汽轮机油系统常见故障模式与检修技术分析

引言

汽轮机作为大型能源装备的核心部件，其运行稳定性一直是电厂及工业企业关注的焦点。汽轮机油系统承担着润滑和调节的重要任务，是机组“血液循环”的保障环节。一旦油系统运行异常，不仅会导致轴承温度升高、转子振动加剧，还可能因控制系统失灵而引发飞车事故。因此，深入研究汽轮机油系统常见故障模式，并总结有效的检修与维护技术，对提高机组运行的可靠性和延长寿命具有重要意义。本文将从油系统的主要故障模式出发，结合实际案例对其机理进行分析，并提出系统性的检修与优化措施。

一、汽轮机油系统常见故障模式及原因分析

（一）油质劣化与污染

汽轮机润滑油是油系统的核心工作介质，其状态直接影响润滑和调节系统的可靠性。长期运行中，油液在高温、高压和剪切力作用下易氧化，酸值升高、颜色加深、黏度变化，导致润滑膜承载能力下降。冷油器泄漏可引入水分，使油液乳化或沉淀，加速轴承磨损和调节阀动作迟缓。外部灰尘、金属磨屑或密封老化产物混入，也会进一步恶化油质。

（二）关键部件故障

油泵、调节阀、冷油器、过滤器是油系统的核心部件。

油泵：磨损或吸入空气会导致油压不足，出现流量波动，严重时可能中断供油。

调节阀：阀芯或阀座磨损及油液污染会引起动作迟缓，影响调节精度。

冷油器：结垢或腐蚀会降低换热效率，导致油温升高，加速油质劣化过滤器：杂质积聚会堵塞滤芯，引起压差升高、供油不足。

（三）系统结构及运行条件影响

油箱通气不畅：易使油液起泡，空气混入油路，破坏润滑膜，造成轴承振动。

频繁启停及负荷波动：加剧油液热应力及机械冲击，增加部件磨损。

管路老化：长期运行可能出现焊缝裂纹或泄漏，引发压力波动和油液损失。

二、汽轮机油系统检修与维护策略

（一）油质监测与净化

油质监测是油系统可靠运行的核心环节，涉及化学性质、物理性质及污染控制三个方面。

化学性质监测包括酸值、总碱值和氧化安定性。酸值升高通常反映油液氧化程度加深，会导致金属部件腐蚀和密封件老化。总碱值主要用于含添加剂油，评估中和酸性产物能力。氧化安定性可通过油样在高温条件下加速氧化测试，评估油液使用寿命。

物理性质监测包括粘度、闪点和水分含量。粘度是润滑油膜形成和负荷承载能力的重要指标，闪点反映油液挥发性及燃烧安全性，水分过高会导致乳化、油膜破坏和轴承磨损。

污染控制主要通过颗粒度检测和金属磨屑分析实现。利用在线粒子计数仪或油样实验室分析仪，可判断固体杂质浓度；检测油液中的铁、铜、铝等元素，可评估机械磨损情况。轻度污染的油液可通过真空脱水去除水分、离心分离去除微粒、深层过滤去除杂质，实现油液净化和再生；严重氧化或污染的油液需更换新油，以维持系统润滑性能和调节精度。

趋势分析与寿命预测通过连续采集和历史数据分析建立油液寿命模型，预测油液更换时间，实现科学化维护。

（二）油泵与冷油器检修

油泵和冷油器是维持油系统稳定供油和油温的重要设备，检修涉及结构检查、性能检测及冗余管理。

油泵检修包括轴承和轴向间隙的测量，评估振动和磨损情况；叶轮和泵壳磨损测量，用于判断效率损失；密封检查，包括机械密封和填料密封，防止油液泄漏或空气吸入；泵轴同心度测量可防止振动和泄漏；备用泵需定期试运，检测转速、流量和压力曲线是否正常。

冷油器检修包括换热效率测试，通过测量进出口油温和水温差评估传热性能；换热管清洗采用机械刷洗或化学清洗去除结垢，保证热交换效率；腐蚀与泄漏检测通过超声波或压力测试判断管壁腐蚀程度，必要时更换管束；油水混合监控确保油液温度控制在设定范围，防止热应力过大导致油液劣化。

（三）阀门与管路维护

阀门和管路是油液流动和压力控制的关键通道，检修涉及密封性能、结构完整性及压力特性分析[1]。

调节阀和安全阀的阀芯、阀座磨损或变形需研磨或更换；弹簧及密封圈等易损件定期更换，以保证阀门启闭准确和动作灵敏；阀门动作特性可通过行程测试仪检测开闭时间和压力响应曲线。

管路方面，焊缝和连接处需通过渗透检测或超声波探伤判断裂纹和腐蚀情况；长期运行、内部腐蚀严重的管道应进行更换或加固处理；关键油路可采用并联管路或双阀冗余设计，提高系统容错能力。

（四）过滤系统与通气装置

过滤器和通气装置在油系统中起到防护和液位稳定的作用。

过滤系统通过拦截油液中的固体颗粒和磨屑保护油泵及轴承。双联过滤器可在不停机状态下切换，实现滤芯更换和维护连续化。压差指示器监控滤芯堵塞程度，防止流量下降或泵吸空。滤芯选择应根据油液粘度和颗粒等级，实现对固体杂质的有效拦截 [2]。

通气装置优化包括改进呼吸器结构，防止湿空气进入油箱导致油液乳化。保持油箱液位合理，确保油气分离顺畅，减少空气卷入油路。抗泡设计可减少油液起泡和局部气穴，保护轴承润滑膜。

（五）智能化监测与预防性维护

智能化监测通过传感器技术、大数据分析、智能算法和远程管理，实现汽轮机油系统全生命周期的健康管理和高效运行。其核心目标是将传统依赖经验和定期检修的维护模式转化为实时监测、数据驱动和趋势预测的现代化管理体系。

关键设备和油路位置需安装多类型传感器，包括温度、压力、流量、振动、油液含水量、颗粒浓度和油液粘度传感器。这些传感器能够持续采集运行数据，形成油系统状态的动态数据库。例如，通过油泵出口压力曲线可判断泵叶轮磨损情况；通过阀门开度与压力响应关系可发现阀芯卡涩或密封泄漏；冷油器进出口油温差则可反映换热效率和结垢程度。各传感器数据通过现场总线或工业以太网连接到中央监控系统，实现多参数实时监测与综合分析[3]。

智能化监测还支持自动化联动控制。例如，当油泵振动超过设定阈值时，系统可自动切换备用泵；当油液温度或含水量异常时，可触发冷油器调整或报警，保证油系统持续稳定运行。通过引入人工智能算法和机器学习模型，系统可以不断自我优化预测准确性，实现从“故障后维修”向“状态监控 + 趋势预测 + 预防性维护”的转型，为油系统的安全、稳定和高效运行提供坚实保障。

结论

汽轮机油系统是机组安全稳定运行的重要保障，其故障主要包括油质劣化、油泵和阀门失效、冷油器效率下降以及管路和过滤系统问题。通过科学的检修与维护策略，如油质监测与净化、关键部件检修、管路与阀门维护、过滤和通气优化，以及智能化监测和预防性维护，可有效降低故障风险，延长设备寿命。未来，结合信息化和智能化手段进行油系统健康管理，将进一步提升机组运行的安全性、可靠性和经济性，为长周期稳定运行提供坚实保障。

参考文献

[1] 李宏海 . 火力发电厂汽轮机油系统常见故障原因及防控措施 [J]. 科技资讯 ,2024,22(18):201-203.

[2] 游科 . 汽轮机油系统常见问题及处理措施分析 [J]. 应用能源技术 ,2021,(11):35-37.

[3] 赵鑫 . 浅谈火力发电厂汽轮机油系统常见故障原因及防控策略 [J]. 科技风 ,2020,(18):189.

作者简介：郭强，1996.10.26，辽宁省黑山县，汉族，本科，助理工程师，电力机械，