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某电厂一起润滑油压波动的原因分析郝胜余（淮浙煤电凤台发电分公司运行部 淮南 20110220）【摘 要】分析了某电厂由于开式冷却水压力波动造成主机润滑油压波动的原因，经采取措施可防止汽轮机低油压保护动作跳机，同类型电厂可以借鉴。【关键词】开式冷却水压力波动 汽轮机润滑油压波动 原因分析 防范措施0 前 言采用不锈钢板片的板式换热器因其换热效率高、耐腐蚀被电厂普遍采用。某600MW 超临界火力发电厂主机润滑油冷却器采用两台板式换热器，一运一备。在冬季在定期试转开式冷却水泵时，造成主机润滑油压较大幅度波动，险些造成主机低油压保护动作，经采取措施，可杜绝有此产生的异常运行情况，这对同类型的机组有一定的借鉴意义。1 系统简介某600MW超临界火力发电厂循环水系统为闭式循环系统，开式冷却水取自循环水母管，经开式冷却水泵升压后为闭式水冷却器、主机润滑油冷却器、发电机氢冷器、发电机定子冷却水系统等提供冷却水。该厂为优化辅机运行方式，在开式冷却水温度较低的冬季将开式冷却水泵全部停运，开冷水由循环水经开式冷却水泵旁路直接供各用户，可节约大量厂用电。2 设备简介图：板式冷却器1. 换热板片2. 框架固定板3. 框架压紧板4. 紧固螺杆5. 上导杆6. 下导杆7. 支架全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 汽机125板式换热器的特点（板式换热器与管壳式换热器的比较）1）传热系数高 由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数（一般Re=50200）下产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管壳式的35 倍。对数平均温差大，末端温差小 在管壳式换热器中，两种流体分别在管程和壳程内流动，总体上是错流流动，对数平均温差修正系数小，而板式换热器多是并流或逆流流动方式，其修正系数也通常在0.95 左右，此外，冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差小，对水换热可低于1，而管壳式换热器一般为5.2）占地面积小 板式换热器结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式的25 倍，也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所，因此实现同样的换热量，板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/51/8。3）容易改变换热面积或流程组合，只要增加或减少几张板，即可达到增加或减少换热面积的目的；改变板片排列或更换几张板片，即可达到所要求的流程组合，适应新的换热工况，而管壳式换热器的传热面积几乎不可能增加。4）重量轻 板式换热器的板片厚度仅为0.40.8mm，而管壳式换热器的换热管的厚度为2.02.5mm，管壳式的壳体比板式换热器的框架重得多，板式换热器一般只有管壳式重量的1/5 左右。5）价格低 采用相同材料，在相同换热面积下，板式换热器价格比管壳式约低40%60%。制作方便 板式换热器的传热板是采用冲压加工，标准化程度高，并可大批生产，管壳式换热器一般采用手工制作。6）容易清洗 框架式板式换热器只要松动压紧螺栓，即可松开板束，卸下板片进行机械清洗，这对需要经常清洗设备的换热过程十分方便。7）热损失小 板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中，因此散热损失可以忽略不计，也不需要保温措施。而管壳式换热器热损失大，需要隔热层。8）容量较小 是管壳式换热器的10%20%。9）单位长度的压力损失大 由于传热面之间的间隙较小，传热面上有凹凸，因此比传统的光滑管的压力损失大。10）不易结垢 由于内部充分湍动，所以不易结垢，其结垢系数仅为管壳式换热器的1/31/10.11）工作压力不宜过大，介质温度不宜过高，有可能泄露 板式换热器采用密封垫密封，工作压力一般不宜超过2.5MPa，介质温度应在低于250以下，否则有可能泄露。12）易堵塞 由于板片间通道很窄，一般只有25mm，当换热介质含有较大颗粒或纤维物质时，容易堵塞板间通道。该厂主机润滑油冷却器为板式冷却器，由某机电设备公司生产，规范如下：全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 汽机1263 主机润滑油压波动的现象2010 年12 月某日，该厂进行辅助设备定期试验，在启停开式冷却水泵的同时，主机直流润滑油泵自启，经检查润滑油压确有波动现象，在调取润滑油压、开式冷却水压力、直流润滑油压、开式冷却水泵电流等参数进行对比时，发现几个参数在启停开式冷却水泵的同时均有变化，如下两个曲线（第一张为数据库提取的数据曲线，第二张是现场实时曲线）：项 目 参数型 式 板式设计温度 130冷却面积 287m2设计压力 1.0 MPa试验压力 1.0MPa MPMPa全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 汽机127从上述曲线可以看出：在启动开式冷却水泵的同时，开式冷却水压力同步升高，且主机润滑油压同步有一个上升后又恢复正常压力的过程，由于试验开式冷却水泵的时间较短，在停运开式冷却水泵的同时，开式冷却水压力下降，此时主机润滑油压有一个较大的跌幅，很快又恢复到正常压力，同时直流润滑油泵自启，润滑油压升高。不难看出，润滑油压的波动和开冷水压力的变化是有关的。4 原因分析开式冷却水和主机润滑油有关联的只有主机冷油器（板式）。事件发生后，经观察主油箱油位、检查冷油器冷却水等，确认冷油器没有发生泄漏现象，经过分析，冷油器的结构特性可能是造成这个异常现象的原因。从板式冷却器的结构可以看出，当冷却介质和被冷却介质存在一定的压差时，板式冷却器膜片在压差的作用下必然有一定的变形。因此，当主机开式冷却水压力变化时，其换热板片变形是必然的，如下图所示：图：开式水压力变化时板式冷却器换热膜片变形对润滑油压影响示意图由上图可以看出：当启动开式冷却水泵时，开式水压力升高，板式冷却器油侧原空间ABCD 由于AD 和BC 凹向变形而变小，润滑油空间受到挤压后润滑油瞬间有一个升高的压力波，当开式水压力稳定后，压力波消失，润滑油压也趋于稳定。当开式冷却水泵停运时，开式水压力下降，板式冷却全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 汽机128器油侧原空间ABCD 由于AD 和BC 凸向变形而变大，润滑油空间扩张后润滑油瞬间有一个降低的压力波，当开式水压力稳定后，压力波消失，润滑油压也趋于稳定。5 防范措施对开式冷却水压力变化引起润滑油压波动的原因明确后，为防止润滑油压波动造成机组跳闸采取了以下措施：试验开冷泵时其出口阀门不开启，如进行开式冷却水泵切换时，其出口阀门开关缓慢进行，防止开式冷却水系统压力波动幅度过大，降低对润滑油压的影响。由于该厂采取该项措施，在后来的试验过程中再未发生润滑油压波动现象。6 结束语1) 板式冷却器冷却效率较高、耐腐蚀特点是目前火力发电厂普遍采用的主要原因，但其换热膜片刚度及变形问题是电厂往往容易忽视的。2) 同类型的设备、系统设计，在有检修机会时，可考虑更换膜片强度更高的板式冷却器。或增设润滑油侧蓄能器，可吸收润滑油系统的压力波动。3) 环境温度随季节变化较大地区，主机润滑冷油器冷却水可考虑使用压力稳定或变化幅度较小的水源，应保证冷却水压力低于润滑油压。4) 由于板式冷却器换热膜片容易变形的特性，被冷却介质压力品质要求较高时，其单台换热器换热面积不宜选择过大。5) 板式冷却器冷却介质与被冷却介质压力变