安萨尔多燃机 RDS 系统主、副推腔室油压无法建立分析及治理

1.前言

某燃气发电公司建设两台 447MW（9F 级）燃气-蒸汽联合循环热电冷联产机组。燃气轮机由上海电气&安萨尔多公司联合设计制造，型号为 AE94.3A。燃机配套的 RDS 系统采用模块化设计，2 台 100% 的 RDS 油泵、2 台蓄能器、RDS 控制块及相关的仪表组装在一块底板上。今年来公司两台燃机 RDS系统频发主、副推腔室油压建立慢或无法建立的问题，为了彻底解决此问题，对原因进行分析及提出治理的方案。最终，保证燃机的安全稳定运行。

2.RDS 系统作用、原理

在燃气轮机启动过程中，动叶温度的上升速度比气缸温度的上升速度快，这导致动叶的膨胀量明显大于气缸的膨胀量，而且燃气轮机初温越高，这种现象也越严重。为了防止动叶与气缸摩擦，动静间隙的设计值必须考虑工况变化最剧烈时的情况。 当动叶的膨胀量达到最大值后，气缸仍会继续膨胀，导致动静间隙逐渐增大，降低了燃气轮机透平效率。机组启动后，如果在燃气轮机充分暖机后（点火至少 1 小时后） ，即动静间隙不再变化时，通过 RDS 装置将转子沿着逆气流方向移动 2.4-3mm 距离，使燃气轮机的动静间隙减小，就可以使燃气轮机达到更高的效率和功率，这就是 RDS 系统的作用。

采用 RDS 系统，燃气轮机转子向主推方向（压气机端轴承）移动，可以减小透平动叶和气缸之间的间隙，但压气机端的相应间隙增大，如图 1 所示。由于燃气轮机透平的膨胀功大于压气机的压缩功，提高透平效率对改善循环性能的影响，要比提高压气机效率的影响大，也就是透平端增加的功率比压气机端损失的功率要大。燃气轮机 RDS 处于正推时，燃气轮机出力将提高约 1.4MW 的功率，热效率也相应提高约 0.27%. 对于相同的透平第一级静叶前温度，透平的排气温度也相应减小 5-7K。

图 1

来自润滑油系统的润滑油进入 RDS 油泵，经 RDS 油泵升压、过滤器过滤，经主推、副推进油管进入燃气轮机推力轴承工作面和非工作面的液压活塞，实现燃气轮机转子的推动，其回油回到润滑油箱。主推进油管上依次安装有进油电磁阀 1 ，流量控制阀、进油电磁阀 2 、单向阀，副推进油管上依次安装有进油电磁阀、流量控制阀、单向阀，而主、副推的回油管上安装有流量控制阀和回油电磁阀。进油和回油管上的流量控制阀用来控制转子的位移速度。在主推进油回路上，还设计有一冲洗回路，冲洗电磁阀与主推进油电磁阀 1、流量控制阀并联布置。进油管上的泄压阀用来防止 RDS 轴承腔室中产生不允许的超压，并直接把油排回润滑油箱，见图 2、3。

图 2

图 3

正常运行中，回油电磁阀处于关闭状态以防止油在 RDS 系统中不断循环。由于高压油封闭在 RDS系统中，高压油的温度和压力会随着运行时间增长而升高，在燃气轮机运行过程中对 RDS 推力轴承中的高压油进行有规律的置换，同时能排除截留的气泡和由于 RDS 活塞密封磨损所产生的固体污染物 ，保证进入 RDS 系统油的洁净度。

3.异常案例

3.1 1 号燃机 RDS 副推腔室无法建立油压

2024 年 4 月 5 日，1 号燃机 RDS 系统在副推位置时副推腔室压力为 84bar，轴向位移 0.8mm ，RDS母管压力在 161bar 至 175bar 之间波动，RDS 油泵启动频繁，检查 1 号燃机轴承温度、轴承振动正常，燃机润滑油箱液位正常无下降，就地检查 1 号燃机 RDS 系统正常无泄漏，开关 1 号燃机 RDS 副推腔室回油电磁阀并对 RDS 副推腔室冲洗 5min，冲洗后检查 RDS 副推压力在 50bar 左右。更换 RDS 副推腔室回油电磁阀并对 1 号燃机 RDS 副推腔室短接后进行试运，启动 1 号燃机 1A-RDS 油泵，检查 RDS副推腔室压力和 RDS 母管压力升至 170bar，停运 1A-RDS 油泵，RDS 副推腔室压力和 RDS 母管压力基本维持稳定，且保压 1h 后油压维持在 165bar，基本无降低，排除 RDS 控制模块内漏的问题，说明泄漏点在控制模块之后。拆除压气机轴承箱的手孔，启动 RDS 油泵将系统油压建立，使用内窥镜检查，发现有软管位置喷油，最终确认为副推回油软管泄漏，泄漏点见下图，图 4。最终，更换新的高压油软管，试运副推油压建立正常。

图 4

3.2 1 号燃机 RDS 副推腔室无法建立油压

2024 年 4 月 22 日，1 号机组停运后投运盘车，副推腔室的油压缓慢降低，RDS 油泵频繁启停，最终 RDS 副推腔室的油压降至 98bar，保持稳定运行，油压再无法升高，现场检查未发现外部泄漏点。将 RDS 控制模块出口至压气机轴承箱的副推供回油管道管口拆除，使用高压软管短接，启动 RDS 油泵，副推油压能够建立，且保压 1h 后油压维持在 165bar，基本无降低，排除 RDS 控制模块本体内漏的问题，说明泄漏点在控制模块之后。拆除压气机轴承箱的手孔，启动 RDS 油泵将系统油压建立，使用内窥镜检查，发现有软管位置喷油，最终确认为副推供油软管泄漏，泄漏点见下图，图 5。最后，将主、副推供回油高压油软管全部更换为新管，同时更换了管卡，试运副推油压建立正常。

图 5

3.3 2 号燃机 RDS 主推腔室建立油压慢

2023 年 11 月 20 日，2 号燃机负荷至 120MW，发现 RDS 由副推切至主推过程主推侧油压建立较慢，20s 后主推侧最大油压 19.1bar，TCS 上发出 RDS 系统报警，RDS SYSTEM SECECTOR 由“ON”自动切回“OFF”，RDS 系统自动切回副推，副推侧油压稳定在 173bar，就地检查 RDS 系统无泄漏。

11 月 21 日，2 号燃机 RDS 正推侧进回油电磁阀更换完成后，对 2 号燃机 RDS 正推侧冲洗 8min，冲洗后共试验 5 次由副推切至正推，正推侧起压时间均约 14 秒。

3.4 1 号燃机 RDS 副推腔室建立油压慢

2023 年 6 月 18 日，1 号燃机降负荷停机过程中，燃机负荷降至 90MW，RDS 由主推切至副推后，副推母管压力由 0bar 上升至 150bar 时间为 29 秒，燃机触发停顺控（RDS 由正推转向副推，18 秒后启动副推压力监视，监视时间为 10 秒，在 10 秒内副推压力未达到 150bar，此时报副推压力低低报警，触发燃机停顺控）。

6 月 22 日，1 号燃机停运时，RDS 副推建立油压为 15 秒。对 1 号燃机 RDS 副推侧冲洗 5min，冲洗后副推侧起压时间约 10 秒。

4.原因分析

两台机组自 2018 年 12 月至今已投入运行五年半时间。主、副推腔室供回油软管安装在压气机轴承箱内，燃机运行时，压气机轴承的温度长期处于 100℃以上，轴承箱内的温度处于 80℃以上，长时间运行后橡胶外套管存在老化情况，同时，高压软管的内套管在高压油的频繁冲击下也存在老化情况，因此，在长时间运行后高压软管老化，造成泄漏，油压无法建立。

润滑油油中颗粒度较高，油中杂质卡在主、副推供回油电磁阀内，导致电磁阀关闭不严，造成腔室油压维持不住或建压时间长。油中杂质污染流量控制阀后，出现供回油流量减少，造成腔室建压慢。

5.治理措施

制定高压软管的更换周期，建议 3-4 年更换一次主、副推腔室供回油高压软管，每次检修期间检查一次高压软管的老化及损坏情况，同时检查主、副推腔室供回油软管的管卡是否存在开裂、脱落，若开裂及时更换，避免无法固定软管后，进回油对软管的冲击过大。

保证润滑油的洁净度。润滑油取样化验合格，但可能存在取样点、取样时间、化验误差的影响，实际润滑油系统内的颗粒度等级还是较高，因此，建议安装在线滤油机，润滑油系统运行期间，在线滤油机保持连续运行，保证润滑油较高的洁净度。从而保证主、副推供回油电磁阀能够关闭严密，流量控制阀不会被杂质污染，出现供回油流量降低，腔室建压慢的情况。

6.结束语

根据设备以往的运行规律、发生的故障、设备制造商说明书制定好设备的定期工作，定期预先更换老化的设备及部件，需要严格执行制定好的定期工作。保持润滑油的洁净度，利用公司现有的滤油机尽量提高润滑油的洁净度。

西门子 F 级燃气-蒸汽联合循环发电机组培训教材 卢广法 沈建明 朱国雷 P150-153