主机润滑油冷油器及供水方式改造研究.doc

主机润滑油冷油器及供水方式改造研究潘瑞奎（神华国华太电发电有限公司 江苏省 太仓市 215433）【摘 要】本文对630MW 超临界机组润滑油冷油器供水方式进行改造的几种方案入手，深入分析、研究，比较几种方案，以恢复循环水泵正常的运行方式（凝汽器水出口门全开），使循环水泵工作点按照厂家性能曲线要求进行运行，提高泵组效率，降低循泵电流，起到节能降耗的目的。【关键词】润滑油冷油器 供水方式 改造 节能降耗0 引 言630MW 超临界机组的循环水系统分别安装有两台循环水泵，共有四台。循环水泵运行方式冬季工况为每台机组 1 台循环水泵运行，夏季工况为每台机组2 台循环水泵运行，春、秋季工况为两台机组3 台循环水泵运行。开式冷却水系统是循环水支管路系统，因此开式冷却水介质为长江水，取水点位于汽机房外的循环水泵出口母管上。开式水经开式冷却水泵升压后（或走旁路），进入水-水热交换器，冷却水-水热交换器中的闭式冷却水，同时也为主机冷油器和真空泵提供冷却水。为提高开式冷却水的清洁度，在其母管上设计有两台电动滤水器，对冷却水进行二次过滤。闭式冷却水介质为除盐水，取自凝结水储水箱，该介质经闭式冷却水泵升压后，进入各有关设备的热交换器，再返回闭式冷却水泵入口，形成闭式循环冷却水系统。该系统的补水来自闭式冷却水高位水箱。目前神华国华太仓发电有限公司循环水泵在单机单泵运行和凝汽器水出口门全开的运行方式下，由于开式冷却水压力偏低而导致主机润滑油温偏高，影响机组安全运行。为此，需要将凝汽器水出口门关小至35左右，提高开式冷却水压力至0.05MPa 以上，才能满足主机冷油器冷却水流量要求，或者启动开式冷却水泵提升压力，但这样一来会增加厂用电量，降低机组的经济性。在双机三泵运行方式下，也需要将凝汽器水出口门关小至60左右，才能满足主机冷油器冷却水流量需求。因此，必须改变主机冷油器的冷却水水源方式，以恢复循环水泵正常的运行方式（凝汽器水出口门全开），使循环水泵工作点按照厂家性能曲线要求进行运行，以提高泵组效率，降低循泵电流，起到节能降耗的目的。1 可行性方案研究：1.1 主机冷油器改为闭式水冷却，将冷油器更换为板式冷油器。1.1.1 主机冷油器改闭式冷却水可行性分析目前太电公司闭式冷却水系统母管运行压力为0.680.76MPa，流量约2000 m3/h，能满足现有各热交换器冷却水流量需求。在装主机冷油器冷却水原设计为开式冷却水，油侧设计压力为0.4MPa，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159水侧设计压力为1.0MPa，管侧设计流速为2/s，对应冷却水流量为750 m3/h。经过上海汽轮机厂设计部门初步核算，为防止流速过低造成沉积物结垢，管侧冷却水的流速限制应不低于1/s，同时为防止冲刷腐蚀限制最高流速不超过3/s。基于此条件限制和从换热效果方面考虑，将主机冷油器冷却水源改为闭式冷却水，且管侧流速控制在1.6/s 和冷却水温不超过36的条件下能满足换热要求（此时对应的冷却水流量约600 m3/h），出口油温相应会比原来提高约3，最高油温达到47。根据太电公司运行实际情况（8 号机组二瓦顺序阀运行时瓦温偏高），如果油温达到47C，将会影响机组安全运行。采取将原冷却器更换为板式冷却器，因板式冷油器换热效果高于管式冷油器，更换板式冷油器后，润滑油温将控制早42C 以下，有利于机组安全稳定运行。且经现场核实，更换板式冷油器有足够的安装空间。1.1.2 在装闭式冷却水泵增容可行性分析在装闭式冷却水泵设计扬程为44 mH2O，流量为2000 m3/h，叶轮直径为615。经过长沙水泵厂设计部门初步计算，在不改变在装水泵的泵壳尺寸、设计扬程、转速等条件下，通过对叶轮叶型进行重新设计，更换新叶轮后，可将泵的出口流量增大至2600 m3/h，此时轴功率为371KW，叶轮直径为608，比原设计轴功率降低14KW（即恢复2006 年闭式水泵叶轮车削前，不需要更换电机），此方案是可行的。1.1.3 主机冷油器冷却水调节阀的调节特性分析在装主机冷油器冷却水调节阀额定压力为1.6MPa，公称通径为DN300，额定CV 为1750，设计进口压力为0.2MPa，设计出口压力为0.1MPa，设计流量为780 m3/h，此时调门开度51。经上海自动化仪表厂设计部门初步核算，将主机冷油器冷却水改为闭式冷却水后，由于阀前后压差增大，流量减小，致使调节阀开度减小至30，导致调节特性变差，所以必须更换阀座和阀芯组件将额定CV值减小至700，才能满足主机冷油器冷却水改闭式冷却水的调节性能要求。经过研究，此方案可行。1.2 主机冷油器改为闭式水冷却，继续使用原来冷油器方案可行性分析同方案一，取消更换冷油器为板式冷油器计划。存在风险如下：1.2.1 国华太仓发电有限公司8 号机组主机2 瓦低负荷顺序阀运行时，在供油温度40C 情况下，最高瓦温102C（2010 年8B 检修后试运最高温度），如果供油温度达到47C，瓦温将超过报警值，主机顺序阀运行无法正常投入，影响安全运行。1.2.2 考虑到目前冷油器在开式水环境使用近5 年，冷油器钛管涨口部位由 于锈蚀、冲刷等原因将会逐渐发生泄漏，一旦冷油器发生泄漏，润滑油中大量进水，将发生汽轮机烧瓦事故。经过技术人员研究此方案可行。但基于太仓发电有限公司实际存在的以上问题，建议不要采取此种方案。1.3 降低原润滑油冷却器标高将冷油器标高降低2.8 米，即将冷油器垂直降至零米地面，情况如下：1.3.1 经太电公司技术人员研究如下，如果冷油器标高降低2.8 米，凝汽器出口门开度将从35%增大到50%左右，基本能够达到降低循环水泵电流的效果，但效果不理想。后经与华东电力设计院人全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 汽机160员电话及传真沟通，设计院人员认为：冷油器的换热效果取决于冷却水量，而冷却水量直接与进出口压差成正比。要改变冷却效果，提高流量最有效的办法是提高冷油器进出口压差和降低冷却器系统的沿程阻力。由于冷油器进出口基本处于同一标高，因此与冷油器进出口压差相关的因素只与冷油器的内部结构、冷油器连接管道的沿程阻力相关。冷油器标高降低3 米，仅仅使冷油器内部压力降低了3 米水柱，对于沿程阻力的影响只是缩短了6 米直管，而6 米直管的沿程阻力是很小的，相对于冷油器系统的阻力是非常微小的，降低3 米标高对冷油器影响不大，达不到降低循环水泵电流的目的。生技部、设备部、发电部人员共同调研镇江高资电厂，其冷油器采用板式冷却器，冷却水供、回水标高均在2.8 米，在冬季单台循环水泵运行的工况下，无法做到开式水泵停运，证明电力设计院人员说法是正确的。1.3.2 经与上汽厂设计研究所传真沟通，如果冷油器标高降低2.8 米，考虑管道阻力损失，润滑油压将下降0.004MPa，在油压允许范围内。1.3.3 经专业技术人员现场安装位置及工作量核实，需要将润滑油箱水泥平台拆掉重新浇注，否则将对润滑油箱承重造成影响；同时还要将润滑油输送泵移位。考虑如此大的工作量以及改造后循环水泵电流变化甚微（达不到节能目的），技术人员认为此种方案不可取。1.4 将开水水泵进行改型1.4.1 将现有开式水泵，型号：32SA-25 进行改造，即将原来开式水泵更换成50%容量的新泵组（经与长沙水泵厂技术人员联系，泵厂认为因泵组流量降低太大，无法做到只更换叶轮，不更换泵壳及泵轴），这样开式水泵运行电流将由现在的42A 减少到21A，调研镇江高资就是采取此方法，目前开式水泵单台运行电流为21A；如此可以彻底解决循环水憋压运行问题，从而降低循泵电流，使凝汽器出口达到负压运行的目的。1.4.2 考虑到现有开式水泵电机空载电流较大（空载电流30A），必须将现有开式水泵电机更换为与50%容量开式水泵相匹配的电机。1.4.3 现场施工比较方便，工作量小，有足够的安装空间。1.4.4 开式水泵改造后，开式水泵电流将从42A 降低到21A 左右（降低21A），而循环水泵电流变化为304-279=25A，在双机两泵运行的情况下节约2*（25-21）=8A经过研究，此方案可行。1.5 在主机润滑油供油管路上增加管道增压泵一台，并设有供水旁路。1.5.1 在冷油器供水管路上加装管道增压泵一台（流量600t/h，预计增压泵运行电流将在15A 左右，在双机两泵运行情况下将节约2*（25-15）=20A），并设供水旁路系统。当管道泵停运时，与现运行方式相同。1.5.2 经过现场核实有足够的安装空间。1.5.3 采取此方案，由于开式泵长期不运行，将会造成闭式水冷却器内大量泥沙沉积，影响换热效果。1.5.4 现场设备布置显得比较混乱，增加了维护量。经过研究，此方案可行。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1612 调研情况2.1 张家港沙洲电厂三大主机设计参数和我公司相同，主机冷油器为管式结构，设计参数和我公司一样，但冷却水采用闭式冷却水，供回水管道直径为3256，运行压力为0.75MPa。经过与该厂相关技术人员深入交流，目前主机冷油器运行情况良好，未发现冷油器冷却管束有冲刷、泄漏问题，冷却效果比较好，出口油温能控制在48以下。2.2 镇江高资电厂主机设计参数和我公司相同，主机冷油器为板式冷油器（阿法拉伐，型号为MX25-BFGL），冷却水采用开式水冷却，经过与该厂相关技术人员深入交流，高资电厂存在与太电公司同样的问题，其采取的办法是在基建阶段就已经将单台100%容量的开式水泵更改为50%容量的开式水泵，开式冷却水泵功率221KW（太电公司开式水泵功率400KW），运行电流21A，夏季单机两台循泵运行时，开式冷却水泵不运行，凝汽器循环水进口压力在30KPa 左右，凝汽器循环水出口压力在0KPa 左右，这样既起到节能的效果又可保证冷油器冷却水量。目前主机板式冷油器运行情况也非常好，自投产后从未发生过泄漏等问题，出口油温能控制在42C 以下。2.3 国电泰州电厂为1000MW 超临界机组，主机冷油器为板式冷油器（APV 型号为J107-MGS-10C/5），冷却水采用闭式水冷却，经过与该厂相关技术人员深入交流并经查看历史曲线，该厂机组夏季运行工况闭式水温为27-35，冷油器进口温度为62，冷油器出口温度维持45不变，冷却水调整门开度在20-55%之间变化。板式冷油器运行至今未进行解体检修，运行情况良好，没有出现内漏和外漏情况，冷却效果良好。2.4 华能太仓电厂主机设计参数和我公司相同，主机冷油器为板式冷油器，冷却水采用闭式水冷却，经过与该厂相关技术人员交流，目前主机冷油器运行情况非常好，自投产后从未发生过泄漏等问题，出口油温能控制在润滑油要求的温度，且维护工作量小。3 结论神华国华太仓发电有限公司技术人员针对上述方案一、二、三、四、五