談曜

(廣州恒運熱電(D)廠有限責任公司，廣東 廣州 510660)

0 引言

廣州恒運熱電(D)廠有限責任公司(以下簡稱恒運熱電公司)300 MW機組鍋爐為自然循環(huán)汽包爐，給水系統(tǒng)配置2臺50%容量的汽動給水泵和1臺35%容量的電動給水泵，機組在正常運行時汽動給水泵保持連續(xù)運行，電動給水泵在備用狀態(tài)。在機組啟動和停運時，汽動給水泵事故跳閘和檢修期間使用電動給水泵為鍋爐上水，以維持正常的汽包水位?？梢婋妱咏o水泵是電廠重要的輔機，它的正常運行直接關系到發(fā)電機組的安全和穩(wěn)定。自投產以來，當電動給水泵運行時，因工作油溫異常升高導致電動給水泵跳閘的次數很多，因此，電廠對電動給水泵工作油冷油器冷卻水系統(tǒng)進行了改造，徹底解決了這個問題，保證了發(fā)電機組的安全和穩(wěn)定運行。

1 電動給水泵工作油溫升高的原因

恒運熱電公司電動給水泵驅動方式為電動機通過調速型液力偶合器驅動給水泵運行。調速型液力偶合器主要由泵輪、渦輪和勺管室等組成。當主動軸帶動泵輪旋轉時，在泵輪內葉片及腔的共同作用下，工作油將獲得能量并在離心力的作用下被送到泵輪外圓周側，形成高速的油流，泵輪外圓周側的高速油流又以徑向相對速度與泵輪出口的圓周速度組成合速度，沖入渦輪的進口徑向流道，沿著渦輪的徑向流道通過油流動量矩的變化而推動渦輪旋轉。在油流至渦輪出口處，又以其徑向相對速度與渦輪出口處的圓周速度組成合速度，流入泵輪的徑向流道并在泵輪中重新獲得能量。如此周而復始的重復，形成工作油在泵輪和渦輪中的循環(huán)流動圓。由此可見，泵輪把輸入的機械功轉換為油的動能，而渦輪則把油的動能轉換成為輸出的機械功，從而實現動力的傳遞。

液力偶合器在運轉中，其泵輪轉速一定要稍大于渦輪的轉速，才能形成循環(huán)流動圓，泵輪出口油壓才能高于渦輪入口油壓，從而完成扭矩的傳遞。泵輪和渦輪轉速存在著一定的差值，稱為速度滑差。調速型液力偶合器在調速工作過程中不可避免地會存在滑差損失，這一損失最終將全部轉化為熱量，這些熱量一部分通過液力偶合器零件向周圍空氣散發(fā)，但大部分加熱了工作液體，這是電動給水泵運行時工作油溫升高的根本原因。

2 電動給水泵工作油冷油器易堵塞的原因

恒運熱電公司電動給水泵工作油冷油器采用管殼式換熱器，型號為LY－64，水走管程，油走殼程，是一個管外一程、管內二程的熱交換器(如圖1所示)。管外空間工作油和管內空間流動的冷卻水進行熱量交換，以達到降低油溫之目的。冷油器冷卻水源取自電廠開式水系統(tǒng)，開式水源為珠江水，由于電廠處在居民生活區(qū)下游，珠江水中的塑料袋很多，這些塑料袋帶有一定的吸附性，很容易吸附在管板上，同時為了滿足換熱面積的需求，冷油器水側銅管內徑較小(約為10 mm)，不易通過塑料袋這類垃圾，所以，冷油器水側銅管經常堵塞。檢修人員每次清洗冷油器時，拆開封蓋檢查會發(fā)現大部分冷卻水管路被縮卷成像紅酒瓶木塞一樣的塑料袋堵塞(如圖1所示)，在冷卻水進水側形成了堵塞區(qū)。

3 電動給水泵工作油冷油器堵塞帶來的問題

在工程計算中，管殼式換熱器一般采用如下的傳熱方程式:

圖1 冷油器示意簡圖

式中:Q為熱負荷，W;K為整個傳熱面上的平均傳熱系數，W/(m2·℃);A為傳熱面積，m2;Δtm為2種流體之間的平均溫差，℃。

電動給水泵工作油冷油器冷卻水某一管路若完全堵塞，相當于減少了冷油器的傳熱面積A;某一管路部分堵塞，該管路中冷卻水流速在管口處節(jié)流后，管內流動時流速減慢并且水中的泥沙容易沉積結垢，導致傳熱系數K下降，在電動給水泵緊急啟動時或正常運行時使冷油器冷卻效果惡化，換熱器平均溫差Δtm隨之下降。若 K，A，Δtm下降，根據傳熱方程式的計算結果，換熱器熱負荷Q也隨之下降，水側吸收的熱量小于油側放出的熱量，工作油所含熱量越來越多，引起工作油溫失控上升至高限，導致電動給水泵升速受限或工作油溫高事故跳閘，引起汽包水位事故，給電廠的安全穩(wěn)定運行帶來極大的威脅。

4 解決方法

(1)在電動給水泵工作油冷油器中加裝反沖洗管道。根據每次清洗冷油器時檢查的結果，發(fā)現垃圾都集中在冷卻器進水側。如果能夠改變水流方向，進水側變?yōu)槌鏊畟龋敲蠢苋菀妆荒嫦蛄鲃拥乃疀_走。因此，恒運熱電公司決定在現有冷卻水管道和閥門的基礎上加裝反沖洗管道和反沖洗門。在電動給水泵連續(xù)運行期間，如果工作油溫不斷升高，會影響機組負荷率和鍋爐汽包水位，就地將冷油器轉為反沖洗狀態(tài)，進水側變?yōu)槌鏊畟?，冷油器原進水側堵塞的垃圾即被沖走。這樣，冷油器冷卻水量增加了，同時，堵塞的管道通暢后，傳熱面積也增加了，工作油溫又恢復至正常范圍內。

(2)在工作油冷油器進水側加裝一個電動門。電動給水泵在備用狀態(tài)時，電動門在關閉狀態(tài)，冷油器不通水，這樣冷油器就不會被水中的垃圾堵塞了。增加熱工邏輯，當有電動給水泵啟動信號時，冷油器進水側電動門接受到電動給水泵啟動信號，馬上聯(lián)開，工作油冷油器通水，此時工作油冷油器相當于在剛清洗過的狀態(tài)下運行，冷卻效果能很好地滿足降低工作油溫的要求。同時在電動門加裝1個旁路手動門，在電動門機械故障無法打開時使用。

改造前、后冷卻器進水系統(tǒng)如圖2、圖3所示。

5 改造后的效果

電動給水泵工作油冷油器冷卻水系統(tǒng)進行改造后，機組緊急啟動電動給水泵運行時，冷油器入口工作油溫可以控制在90～100℃(冷油器入口工作油溫高停機值為130℃)，再也沒有發(fā)生過因工作油溫超限導致泵跳閘的事故。電動給水泵在長期運行期間，運用反沖洗管道，在正常狀態(tài)和反沖洗狀態(tài)之間切換一次，冷油器入口工作油溫下降8～10℃，很容易控制工作油溫在正常范圍內。

6 結論

通過在工作油冷油器原冷卻水系統(tǒng)上加裝冷卻水進水電動門和反沖洗管道及反沖洗門的方法，以較少的投資徹底解決了電動給水泵緊急啟動和長期運行時工作油溫超限引起電動給水泵跳閘的問題，運行結果表明，改造是成功的且非常巧妙，這種改造方法可供其他電廠借鑒和參考。

［1］楊世銘.傳熱學［M］.2版.北京:高等教育出版社，1987:357－378.

［2］史美中，王中錚.熱交換器原理與設計［M］.4版.南京:東南大學出版社，2009:7－9.

［3］李前宇，毛永清.調速型液力耦合器工作油溫特性分析與應用［J］.電站系統(tǒng)工程，2009(3):39－40.