内容发布更新时间 : 2024/12/22 17:27:22星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

汽轮机主机冷油器水侧排空气自动装置

1前言

大唐华银株洲火力发电有限公司两台310MW机组，每台机组两台主机立式冷油器，在2014年期间，经常发生冷油器冷却水中断（“落水”）现象，汽轮机润滑油温急剧升高10C°以上，同时汽轮机轴瓦温度也大幅提高10C°以上。其中有一次，汽轮机轴承温度升高到离机组跳闸只差2C°，威胁到汽轮机安全，存在设备损坏的可能。 集控人员处理必须前往就地对汽轮机冷油器进行水侧排空气，处理时间需要20分钟，人工操作速度慢，对机组安全不利。 发生冷油器冷却水中断（“落水”），油温波动较大，处理前后油温升高降低速度快，幅度大，汽轮机轴承在短时间内需要经过交变热应力冲击，对机组设备寿命有一定的损伤。“汽轮机主机冷油器水侧排空气自动装置”已经注册国家专利。

2.1汽轮机主机冷油器冷却原理分析

汽轮机主机冷油器冷却水进口压力0.022 MPA，出口压力-0.02MPA。冷油器高度3M，其利用差压形成虹吸流动冷却。

（空一行）

图2-1主机冷油器规范

冷油器 数量 冷却面积 冷却油量 冷却水量 进口油温 出口油温 冷却水温

型号 台 ㎡ Kg/h Kg/h ℃ ℃ ℃

YL-206 2 206 158000 375 65 45 33

文献来源：大唐华银株洲发电有限公司《310MW机组汽机辅机规程》

虹吸（syphonage）：是利用液面高度差的作用力现象，将液体充满一根倒U形的管状结构内后，将开口高的一端置于装满液体的容器中，容器内的液体会持续通过虹吸管从开口于更低的位置流出。虹吸原理主要是因为水的内聚力：相同分子之间有相互吸引的力量.水分子的内聚力很大,在20 MPa以上。

主机立式冷油器利用虹吸原理优点是：①不需要较高的冷却水进口压力就可以形成冷却流动，节约了厂用电。②冷却水压力低于油压。防止了冷油器冷却管发生破裂时，冷却水不会进入油侧，起到保护汽轮机润滑轴承作用。

主机立式冷油器利用虹吸原理缺点是：①虹吸流动中，在U形的管状结构内受热产生一定量的气体释放（25C°水加热就会产生气泡），当水流速慢的时候，在受热以后容易积聚空气形成气塞，水流中断。②虹吸流动中，在U形的管状形成的气体，受到水的浮力作用，很难向下排挤释放。因此必须关闭出口门，在U形的管上部排除空气，溢出水后，方可以恢复虹吸流动。

2.2汽轮机主机冷油器冷却水中断问题分析 2.2.1影响虹吸压差外部原因：

冷却水水源来自循环水泵（0.06MPA压力）经过滤网、冷油器供水泵（一般是停运，保持进出水门常开）、管路，送至冷油器中冷却水管。其压力降低至0.04MPA，在进水至冷却管上部（相当于U型管的顶部）压力降至0.02MPA，冷却水出口接到虹吸经（循环水回水

管上）-0.02MPA。计算出虹吸压差为0.04MPA。问题在于在冷却器上部至排水口中间冷却水管束还要形成管阻，因此虹吸压差低于为0.04MPA。虹吸压差是比较小的。其中滤网清洁程度可以导致冷却水的压力下降，此外在冬季，南方电厂一般将循环水泵电机进行改极，降低循环水流量达到节约厂用电目的，同时也会导致虹吸压差变小。

图2.2 汽轮机主机冷油器冷却水流程图

2.2.2影响虹吸压差内部原因：

一方面是汽轮机主机冷油器供水泵长期处于停运，在管内水流作用下，将泵格兰处空气携带，另一方面是主机冷油器冷却水在受热后释放水中气体，两因素产生的空气就会积聚在U型管顶部，U型管顶部是转向室，在水与空气重力作用下，转向室内就形成了气水分层（也就不充满的状态）。虹吸压差变小加上冷却水中空气携带以及受热产生的空气，将会在U型顶部空气长时间积聚，就会形成空气塞，隔断前后冷却水，造成虹吸破坏，引起冷油器冷却水中断。 2.2.3虹吸破坏导致主机冷油器冷却水中断的危害：

1) 虹吸破坏处理难点：一旦发生虹吸破坏，通过提高冷却水进口压力，还无法排走空气。

原因是：在虹吸破坏时，从U型管顶部至下到循环水回水管道全部是空气（上图：红色虚线部分就是空气区域），因为这一段冷却水受重力作用下，向低点自然流入回水管。故有些严重情况是通过增开循环水泵、供水泵也无法恢复冷却水正常流动。

2) 处置虹吸破坏必须关闭冷油器冷却水出口门，就地开启排空气门，当空气排完后，出现

溢水，虹吸流动方可以从新建立。人工操作处理时间过长对机组安全不利。 3) 主机冷油器冷却水中断原因客观存在，虽然可以通过人工操作得到处置，但是问题在于，

经常发生虹吸破坏、而且处理时间长、需要人工操作这就是需要，主机冷油器冷却水中断引起汽轮机轴瓦温度高威胁汽轮机安全。

3.1解决主机冷油器冷却水中断的优化改进：

通过创新设计研究出一种“汽轮机主机冷油器水侧排空气自动装置”

3.1.1设计方案

1) 将排空气管延伸接入冷油器的冷却水出

口门后。

2) 在排空气管上增加一个隔离阀，称为“排

空气至虹吸井手动门”②。

3) 在排空气门①与“排空气至虹吸井手动门”

之间排空气管，接上一个“排水阀”③排

地沟。

①

②

③

3.1.2.设计原理和使用方法：

1) 第一使用方法：“排空气总门”和“排空

气至虹吸井手动门”保持长期开启，排水阀常闭。可以实现在运行中连续排出空气。避免经常发生虹吸破坏提高冷油器稳定性。

（注：设计原理：在同样压差下，管径小的管道流速高于管径大的管道。空气与水在重力差的作用下，空气浮

阀门说明： ① 排空气总门

② 排空气至虹吸井手动门 ③ 排水阀

在水上面，受热后物理性能向上原理，因此空气将沿着新管路快速连续排出。）

第二使用方法：“排空气总门”和“排空气至虹吸井手动门”保持长期开启，排水阀常闭。在发生冷油器冷却水虹吸破坏情况下，只要进行一个操作：远方关闭冷油器冷却水出口门。空气迅速排出至虹吸井。提高处理速度，不需要人工就地处理。

（注：设计原理：通过模仿人工操作，利用虹吸井负压排空气，压差更大，比较原来开启排空气阀排大气的效果要更快，而且自动完成。）

2) 第三使用方法：设置有排水阀是在冷油器发生泄漏时，通过排水检查油花使用，也可以

作为检查和判断“排空气总门”和“排空气至虹吸井手动门”，是否开关严密性到位。

创新新型设计总结：成本费用低，功能上考虑了故障前的维护，同时对事故处理起到快速控制，防止油温急剧上升，保护了汽轮机主机安全。 3.3效果：

实施新型设计，在大唐华银株洲火力发电有限公司的两台310MW机组，每台机组两台主机立式冷油器上安装了自动排空气装置，2015年全年没有再发生过冷油器断水（落水）问题，从使用情况来看，比预计的效果更好，运行人员操作更加便捷、设备稳定性得到提高。 汽轮机主机冷油器水侧排空气自动装置设计属于原创，设计全面，效果明显，理论原理清晰，具有很好的实用性。

结论：实施新型设计，在大唐华银株洲火力发电有限公司的两台310MW机组，每台机

组两台主机立式冷油器上安装了自动排空气装置，2015年全年没有再发生过冷油器断水（落水）问题，从使用情况来看，比预计的效果更好，运行人员操作更加便捷、设备稳定性得到