数对比，如表2所示。

从表2可知，改造后节能效果显著，交流润滑辅助油泵电流从310 A降至260 A左右，电流下降50 A，每天可节省厂用电量：

1.732*380 V*50 A*0.85*24=671.323 kWh（1）

每年可节省厂用电量24.5万kWh，按0.55元/kWh计算，一年节省134 768元。

5 结束语

通过对交流润滑油泵B的改造，有效遏制了泵组运行期间震动大、温度高不安全现象。技改后，设备机械噪音明显减弱，电机震动、温度等运行参数得到大幅度降低，已达到理想值，提高了电机运行稳定性，各项技术指标达到预期效果。目前该电厂#2机两台交流油泵均已改造完成，择时将对其他三台机油泵改造，以彻底消除隐患，为机组的安全稳定运行和节能降耗打下了坚实的基础。本文可为同类型电厂提供借鉴。

参考文献

中国华电集团公司. 大型燃气-蒸汽联合循环发电技术丛书：设备及系统分册[M]. 北京： 中国电力出版社， 2009.

福建晋江天然气发电有限公司. 集控运行规程： 电气分册[M]. 2014.

清华大学热能工程系动力机械与工程研究所， 深圳南山热电股份有限公司. 燃气轮机与燃气——蒸汽联合循环装置[M]. 北京： 中国电力出版社， 2007.

福建晋江燃气电厂. 安全事件汇编[Z].

刘养浩. 某厂S109FA联合循环拔电机组润滑油泵轴承故障的原因分析[J]. 福建建材， 2014（11）： 80-82.

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