透平压缩机组润滑系统全解析

———透平压缩机组润滑系统全解析平压缩机是以连续流动的气体为介质，在叶轮高速旋转下通过一级或几级转动，将气体压缩到所需工作压力，为企业服务的一种动力式压缩设备。它的工作原理是，透平压缩机从外界工作环境吸入空气或其它工作气体介质，通过压缩机进口风量调节，叶轮高速旋转，扩压器增压，压缩气体被压送到压缩机腔体，通过每级增压，达到工作所需压力后经冷却排出压缩机，进入到所需工作环境中；另外一种燃烧式透平压缩机是将外界空气经过压气机压缩增压，压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合膨胀做功，推动透平机带动压气机和外负荷转子一起高速旋转，做完功后气体排入大气，这种透平相对于前一种透平压缩机结构复杂。工作原理都是利用叶轮高速旋转来工作，后者透平是利用布雷顿循环产生机械动力的设备，工作分为4个过程：压气机中的绝热压缩，燃烧室的等压加热，透平的绝热膨胀，通向大气的等压排热；而前者只是经过绝热压缩、高压排热两个过程。燃烧型透平压缩结构比前者复杂，具备前者的所有结构，其机组主要由下列系统组成：启动系统、燃气系统、涡轮增压控制系统、电力控制系统和润滑油系统。本文以燃烧型透平压缩机组润滑系统进行探讨。一、透平压缩机组润滑油系统透平压缩机的燃烧室和涡轮部分不仅工作温度高，而且还要承受启动和停机时，因温度剧烈变化引起的热冲击，工作条件恶劣。良好的润滑油系统可以为燃气轮机和发电机的轴承、主副齿轮箱提供流量充足、温度与压力适当、清洁的润滑油。不仅能够起到润滑减摩作用，而且还可以冷却和冲洗摩擦表面，防止因轴承、轴颈过热变形而引起振动、抱轴等严重后果。因此，润滑油系统在透平压缩机组全寿命周期中的作用至关重要。1.透平压缩机组润滑系统的组成透平压缩机组的润滑油系统为发电机、减速齿轮箱、透平的轴承以及齿轮提供润滑和冷却。其中重要的组件包括油箱、润滑油泵、压力控制阀、润滑油冷却器、润滑油滤器、温控阀以及其它仪表监测器件等。它贯穿于透平压缩机组运行的整个过程：机组启动前、机组正常运行过程、机组低转速循环冷却过程和机组停止转动后润滑过程。2.润滑系统工作流程当一台透平压缩机接收到启动指令时，控制系统启动直流润滑油泵和交流润滑油泵分别进入自检程序，当它们建立起的压力达到了设定的最小检测值时，则润滑油泵系统自检通过。油泵自检通过后，控制系统触发交流润滑油泵的计时器，控制交流润滑油泵对整个透平机组进行约30～60s的预润滑。预润滑计时结束后，控制系统使透平机启动电机得电，驱动透平机组转动。这时齿轮箱上的主润滑油开始工作，当机组转速超过了启动电机转速，且提供了足够的润滑油压力，控制系统将停止交流润滑油泵的供电，使它退出润滑油系统。机组正常运行时，交流润滑油泵与直流润滑油泵将作为润滑系统的后背润滑油泵，当主润滑油泵无法正常工作时，它们将为透平机组停机前提供临时润滑，以保证机组部件的及时冷却，防止过热引发的故障。二、透平压缩机组润滑油系统主要组成部分及相关关注点1.主润滑油泵主润滑油泵安装于齿轮箱上，由透平机主轴带动的齿轮箱带动。它是一款齿轮泵，所用轴承为圆锥滚子轴承，泵出口有一溢流阀，现场透平机组的主润滑油泵的工作压力设定在100psi（1psi约等于6895Pa），润滑油压力是通过溢流阀来保证油泵的出口压力。溢流阀的工作压力通过调整调节螺栓来进行调节，但此项调节要在润滑油达到正常的工作温度时进行，因为油泵的出口压力会因润滑油的温度和黏度的不同而变化。当发现现场油泵工作异常（如振动、噪声、压力不稳等）需拆开检查时，主要检查的部件是：主润滑油泵与齿轮箱的紧固螺栓是否松动；齿轮的齿面有没有磨损；轴承有没有磨损；轴上的机械密封有没有损坏。2.交流润滑油泵交流润滑油泵是由外部交流电驱动的齿轮泵，交流润滑油泵的油路设计没有经过润滑油冷却器，直接将润滑油送到润滑油过滤器，进入主机润滑。在预润滑过程中，交流润滑油泵与主润滑油泵同时运行，一直到透平转速达到65%NGP，保持润滑油压力不低于25psi；在机组得到停机指令后的后润滑的过程中，在冷却停机和快速关停的情况下，一旦熄火的信号收到润滑油压力小于25psi，交流润滑油泵将启动与主润滑油泵一起对主机进行润滑，并保持压力不小于8psi，后润滑时间约为4h。3.直流润滑油泵直流润滑油泵是由电池组提供电源的后备润滑油泵，它也是一款齿轮泵，由直流电机带动，出口压力设定在30psi，流量3gal/min，即13.6L/min，转速1600r/min。其作用是当交流润滑油泵启动失败或润滑压力小于8psi时，由直流润滑油泵保证对热喘轴承的润滑。日常检修工作中应关注以下三点：（1）由于吸入口的吸入量不足，空气进入泵内，会引起气蚀现象。这时需检查吸入管线和滤网有没有堵塞现象；（2）外界物质进入泵内造成孔轴配合面的划痕或齿轮、轴承的损坏；（3）定期检查溢流阀状态，确认泵出口润滑油压力。如果压力偏低或偏离设定值，则需要对溢流阀进行调节，当调节无效，则可能为溢流阀弹簧断裂，需要更换弹簧修复溢流阀。4.双作用过滤器双作用过滤器主要用于确保润滑油路下游部件可以得到符合要求的润滑油的润滑和冷却。这种过滤器由两个单独的过滤器组成，可通过切换阀进行选择其中的一个或两个同时工作。这样的设计，使其可以在其中一个过滤器在线工作时就可以对另外一个进行更换维修工作，而对透平的润滑系统不造成影响。更换过滤器作业时应注意以下三点：（1）过滤器压差指示器为每天巡查项，一旦指示压差高，则需要更换过滤器。将需要更换的过滤器隔离，将备用过滤器组投用，更换过滤器后要对过滤器进行泄漏检测，确认密封可靠；（2）更换过滤器时应注意润滑油的温度，并且由于内部压力，可能导致润滑油飞溅伤人。作业时应注意隔热保护，并在拆卸前对内部泄压进行双重确认；（3）更换过滤器后，应将过滤器内部空气排尽，并对密封面进行泄漏检测，然后作为后备过滤器使用。5.除雾器在透平压缩机组工作中，随着润滑油温度升高，润滑油油箱内油雾也逐渐增多，这样会引起润滑油回油管线的压力升高，进而影响润滑油的循环速度和润滑效果。因此在润滑油油箱上有一条管线与大气相通，其设计作用是降温和调压。同时，为了减少润滑油随热气排出而造成的润滑油损失，在这条管线的出口处装有除雾器。刚开始投入使用时，除雾器内的过滤元件阻力很低，但随着收集油雾的增多，阻力会很快增加，并逐渐饱和。然后会变得很稳定，压差也会逐渐增大。除雾器内的过滤元件是一次性的，一般6个月一换。但是如果发现它的工况不好，可随时更换。另外，如果在除雾器的进口和出口装有压差表，压差应不超过1英寸水柱。6.润滑油低压保护装置如果润滑油压力过低，会严重影响设备润滑效果，尤其是对高温轴承的润滑。因此在高温轴承润滑油管线上装有压力开关。如果压力过低，就会送出报警或停机信号。压力开关的设定值，会因为机器运行阶段的不同而不同，具体分为：启动、停机和正常运行。正常运行时为50psi；入口低压报警值为10psi；油压低报警值为45psi;油压低关停值为35psi。7.压力控制阀为保证润滑油管线上的压力恒定，润滑油管线上装了压力控制阀，以保证润滑压力为50psi，多余的油流回油箱。此阀的设定点可以通过调整调节螺栓来改变弹簧的压力，从而改变出口的压力。顺时针方向调节为增加压力，逆时针方向调节为降低压力。该螺栓的调节要在透平机组工作稳定后，润滑油保持在一个比较正常的温度下工作时进行。8.温度控制阀温度控制阀的作用是保证润滑油处于一个较适宜的温度范围内，不至于出现温度过高或过低的现象。阀体上有3个口，1个进口、2个出口。出口一端流向过滤器，另一端流向冷却器。阀体内有一个转子，转子上面有热敏物质，当温度升高时，热敏物质膨胀并压缩弹簧带动转子转动，从而改变2个出口的开度。其动作与温度关系如下：当温度低于40℃时，其中一个出口全闭，另一出口全开；当温度达到40℃时，其中一个出口开始部分打开，另一出口开度开始变小；当温度达到50℃时，原全闭的那个出口全开，另一出口全闭。9.润滑油冷却器润滑油冷却器采用风冷形式，当油箱油温高于43.3℃时，控制系统启动风扇；当油温低于37.8℃时，控制系统停止风扇运行。在NGP大于5%时，如果油箱温度高于43.3℃或者油箱温度检测故障都会启动风扇，但是发生