大型汽輪機組管式冷油器設計安裝優化

馬洪林

（東方汽輪機有限公司，四川 德陽 618000）

在潤滑油的冷卻系統中，采用冷油器帶走因轉子及軸承摩擦而產生的熱量，從而保證軸承入口油溫達到規定值，確保機組的安全運行。參考電站1 000 MW機組主機潤滑油管式冷油器采用某汽輪機廠制造的U型管式冷油器，在冷油器運行過程中，出現滲漏故障。在實際的檢修過程中發現了導致故障頻發的原因，進而提出相應的技術優化方案，這對冷油器的設計及運行維護有一定的借鑒意義。

1 冷油器工作原理

圖1 冷油器工作原理簡圖

機組正常運行時，冷油器兩臺工作，一臺備用。當冷油器的循環水溫超過設計值，或冷油器管系結垢比較嚴重，導致冷油器的出口油溫超過允許值時，可通過閥門操作，使另一臺冷油器投入運行，以滿足系統要求。當工作冷油器在運行中出現漏水、漏油時，也可通過閥門操作，使備用冷油器投入運行。檢修冷油器時，通過殼體放油口將油放盡，然后進行維護檢修。機組正常運行時，備用冷油器應隨時處于備用狀態。循環水（海水）由進水室進入管系（鈦管）經U型管反向，再經管系返回出水室，由出水口流出冷油器；潤滑油進入冷油器殼體下部，在殼體內呈“蛇”形流動，與管系內循環水進行熱交換，使潤滑油得以冷卻，最后從殼體上部流出冷油器。圖1所示為冷油器工作原理圖。

2 參考電站冷油器問題

參考電站投運一段時間來發現1#機A冷油器滲漏，然后將B冷油器切換到工作狀態，并把A冷油器水室打開進行了檢漏、堵孔處理。1#機停機檢修時，將1#機A冷油器管系抽出檢查。經汽機廠家設計、制造人員與電廠技術、維護人員和電廠領導多次現場檢查和分析討論，認為主要存在以下2個問題：①管系裝反，正確的安裝應是管系最末一級折流板弧邊對著進油口；②由于管系裝反，進油直接沖擊2個流程長度的冷卻管，使其尾部擺動較大并導致摩擦損壞。針對上述問題，研究決定：首先將管系旋轉180°，裝回正確位置，同時隔離、加固U型管擺動較大的部位。本方案有針對性地對U型管的擺動進行了有效的控制，從而消除了因管相互摩擦而導致損壞的現象。

采取以上措施后，經過現場運行反饋，問題得以解決。

3 冷油器設計優化

3.1 T工程冷油器設計背景

T工程為600 MW等級汽輪發電機組，機組設計階段，業主堅持采用管式冷油器，而管式冷油器的設計、生產周期均特別長，項目工期緊，任務急，且600 MW系列無相似參數管式冷油器，無法借用相似設計。在工程開展階段，廠家與設計院、業主在設計聯絡會和電話配合協調中多次說明上述情況。為滿足工程進度，最終三方達成一致，采用“以大代小”方式，以某1 000 MW工程為參考電站（此工程為海水冷卻、鈦管管式冷油器）進行相似設計，因此該工程管式冷油器面積余量高達40%，同時從設計、工藝、生產、工裝、裝配等方面節約了時間，大大縮短了整個冷油器的生產周期，滿足電廠進度要求。

3.2 冷油器優化原因

因參考電站管系裝反，造成進油直接沖擊2個流程長度的冷卻管，使其尾部擺動較大并導致鈦管摩擦損壞。為防止在T工程中發生類似事件，對相似管式冷油器進行了排查和優化。根據項目管理進度，參考電站發生事故時，T工程4臺冷油器已全部發至現場，從綜合管理角度考慮，最終決定現場優化。

3.3 冷油器優化措施

根據參考電站事故原因，采取以下優化措施。

3.3.1 確認管系位置

確認管系是否裝反，正確的安裝應是管系最末一級折流板弧邊對著進油口。若管系裝反，將造成進油直接沖擊2個流程長度的冷卻管，使其尾部擺動較大并導致摩擦損壞。

圖2 優化前冷油器外形圖

3.3.2 為防止尾部擺動，更改冷油器進油口

冷油器進油口尾部向水室方向平移1 184 mm，如圖3所示。原冷油器進油口用δ20 mm厚封板封閉，在新的進油口增加一根DN20 mm聯通管至冷油器尾部，防止尾部出現死區，避免尾部產生擺動。

3.3.3 防止因管摩擦而損壞

保證管系裝回正確位置后，隔離、加固U型管擺動較大部位，有針對性地對U型管的擺動進行有效控制，從而解決因管相互摩擦而導致損壞的問題。

3.4 優化前后冷油器變化對比

圖2和圖3分別為優化前和優化后的冷油器外形圖。

4 結論

采取以上措施后，冷油器面積仍有20%余量，不影響換熱效果，同時避免了冷卻管由于油流沖擊而導致的相互磨損。

圖3 優化后冷油器外形圖

參考文獻：

［1］〔日〕尾花英朗.熱交換器設計手冊［M］.北京：烴加工出版社，1987.

［2］原機械部蘭州石油機械研究所.GB 151—1999管殼式換熱器［S］.北京：中國標準出版社，1999.