汽輪發電機組潤滑油冷卻器節能改造

王玉綿

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.029

摘 要：汽輪發電機組運行中，要求潤滑油油溫保持在35 ℃～45 ℃以保證軸承潤滑和冷卻，冷油器作為油冷卻設備其工作效果至關重要。影響冷油器冷卻效果的因素是多方面的，冷油器清潔程度、冷卻面積、冷卻水量、冷卻水溫等均會影響油溫，此次改造通過對設備運行中存在的問題進行分析、查找原因，確定主要影響因素，并針對問題所在制定解決方案，有效解決了油溫高無法調節的問題，保證了汽輪發電機設備的安全運行，同時減少了工業新水的使用，效益明顯。

關鍵詞：汽輪發電機 潤滑油油溫 冷油器 冷卻水 節能降耗

中圖分類號：TK26 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（c）-0029-02

1 設備現狀分析

潤滑油系統的任務是可靠地向機組各軸承、盤車裝置提供合格的潤滑/冷卻用油，其作用有兩個：一個是潤滑，一個是冷卻。機組運行中，潤滑油在軸與軸承的間隙形成油膜，支撐轉子在軸承中高速旋轉，同時帶走軸承摩擦產生的熱量和軸傳遞來的熱量。汽輪發電機的潤滑油油溫要求控制在35 ℃～45 ℃范圍內，最佳溫度為38 ℃左右。潤滑油冷卻系統的關鍵設備為冷油器，冷油器是對軸承回油進行冷卻，使用中保持在工作油溫的設備。

6 MW汽輪發電機組的工作介質是高溫蒸汽，潤滑油需要帶走的熱量較多。潤滑系統配置面積為12.5 m2油冷器2臺，管束為14 mm×1 mm銅管，每當夏季氣溫高時，環水溫度升高，冷油器換熱效果受到影響，潤滑油油溫總在42 ℃～45 ℃左右，不得不在冷卻水中補充工業新水，降低冷卻水溫度，使潤滑油油溫降低到40 ℃左右，以保證機組的相對安全運行。

2 技術可行性論證

影響潤滑油油溫的因素主要是冷卻水和冷油器，具體如下。

（1）冷卻水流量：冷卻水量越大，進行換熱越充分，油溫越易于調節。

（2）冷卻水溫度：冷卻水溫度越低，所需水量越少，冷油器進口閥門開度越小，油溫越易于調節。

（3）冷油器換熱面積：換熱面積越大，換熱效果越好。

（4）冷油器清潔程度：冷卻水管表面結垢，影響潤滑油冷卻效果。

針對影響潤滑油油溫的幾個因素進行分析，確定1#F潤滑油冷卻系統改造的具體措施，其中增加冷卻水流量，要求改變循環水泵的能力，這是不現實的，但加大冷油器的用水量，是可行的。因此制定如下具體改造方案。

（1）更換冷油器，加大冷卻面積，加大進、出水口直徑，提高換熱效率。

（2）優化工藝布置，改變冷油器油路連接方式，便于冷油器的在線切換，改造進、出水管道，增加電動調節閥，便于及時進行油溫調節。

3 方案的實施及技術關鍵

3.1 確定冷油器冷卻面積

運行中機組軸承的最佳潤滑油油溫應為38 ℃左右，過高或過低均會使油膜處于不良的工作狀態，引起機組振動或軸瓦燒壞事故。原1#汽輪發電機組潤滑油系統配備2臺冷卻面積為12.5 m2的冷油器，臥式布置。每到夏季水溫高于30 ℃時，2臺冷油器同時投用也只能使油溫維持在40 ℃左右，一旦銅管有堵塞或水溫升高，則只能在冷卻水中加入大量工業新水，以降低水溫，保證油溫，新水補充量平均為10 t/h左右，年需要補水量為36 000 t（每年夏季補水5個月）左右，水池中多余的水通過溢流排走，造成大量的水資源浪費。

通過計算，所需冷卻面積為25 m2，考慮一定的裕量，決定采用冷卻面積為30 m2，并以此為依據通過設備招標。

3.2 改進油循環方式和油路連接方式

原冷油器組結構如圖1所示，進、出油管上分別安裝截止閥進行控制，油在冷油器殼體的流動如箭頭所示，與管內水的熱交換接觸不充分；當冷油器需要進行切換時，需兩人操作，同時打開備用冷油器的進、出口閥門，然后同時關閉原冷油器進、出口閥門，操作時要盡量保持同步、緩慢開啟和關閉，操作不當會影響潤滑油壓和油量，甚至造成供油中斷，從而導致機組事故。

此次改造后冷油器組結構如圖2所示，冷油器油路采用三通換向閥連接，兩三通換向閥由連桿組合成一體，油流通過三通換向閥控制進入冷油器后，經過導向板改變流動方向繞冷卻水管束環流，最后由出油口流出，如箭頭所示，熱交換充分，大大提高了熱交換效率；當冷油器需要進行切換時，只需一人緩慢旋轉三通換向閥連桿，兩三通換向閥閥芯即可同時轉動切向另一側，實現冷油器的在線切換，不會影響潤滑油流量，當需要兩組冷油器同時投運時，把三通換向閥置于中間位置即可，操作簡單、方便、安全。

另外，在冷卻器進水母管上安裝一DN100電動調節閥。操作人員可以根據油溫變化在操作室及時進行水量調節，保證油溫在要求范圍之內。

4 運行情況

上述系統改造方案，在1#F中修時予以實施，進行了冷油器更換和油、水管道改造，并投入使用。

經過觀察，運行情況良好，效果顯著。冷油器運行一組，用進水閥門調節水量來冷卻潤滑油，進水電動調節閥開度在30%～70%，潤滑油溫即可維持在38 ℃左右，并且不需要在環水中補充工業新水，大大節約了水資源。潤滑油溫度的可靠調節和持續穩定，減少了職工操作，保證了機組安全運行，消除了重大隱患（見表1）。

5 效益分析

改造后，不再需要每小時約10 t/h的新水補充，按夏季補水時間5個月，工業新水4元/t計算，則：

年可節約工業水：10 t/h×24 h/d×5 m×30 d/m=

36 000 t。

年節水效益為：36 000 t×4元/t=14.4萬元。

參看文獻

[1] 山西省電力工業局編.汽輪機設備檢修[M].中國電力出版社，1997：50-58.

[2] 張偉.電站冷油器的運行分析與強化傳熱研究[J].山東電力技術，2003（5）：99-101.

[3] 王寅華.一種冷油器的精確計算方法[J].科技資訊，2008

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