联合循环汽机润滑油系统泵组逻辑优化

论文导读：
摘要：汽机润滑油供油系统的正常投运对机组的安全运行相当重要，为保证系统的正常运行，对滑油系统各泵组控制逻辑进行优化，防止运行人员在机组启动及运行中润滑油供油系统误操作的发生。
关键词 ：润滑油系统交流滑油泵直流事故滑油泵主油泵启动油泵控制逻辑 误操作
引言：我厂的汽轮机采用哈尔滨汽轮机厂生产的N60-5.6/0.56/527/255，该汽轮机为双压、单杠、单轴。润滑油系统的主要作用是向汽轮发电机组的支持轴承、推力轴承和盘车装置提供润滑油，同时为调节系统提供压力油，满足机组在启动、停机、正常运行和事故工况下汽轮发电机组的供油要求。润滑油的供油系统主要由汽轮机主轴驱动的主油泵、射油器、一台启动油泵、一台交流润滑油泵、一台直流事故润滑油泵组成。
滑油系统各泵组逻辑优化原因
滑油供油系统相当重要，在机组正常运行中，一旦润滑油出现断油事故，将出现轴瓦烧毁，大轴弯曲的重大事件。由于电厂的分工不同，运行专业更关心是正常时怎么操作设备，而对系统原理不是很熟悉，当重要辅机交流润滑油泵故障不能启动，面对电网急需负荷时，是否可用直流润滑油泵替代交流滑油泵启动？就此问题对同类电厂100名运行人员调查，近80%人员认为可实现机组启动，但因没有备用滑油泵一般不采取该极端启动方式。而实际上，用直流润滑油泵以保证润滑油压，用启动油泵保证安全油压力的方式挂闸启动汽机，不但危险，而且根本无法满足机组运行需要。针对以上情况，现对启动油泵、交流滑油泵和直流滑油泵已有的程序进行分析、探讨，通过逻辑修改、优化，防止发生运行人员误操作及误操作后事故扩大。

2、滑油系统设计思路

汽机滑油系统图如下：
我厂汽机滑油系统是按照当前滑油供油系统的主流设计，主油泵由汽轮机主轴驱动，当机组正常运行时，润滑油系统和调节系统用油全部由主油泵供给。在机组启动过程中，因主油泵不能正常工作，需设一台高压启动油泵，供机组调节用油；需设一台交流润滑油泵，供机组的支持轴承、推力轴承和盘车装置润滑用油。主油泵的进口油管与1#射油器的出口和交流润滑油泵出口相连，与直流事故滑油泵出口没有相连。因此，在工艺上，直流事故轮滑油泵不具备让主油泵入口充油，使主油泵正常源于：论文格式标准www.7ctime.com
工作的可能性；再者，直流事故油泵采用直流电源供电，不具备长期运行的条件。所以在机组启动时不能用直流事故滑油泵代替交流润滑油泵使用。

3、汽机启动和停止时，各泵的操作原则

在启动汽机时，为保证滑油系统供油，启动顺序为：先启动交流润滑油泵保证各轴承用油，再启动启动油泵保证安全油建立，当汽机转速大于2950转/分时，主油泵出口压力已经满足要求，停止交流滑油泵和启动油泵。后由主油泵分别提供安全油和轴承用油（通过射油器）。
在停机过程中，当汽机转速小于2980转/分时，需启动交流滑油泵。
直流润滑油泵始终仅作为交流滑油泵供应各轴承用油的备用。

4、DCS逻辑条件定义说明

在对滑油系统三台泵的逻辑详细描述之前，先对逻辑条件的定义做简单说明。
4.1启泵允许条件，当该条件满足，在泵处于手动位置时，运行可在操作员站上点击启动按钮启动该泵，如条件不满足，运行在操作员站点击启动按钮无效；
4.2 停泵允许条件，当该条件满足，在泵处于手动位置时，运行可在操作员站上点击停止按钮停止该泵，如条件不满足，运行在操作员站点击停止按钮无效；

4.3 自动启泵条件，当该条件满足，在泵处于自动位置时，系统将自动执行启泵命令；

4.4 自动停泵条件，当该条件满足，在泵处于自动位置时，系统将自动执行停泵命令；

4.5 保护启泵条件，当该条件满足，不管泵处于手动还是自动位置，系统将自动执行启泵命令，而后把该泵打到手动靶标。
4.6保护启泵条件，当该条件满足，不管泵处于手动还是自动位置，系统将自动执行停泵命令，而后把该泵打到手动靶标。

5、以下对高压启动油泵、交流润滑油泵和直流事故油泵的逻辑进行分析和优化：

5.1高压启动油泵

当机组接近或达到额定转速时，主油泵的压力、流量满足系统需要，高压启动油泵将停止工作。原控制逻辑为：
启泵允许条件：无；（即任何时候在手动时可启动高压启动油泵）
停泵允许条件：转速大于2950转/分时，主油泵出口压力大于

1.4MPA；

自动启泵条件：无；
自动停泵条件：转速大于2950转/分时，主油泵出口压力大于

1.4MPA；

保护启泵条件：转速大于2950转/分时，主油泵出口压力小于

1.4MPA；

保护停泵条件：无；
从以上逻辑可以看出：高压启动油泵当做主油泵的备用泵使用，当主油泵的出口压力低时且汽机转速大于2950转/分时，联锁启动高压启动油泵。而实际上，高压启动油泵的设计应针对机组启动时使用，当其具备启动条件时，交流润滑油泵必须处于运行状态，以保证轴承润滑用油。为保证运行人员用交流润滑油泵启动机组，逻辑优化为：
启泵允许条件：交流滑油泵在运行中（即交流滑油泵运行中，方可启动）
停泵允许条件：无
自动启泵条件：无
自动停泵条件：主油泵出口压力大于

1.4MPA 且转速大于2950RPM

保护启泵条件：无
保护停泵条件：交流滑油泵在停止位（即交流滑油泵停止时，启动油泵须停止）；

5.2交流滑油泵

在机组打油循环、盘车、启动过程及润滑油压降低时，为了维护机组正常工作，设置了一台低压交流滑油泵。在机组正常运行，当滑油油压低于82KPa时，该泵自动投入，以便维持机组润滑。原控制逻辑为：
启泵允许条件：无
停泵允许条件：滑油母管压力不低
自动启泵条件：转速小于2950RPM
自动停泵条件：转速大于2950RPM
保护启泵条件：滑油母管压力低开关动作（小于82KPa）且保护开关投入
保护停泵条件：无
从以上逻辑可以看出，当汽机转速大于2950RPM时，交流润滑油泵自动停，此时没有考虑主油泵是否工作正常。如果主油泵工作不正常，交流滑油泵要通过滑油压力低（82KPA）保护启动。为避免了交流滑油泵的频繁启动和保护开关没有投入论文导读：
时不启动交流滑油泵的可能，交流滑油泵的自动关逻辑更改为：转速大于2980RPM且主油泵出口压力大于

1.8MPA。优化后的逻辑如下：

启泵允许条件：无
停泵允许条件：滑油母管压力不低
自动启泵条件：转速小于2950RPM
自动停泵条件：转速大于2950RPM且主油泵出口压力大于

1.8 MPa

保护启泵条件：滑油母管压力低开关动作（小于82KPa）且保护开关投入
保护停泵条件：无

5.3直流事故滑油泵

直流事故油泵由直流电机驱动，是交流润滑油泵到各轴承用油的备用泵。它只在紧急情况下使用，如失去厂用交流电或运行中润滑油压力低于49 KPa时自动投入工作。
启泵允许条件：无
停泵允许条件：无保护开条件
自动启泵条件：无
自动停泵条件：无
保护启泵条件：滑油母管压力低开关动作（小于48 KPa）且保护开关投入
保护停泵条件：无
与交流润滑油泵相比，直流事故滑油泵的功率较小，出口流量较低，其出口没有到主油泵的进口油管，不能在机组启动时完全代替交流润滑油泵的功能，只能作为紧急备用使用。以上逻辑能保证直流润滑油泵的顺利投入。
结论：
润滑油系统的可靠供油是汽轮机安全运行的基本保证，对于经常启停的联合循环调峰机组尤其重要。通过泵组的逻辑优化，既满足了系统工艺要求和设计的安全理念，也防止了运行人员误操作的可能性。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。