張雷

熱電

25 MW汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化改造的實(shí)踐

張雷

（山東鋼鐵集團(tuán)萊蕪分公司能源動力廠，山東萊蕪271126）

分析了萊鋼25 MW汽輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中暴露出的設(shè)備問題和缺陷，通過對電控油站改造、高低位油箱設(shè)計安裝和潤滑油冷油器改造等系統(tǒng)優(yōu)化提升，機(jī)組運(yùn)行更加安全穩(wěn)定，解決了調(diào)速系統(tǒng)部穩(wěn)定、負(fù)荷波動大、油溫超標(biāo)、電液轉(zhuǎn)換器堵塞和潤滑系統(tǒng)不可靠的問題，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

系統(tǒng)波動；油污染；優(yōu)化；實(shí)踐

1 機(jī)組概況

萊鋼能源動力廠汽機(jī)車間3#25 MW發(fā)電機(jī)為QF-25-2型發(fā)電機(jī)，其參數(shù)為:發(fā)電量2.5萬kWh,頻率50Hz；其原動機(jī)型號為：c25-3.43/0.981-11型單缸、沖動、單抽凝汽式汽輪機(jī)（南京汽輪機(jī)廠生產(chǎn)），額定功率為25 MW，額定轉(zhuǎn)速為3000 r/min。機(jī)組額定工業(yè)抽汽量為60 t/h，于2006年9月安裝運(yùn)行。

2 機(jī)組存在的缺陷

3#25 MW汽輪發(fā)電機(jī)組自2006年9月投產(chǎn)以來，因原設(shè)計缺陷和長周期高負(fù)荷運(yùn)行，逐步暴露出調(diào)速系統(tǒng)不穩(wěn)定、負(fù)荷波動大、油溫超標(biāo)、電液轉(zhuǎn)換器堵塞、潤滑系統(tǒng)不可靠等問題，在2011年2月14日廠用電中斷時曾發(fā)生軸瓦磨損停機(jī)檢修22天的事故。

2.1 電控油站缺陷

電控油站負(fù)責(zé)為機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)供油，由電控油泵加壓后的潤滑油壓至4 MPa，向高壓和中壓油動機(jī)的電液轉(zhuǎn)換器提供壓力油，為電磁閥滑閥動作提供動力，并將閥位變化反饋到505E控制系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)調(diào)速汽門的開度。

原電控油站（圖1）在設(shè)計及使用中主要存在以下缺陷：

圖1 改造前電控油站

2.1.1 油泵采用埋入式，聯(lián)軸器為尼龍材質(zhì)，磨損產(chǎn)生的碎屑散入油箱，污染油質(zhì)。

2.1.2 油箱是普通碳鋼材質(zhì)，易被氧化腐蝕，污染油質(zhì)，堵塞電液轉(zhuǎn)換器，造成調(diào)速系統(tǒng)失靈。

2.1.3 油泵額定壓力低，且油壓調(diào)整靈敏度過高，無蓄能器，濾油器及油泵切換時，易造成油壓波動。

2.2 油系統(tǒng)安全缺陷

直流油泵為發(fā)電機(jī)的保護(hù)油泵，在廠用電中斷時，直流油泵開啟完成機(jī)組的安全停機(jī)過程。如遇到直流油泵不能正常開啟，會造成嚴(yán)重的設(shè)備事故。2011年2月14日，因發(fā)生廠用電中斷，在停機(jī)過程中直流油泵無法開啟，造成機(jī)組軸瓦巴氏合金燒損、軸頸劃傷、汽封磨損的設(shè)備事故，停機(jī)檢修22天，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。

為了保證發(fā)電機(jī)組在事故狀態(tài)下能安全停機(jī)，需要增加一套油系統(tǒng)安全裝置。該裝置在直流油泵因故障不能開啟的時候，能夠提供整個停機(jī)過程所需的油潤滑。

2.3 潤滑油冷油器缺陷

發(fā)電機(jī)潤滑油冷油器為YL-40型立式冷油器（圖2），冷卻面積為40 m2。當(dāng)夏季循環(huán)水溫度達(dá)到32益時,兩臺冷油器并聯(lián)運(yùn)行也不能滿足要求（最高油溫度達(dá)到48益，工藝要求35~45益），更無法實(shí)現(xiàn)冷油器的切換，給機(jī)組安全運(yùn)行帶來隱患。

圖2 原立式冷油器

3 機(jī)組優(yōu)化升級改造

3.1 電控油站的改造

針對原電控油站存在的缺陷，我們在對新油站（圖3）進(jìn)行設(shè)計時進(jìn)行了下述改造：

3.1.1 油泵由內(nèi)置式改為外置式，避免因尼龍柱銷磨損對油質(zhì)的污染。

3.1.2 油箱及油管路全部采用不銹鋼材質(zhì)，減少因氧化腐蝕對油質(zhì)的污染。

3.1.3 提高油泵的額定壓力，增加兩個調(diào)壓閥，油壓由油泵自身調(diào)節(jié)改為油泵和調(diào)壓閥兩級調(diào)節(jié)，提高調(diào)整精度。

3.1.4 增加兩個蓄能器，實(shí)現(xiàn)油壓在線補(bǔ)償，保證油壓穩(wěn)定。

圖3 改造后電控油站

3.2 油系統(tǒng)安全技術(shù)改造

直流油泵是機(jī)組在廠用電中斷時唯一的潤滑油系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備，但是其無法保證事故停機(jī)時100%的開啟。為了進(jìn)一步增加油系統(tǒng)的安全性，需設(shè)計安裝一套高位油箱裝置。

高位油箱在直流油泵故障時靠高差的重力勢能給機(jī)組供給潤滑油，起到對軸瓦潤滑冷卻的作用，防止軸瓦燒損。正常狀態(tài)下，潤滑油經(jīng)限流孔板進(jìn)入高位油箱，然后經(jīng)高位溢流管回流至油箱，以保證高位油箱潤滑油的置換。事故狀態(tài)下，高位油箱中的潤滑油經(jīng)單向閥，回流至軸承，潤滑軸承。

機(jī)組在設(shè)計時，僅考慮直流油泵為事故停機(jī)時的潤滑油保障設(shè)備，機(jī)組油箱設(shè)計時沒有考慮高位油箱安裝，其容積不夠。通過對事故停機(jī)時的潤滑油壓、潤滑油量和機(jī)組惰走時間進(jìn)行分析計算，設(shè)計安裝1500 L的高位油箱（圖4）。經(jīng)試驗(yàn)，高位油箱能為機(jī)組提供10 min的潤滑油供應(yīng)，能滿足機(jī)組停機(jī)需要。根據(jù)高位油箱和主油箱容積設(shè)計低位油箱（圖5），滿足系統(tǒng)回油需要，并利用一臺小型濾油機(jī)將低位油箱和油箱串聯(lián)在一起。

圖4 安裝的高位油箱

圖5 增設(shè)的低位油箱

3.3 潤滑油冷油器改造

針對潤滑油冷油器存在的冷卻效果差的問題，通過進(jìn)一步計算分析潤滑油的流量、回油溫度、冷卻水的水溫及夏季最高氣溫的影響等多方面的數(shù)據(jù)。設(shè)計選取冷卻面積68 m2、橫列式結(jié)構(gòu)、型號為L6-16/68F的冷油器（圖6）。冷卻面積比立式增加70%，橫列式結(jié)構(gòu)，降低了循環(huán)冷卻水的壓降，提高冷卻效果。

圖6 新設(shè)計的橫列式冷油器

4 改造后的效果

25 MW汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)提升優(yōu)化改造后，機(jī)組運(yùn)行更加安全穩(wěn)定，故障率明顯減低，達(dá)到了預(yù)期的目的：

4.1 消除了電控油壓波動，提升了電控油品質(zhì)，解決了電液轉(zhuǎn)換器的污堵故障，調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、負(fù)荷無波動。

4.2 安裝高位油箱，保障了機(jī)組事故狀態(tài)下安全停機(jī)的需要。

4.3 冷油器改造后，解決了高溫天氣油溫超標(biāo)的問題，滿足了機(jī)組的潤滑要求。

5 改造后的效益分析

25 MW汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)提升優(yōu)化改造后，達(dá)到了既定目標(biāo)，較好的解決了汽輪發(fā)電機(jī)組電控油系統(tǒng)不穩(wěn)定運(yùn)行狀況，顯著提高機(jī)組長時間大負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行的能力，確保了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

25 MW汽輪發(fā)電機(jī)組改造后，系統(tǒng)穩(wěn)定性顯著提高，機(jī)組由原來的2個月定修一次（96h），改為每半年定修一次，年減少停機(jī)時間384 h，提升了發(fā)電量。電液轉(zhuǎn)換器由原來的每次定修更換，到改造運(yùn)行至今還未更換過。減少了機(jī)組的啟停機(jī)次數(shù)，延長了機(jī)組的使用壽命，節(jié)省了機(jī)組啟停時的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。經(jīng)計算，每年可帶來200余萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

5.2 社會效益

25 MW發(fā)電機(jī)系統(tǒng)提升優(yōu)化改造，保證了機(jī)組運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，增加了發(fā)電量，取得了較好的效果。本次系統(tǒng)提升優(yōu)化改造，提升了技術(shù)人員的水平，并為今后類似技術(shù)問題的處理積累了經(jīng)驗(yàn)，具有較好的社會效益。

Practice of Optimization Upgrading of 25 MW Steam-turbine Generator Unit

Zhang Lei
（The Power Plant of Laiwu Steel of Shandong Iron and Steel Group,Laiwu,Shandong 271126,China)

Problems and faults emerged during operation of the 25MW steam-turbine generators of Laiwu Steel were analyzed.Through optimization upgrading of the electric-con原trolled oil station,design and installation of upper and lower oil tanks and lubricants cooler, the generating unit operates more safely and stably,solving various problems such as instabil原ity of speed adjustment system,load fluctuations,over-standard oil temperature,clogging of electro-hydraulic converter and unreliable lubrication system and achieving good economic and social benefits.

system fluctuation;oil contamination;optimization;practice

TM611

B

1006-6764（2013）10-0034-03

2013－05－22

張雷（1979-），男，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事熱力設(shè)備管理和技術(shù)工作。