汽轮发电机组润滑油冷却器节能改造

王玉绵

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

摘 要：汽轮发电机组运行中，要求润滑油油温保持在35 ℃～45 ℃以保证轴承润滑和冷却，冷油器作为油冷却设备其工作效果至关重要。影响冷油器冷却效果的因素是多方面的，冷油器清洁程度、冷却面积、冷却水量、冷却水温等均会影响油温，此次改造通过对设备运行中存在的问题进行分析、查找原因，确定主要影响因素，并针对问题所在制定解决方案，有效解决了油温高无法调节的问题，保证了汽轮发电机设备的安全运行，同时减少了工业新水的使用，效益明显。

关键词：汽轮发电机 润滑油油温 冷油器 冷却水 节能降耗

中图分类号：TK26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（c）-0029-02

1 设备现状分析

润滑油系统的任务是可靠地向机组各轴承、盘车装置提供合格的润滑/冷却用油，其作用有两个：一个是润滑，一个是冷却。机组运行中，润滑油在轴与轴承的间隙形成油膜，支撑转子在轴承中高速旋转，同时带走轴承摩擦产生的热量和轴传递来的热量。汽轮发电机的润滑油油温要求控制在35 ℃～45 ℃范围内，最佳温度为38 ℃左右。润滑油冷却系统的关键设备为冷油器，冷油器是对轴承回油进行冷却，使用中保持在工作油温的设备。

6 MW汽轮发电机组的工作介质是高温蒸汽，润滑油需要带走的热量较多。润滑系统配置面积为12.5 m2油冷器2台，管束为14 mm×1 mm铜管，每当夏季气温高时，环水温度升高，冷油器换热效果受到影响，润滑油油温总在42 ℃～45 ℃左右，不得不在冷却水中补充工业新水，降低冷却水温度，使润滑油油温降低到40 ℃左右，以保证机组的相对安全运行。

2 技术可行性论证

影响润滑油油温的因素主要是冷却水和冷油器，具体如下。

（1）冷却水流量：冷却水量越大，进行换热越充分，油温越易于调节。

（2）冷却水温度：冷却水温度越低，所需水量越少，冷油器进口阀门开度越小，油温越易于调节。

（3）冷油器换热面积：换热面积越大，换热效果越好。

（4）冷油器清洁程度：冷却水管表面结垢，影响润滑油冷却效果。

针对影响润滑油油温的几个因素进行分析，确定1#F润滑油冷却系统改造的具体措施，其中增加冷却水流量，要求改变循环水泵的能力，这是不现实的，但加大冷油器的用水量，是可行的。因此制定如下具体改造方案。

（1）更换冷油器，加大冷却面积，加大进、出水口直径，提高换热效率。

（2）优化工艺布置，改变冷油器油路连接方式，便于冷油器的在线切换，改造进、出水管道，增加电动调节阀，便于及时进行油温调节。

3 方案的实施及技术关键

3.1 确定冷油器冷却面积

运行中机组轴承的最佳润滑油油温应为38 ℃左右，过高或过低均会使油膜处于不良的工作状态，引起机组振动或轴瓦烧坏事故。原1#汽轮发电机组润滑油系统配备2台冷却面积为12.5 m2的冷油器，卧式布置。每到夏季水温高于30 ℃时，2台冷油器同时投用也只能使油温维持在40 ℃左右，一旦铜管有堵塞或水温升高，则只能在冷却水中加入大量工业新水，以降低水温，保证油温，新水补充量平均为10 t/h左右，年需要补水量为36 000 t（每年夏季补水5个月）左右，水池中多余的水通过溢流排走，造成大量的水资源浪费。

通过计算，所需冷却面积为25 m2，考虑一定的裕量，决定采用冷却面积为30 m2，并以此为依据通过设备招标。

3.2 改进油循环方式和油路连接方式

原冷油器组结构如图1所示，进、出油管上分别安装截止阀进行控制，油在冷油器壳体的流动如箭头所示，与管内水的热交换接触不充分；当冷油器需要进行切换时，需两人操作，同时打开备用冷油器的进、出口阀门，然后同时关闭原冷油器进、出口阀门，操作时要尽量保持同步、缓慢开启和关闭，操作不当会影响润滑油压和油量，甚至造成供油中断，从而导致机组事故。

此次改造后冷油器组结构如图2所示，冷油器油路采用三通换向阀连接，两三通换向阀由连杆组合成一体，油流通过三通换向阀控制进入冷油器后，经过导向板改变流动方向绕冷却水管束环流，最后由出油口流出，如箭头所示，热交换充分，大大提高了热交换效率；当冷油器需要进行切换时，只需一人缓慢旋转三通换向阀连杆，两三通换向阀阀芯即可同时转动切向另一侧，实现冷油器的在线切换，不会影响润滑油流量，当需要两组冷油器同时投运时，把三通换向阀置于中间位置即可，操作简单、方便、安全。

另外，在冷却器进水母管上安装一DN100电动调节阀。操作人员可以根据油温变化在操作室及时进行水量调节，保证油温在要求范围之内。

4 运行情况

上述系统改造方案，在1#F中修时予以实施，进行了冷油器更换和油、水管道改造，并投入使用。

经过观察，运行情况良好，效果显著。冷油器运行一组，用进水阀门调节水量来冷却润滑油，进水电动调节阀开度在30%～70%，润滑油温即可维持在38 ℃左右，并且不需要在环水中补充工业新水，大大节约了水资源。润滑油温度的可靠调节和持续稳定，减少了职工操作，保证了机组安全运行，消除了重大隐患（见表1）。

5 效益分析

改造后，不再需要每小时约10 t/h的新水补充，按夏季补水时间5个月，工业新水4元/t计算，则：

年可节约工业水：10 t/h×24 h/d×5 m×30 d/m=

36 000 t。

年节水效益为：36 000 t×4元/t=14.4万元。

参看文献

[1] 山西省电力工业局编.汽轮机设备检修[M].中国电力出版社，1997：50-58.

[2] 张伟.电站冷油器的运行分析与强化传热研究[J].山东电力技术，2003（5）：99-101.

[3] 王寅华.一种冷油器的精确计算方法[J].科技资讯，2008

（23）：88.