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汽輪機管式冷油器泄漏原因分析與處理
汽輪機管式冷油器泄漏原因分析與處理，管式冷油器是汽輪機潤滑油系統(tǒng)的關鍵設備，倘若管式冷油器在正常運行中發(fā)生泄漏，不僅會造成主機潤滑油壓降低，油系統(tǒng)大量跑油，主油箱油位下降，而且導致主機發(fā)生斷油燒瓦嚴重事故，所以管式冷油器工作性能的好壞直接影響汽輪機的安全穩(wěn)定運行。只有保持管式冷油器穩(wěn)定運行，避免發(fā)生泄漏，認真細致分析管式冷油器出現(xiàn)的故障，提出解決問題的方法及處理對策，才能有效保證潤滑油系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，減少機組事故發(fā)生率，降低機組非停的發(fā)生。
1.概述
發(fā)電廠二期機組采用東方汽輪機廠生產(chǎn)的N300-16.7/537/537-5汽輪機，每臺汽輪機配有兩臺LY-180-2管式冷油器，在整個供油系統(tǒng)中，管式冷油器是必不可少的設備。從軸承、齒輪箱等處產(chǎn)生的熱量都將在管式冷油器中消散，它使系統(tǒng)中的循環(huán)油保持在所需的溫度。
汽輪機管式冷油器性能參數(shù)冷卻油量180t/h；公稱換熱面積：180平方米；冷卻水量336t/h；進口油溫60。C；出口油溫45。C；換熱管材：紫銅。每臺汽輪機配套兩臺管式冷油器正常情況下，一臺運行，另一臺備用。其中7號機、8號機汽輪機管式冷油器多次發(fā)生泄漏，嚴重威脅汽輪機的安全穩(wěn)定運行。
2.管式冷油器存在的問題
投產(chǎn)以來，7號、8號機汽輪機分別泄漏1次、2次、打堵數(shù)量3根。通過查漏及檢查發(fā)現(xiàn)泄漏部位都出現(xiàn)在銅管及脹口上。具體見表1
表1管式冷油器泄漏情況統(tǒng)計
3.泄漏原因分析
汽輪機管式冷油器泄漏，漏入循環(huán)水中的汽輪機油會對環(huán)境和循環(huán)水造成污染，更為嚴重的是，如果監(jiān)視不到位，汽機主油箱油位急劇下降，導致射油器供油不足，潤滑油量短缺，造成斷油燒瓦的嚴重事故的發(fā)生。為了查清管式冷油器泄漏的原因，發(fā)電廠汽機點檢業(yè)對管式冷油器銅管材質(zhì)、檢修工藝、運行方式、汽輪機油質(zhì)等進行了一系列分析。
3.1銅管材質(zhì)
汽輪機管式冷油器使用的銅管金屬成份除銅以外還有鎳和鈷、以及微量錳和鐵，長時間運行，在污染物嚴重循環(huán)水工況下，易產(chǎn)生點蝕，耐磨性能差，導致銅管磨損、腐蝕從而發(fā)生泄漏。
3.2管式冷油器傳熱管分別采用銅管總傳熱系數(shù)和壓力降的計算分析
汽輪機管式冷油器的結(jié)構參數(shù)為：筒體內(nèi)直徑為309mm，長度為1805mm；傳熱管長度為1870mm，間距為15.5mm；折流板間距為97mm，數(shù)量為14塊，厚度為2.5mm。d0=0.012mmdi=0.010mmdm=0.011mm
a、傳熱系數(shù)計算
管側(cè)流通面積：Ai=nxd2ixπ/4=137x0.012x3.14/4=0.01075m2
管側(cè)流速:ui=26370/(Aixρx3600)=26370/(0.01075x1000x3600)=0.68m/s
管側(cè)雷諾數(shù):Rei=dixUixρ/μ=0.01x0.68x1000/80.07x10-5=8492
管內(nèi)對流傳熱系數(shù):ai=0.023x(λ/di)xRei0.8xPr0.4=0.023x(0.535/0.01)x84920.8x5.420.4=3364KcaL/m2.h.節(jié)
殼側(cè)流通面積：A0=hxdx(1-d0/t)=0.0975x0.309x(1-12/15.5)=0.0068m2
殼側(cè)流速：U0=11640/(3600x860x0.0068)=0.55m/s
殼側(cè)雷諾數(shù):Re0=d0xU0xρ/μ=0.012x0.55x860/27.28x10-3=208.1
管外對流傳熱系數(shù):a0=0.23x(λ/d0)xRei0.6xPr1/3xΨ=0.23x(0.11/0.012)x208.10.6x4181/3x1.05=406KcaL/m2.h.
殼側(cè)污垢熱阻：17.6x10-5m2.h.節(jié)/KcaL
管側(cè)污垢熱阻：17.6x10-5m2.h.節(jié)/KcaL
黃銅管的導熱系數(shù)為100kcal/m.節(jié)
總傳熱系數(shù):1/K=d0/(dixai)+Rsixd0/di+bxd0/(dmxλ)+Rs0+1/a0=0.012/(0.01x3364)+0.000176x0.012/0.01+0.001x0.012/(0.011x100)+0.000176+1/406=3.57x10-4+21.1x10-5+1.1x10-5+17.6x10-5+2.46x10-3=0.003215m2.h.節(jié)/KcaLK=311KcaL/m2.h.節(jié)
b、壓力降計算
管側(cè)壓力降
ΣΔPI=(ΔP1+ΔP2)XFIxNSxNP
ΔP1=λx(L/d)xρxU2/2
λ=0.3164/84920.25=0.033
ΔP1=0.033x(1.87/0.01)x1000x0.682/2=1426.7Pa
ΔP2=3xρxU2/2=3x1000x0.682/2=693.6Pa
ΣΔPI=(ΔP1+ΔP2)XFIxNSxNP
=(1426.7+693.6)x1.5x2x1=6360.9Pa=0.006Mpa
殼側(cè)壓力降
ΣΔP0=(ΔP1,+ΔP2I)XFSxNS
ΔP1I=Fxf0xncx（NB+1）xρxU2/2
f0=5.0Re0-0.228=5.0x208.1-0.228=1.48
nc=18
ΔP1,=0.5x1.48x18x（14+1）x860x0.552/2=25988Pa
ΔP2,=NBx(3.5-2xh/D)xρxU2/2
=14x(3.5-2x0.0975/0.309)x860x0.552/2=5224Pa
ΣΔP0=(25988+5224)x1.15x1=35893Pa=0.036MPa
通過計算分析，其總傳熱系數(shù)相差不大，管側(cè)壓力降下降、殼側(cè)壓力降不變，但由于腐蝕銅管泄漏打堵后，直接影響換熱效率，改變管式冷油器的正常工作性能，也是造成管式冷油器泄漏的一個原因。
3.3檢修工藝
每次機組停機檢修中，按正常要求都要對管式冷油器兩端水室及銅管束進行清理，在清理過程中，由于用捅桿制作不佳原因，疏通時劃傷銅管內(nèi)壁，造成銅管應力集中，導致管式冷油器銅管泄漏。
3.4管式冷油器備用方式
張電汽輪機管式冷油器在無泄漏情況下，備用方式是：(1)關閉管式冷油器油側(cè)出、入口門；（2）打開管式冷油器水側(cè)出口門；（3）關閉管式冷油器水側(cè)入口門。
在這種備用方式下，備用管式冷油器中的冷卻水完全與大氣隔絕，水中的溶解氧慢慢被微生物消耗，在為管式冷油器冷卻水中含量較高的硫離子是造成管式冷油器腐蝕泄漏的原因之一。
另外，管式冷油器中的冷卻水停止流動后，冷卻水中的泥沙、水生物、水垢等會沉積并附著在銅管內(nèi)壁，形成疏松沉積物。在沉積部位銅管表面供氧不足，表面的鈍化膜破壞后不能自動修復而形成腐蝕源，造成此部位的電位較未發(fā)生腐蝕的部位低，從而形成了大陰極小陽極的腐蝕電池，并加速了此部位的腐蝕，形成了惡性循環(huán)，使有沉積物的部位很快腐蝕穿孔。管式冷油器停備方式引起的微生物腐蝕及沉積物下腐蝕是管式冷油器泄漏的另一原因。
3.5汽輪機油質(zhì)
為了確定汽輪機油是否對管式冷油器銅管造成腐蝕，對汽輪機油相關項目進行化驗，顆粒度、酸值、水分均在合格范圍，為此確定油質(zhì)不是造成管式冷油器泄漏的原因。
4.防止管式冷油器泄漏的措施
4.1管式冷油器管更換為不銹鋼管
不銹鋼管具有優(yōu)異的抗硫離子腐蝕和抗耐磨性能，并能較好的抗污染，這是銅管所無法比擬的。另外，不銹鋼較銅管還有以下優(yōu)點:
（1）不銹鋼管強度大于銅管，抗沖擊能力強；
（2）不銹鋼管的彈性模量、慣性鉅和振動阻尼均優(yōu)于銅管，在相同條件下其抗拉強度、抗振動特性優(yōu)于銅管；
（3）不銹鋼管抗結(jié)垢能力強，因為污垢層與不銹鋼的熱膨脹系數(shù)差別很大，當受熱時，由于曲率變化不等污垢層會自動脫落。
雖然不銹鋼管導熱系數(shù)比銅管低，但不銹鋼管管壁光潔度好，清潔系數(shù)高，且管壁厚度較銅管薄，所以采用不銹鋼管不會影響管式冷油器的換熱效果。發(fā)電廠1號機主機管式冷油器由原來銅管改為不銹鋼管。
4.2改進管式冷油器的備用方式
當管式冷油器處于備用狀態(tài)時，為了避免在備用管式冷油器銅管內(nèi)積水產(chǎn)生腐蝕速度較快的微生物腐蝕和沉積物腐蝕，對管式冷油器水側(cè)保護要求時：循環(huán)水處于運行狀態(tài)，油側(cè)打開排空氣門微量進行油循環(huán)，切不可只運行油側(cè)，停用水側(cè)，以免造成銅管內(nèi)外壁壓差過大，壓縮銅管變形過大，造成銅管脹口泄漏。
4.3改進檢修工藝
在檢修過程當中，清理銅管時采用高壓水沖洗，避免捅桿清洗時劃傷銅管內(nèi)壁，對不合格銅管脹口進行補脹，以加強脹口的密封強度。
發(fā)電廠二期機組管式冷油器銅管發(fā)生泄漏的主要原因是管式冷油器管材選取不當，且管式冷油器停(備)用方式不恰當。采取有針對性的措施后，問題得到有效控制。在發(fā)電廠中還有較多的管式冷油器，如主機管式冷油器、氫密封油系統(tǒng)管式冷油器、電動給水泵管式冷油器等，冷卻原理和系統(tǒng)結(jié)構與汽輪機管式冷油器相似，本文提到的幾點原因可以作為今后防腐防漏的參考。