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汽機冷油器/并聯(lián)串聯(lián)管式冷油器問題分析與改進措施
汽機冷油器/并聯(lián)串聯(lián)管式冷油器問題分析與改進措施，針對發(fā)電廠汽輪機冷油器存在的切換困難和回水室管板漏油的問題，分析了產生問題的原因，提出并實施了若干技術措施，例如改進冷油器換向閥的切換手柄和閥桿連接銷、加裝冷油器放氣隔離閥和采用異型的密封圈來密封冷油器回水室管板等，成功解決了冷油器運行中的切換困難和回水室管板漏油的問題，滿足了汽輪機冷油器長期安全運行的要求。
汽輪機冷油器的作用是冷卻潤滑油，在汽輪發(fā)電機機組運行過程中，汽機冷油器能保持軸承的進口溫度處在正常范圍內。發(fā)電有限公司300MW和600MW機組主機閏滑油冷油器在運行中頻繁出現冷油器回水室管板漏油、在切換過程中出現因切換手柄與閥桿連接銷斷裂而導致冷油器切換操作失敗的共性缺陷。為此，分析了導致冷油器故障頻發(fā)的原因，提出了相應的技術改進措施，對冷油器的運行維護和設計制造有-定的借鑒意義。
管式冷油器設備結構發(fā)電有限公司1、2號300MW機組和5、6號600MW機組汽輪機由上海汽輪機廠生產，主機閏滑油冷油器是該廠的配套產品，為雙聯(lián)管式冷油器，立式布置，通過換向閥進行切換，充油閥使備用冷油器始終充滿油，可避免換向時軸承閏滑油瞬時中斷。汽機冷油器由殼體、水室、回流室、管束、進水管板、回流管板等組成。管束兩端的管板(進水管板和回流管板)與殼體間采用的是O型圈密封，在回流管板外圓上有一個密封襯墊。換向閥由三通閥體、上下閥蓋、半圓閥芯、閥桿、手柄、手輪、閥桿襯套、閥桿襯套與閥蓋的密封件等構成(見圖1)。
2汽輪機冷油器存在問題的原因分析及改進措施
2．1雙聯(lián)汽輪機冷油器切換困難的原因分析及改進措施
安裝于2臺冷油器之間的主機冷油器換向閥供切換之用。在管式冷油器切換前，打開充油閥向備用冷油器充油，通過回油管路上的觀察窗觀察是否有油流動，驗證其已充滿之后，操作換向閥實現汽機冷油器切換。但運行人員按照上述步驟操作，卻未能實現主機并聯(lián)串聯(lián)管式冷油器切換操作。
根據操作原理，打開充油閥向備用冷油器充油，在驗證其已充滿之后，關閉備用冷油器放氣管道上的隔離閥，使備用冷油器內的油壓增加到接近運行冷油器的油壓，以實現換向閥操作的無差壓切換。但檢查系統(tǒng)后發(fā)現，管式冷油器回油箱的管道上沒有安裝放氣隔離閥。這樣當打開充油閥向備用冷油器充油時，在流油動壓的作用下，運行冷油器與備用冷油器之間有較大的動壓差作用在換向閥上，增加了實現切換操作的阻力矩，導致切換操作的失敗。
在2臺管式冷油器放氣管路上加裝放氣隔離閥，加裝后解決了運行中冷油器切換困難的問題。
2．2切換手柄與閥桿連接銷斷裂的原因分析及改進措施
分析主機并聯(lián)串聯(lián)管式冷油器在切換時，因切換手柄與閥桿連接銷斷裂導致操作失敗的原因，主要有兩個方面的因素:在切換前由于備用冷油器充油的流速較大，導致在工作冷油器和備用冷油器之間存在較大的壓差，切換過程需克服的外力增加;切換手柄與閥桿連接銷的強度低于切換手柄的轉動力矩，導致銷子剪斷。
改進措施:手柄與閥桿的連接銷增大直徑。在汽機冷油器切換時，觀察到備用汽機冷油器放氣觀察窗有油流出后關閉放氣隔離閥，使汽機冷油器切換變得容易。
2．3管式冷油器回水室管板漏油
管式冷油器回流室密封原理:汽機冷油器回流室和冷油器殼體之間采用密封襯墊———銅墊床，將上面的油室和下面的水室分隔開來。銅墊床水平中分面對稱分布，在銅墊床的上下各配置一個O型密封圈，起到上封油、下封水的作用。油側密封靠O型密封圈的兩側面密封，內側密封管束，外側密封殼體(見圖2)。
圖2原回水室管板密封形式
以1、2號機主機冷油器為例，回流室底部管板密封面的高度為13mm，銅墊床由于其凸肩的限制，進入管板密封面的大深度為3．25mm，O型密封圈規(guī)格為φ595×6，因此總密封起始高度為9．25mm，意味著徑向有3．75mm的空隙，這說明銅墊床只起到對密封圈的限位作用，不能起到密封的作用，正常運行時靠油壓將O型密封圈與銅墊床貼緊。
這樣的密封設計有它的優(yōu)點:當單側發(fā)生滲漏時不會發(fā)生油水竄流，如油側發(fā)生滲漏時，油就會通過O型密封圈的1個或2個側面從銅墊床的上側向外滲漏。但是該密封設計也有其缺點:由于橡膠的熱脹冷縮性，尤其在機組啟動、停運、氣溫變化明顯時，泄漏缺陷發(fā)生更加頻繁。
在汽機冷油器抽芯及吊裝過程中，管束與冷油器殼體要同心，這點很重要，否則不僅會導致管束與殼體碰擦出拉痕，而且還會造成管束與殼體兩側間隙不等;這兩個因素都將導致O型密封圈密封不嚴而漏油，尤其在溫差大的工況下更容易發(fā)生。5號機組在檢修中發(fā)現有0．3mm左右偏心，但要調整過來極為困難。同時因為底部端蓋安裝位置狹窄，所以更換O型密封圈、安裝端蓋不方便，O型密封圈在被銅墊床擠入時，O型密封圈邊緣往往會產生破損，并且無法檢查。廠家提供的5號機組主機冷油器回水室O型密封圈φ=7．1mm，而現場測量的結果是:管束與殼體的間隙d=6mm左右，上側臺階至銅墊床L=10mm左右。由于高度L和O型密封圈直徑相差較多，所以收緊法蘭螺栓增大緊力后，不能使O型密封圈壓緊變形。在機組啟動、停運過程中，因油壓波動、溫度變化產生O型密封圈移動、熱脹冷縮，將導致回水室管板泄漏。
綜上所述，管式冷油器回水室管板容易發(fā)生泄漏主要是由于設計存在缺陷所致，因此要對整個密封方式進行改進比較困難。而改變O型密封圈的尺寸、增加密封面的緊力是方便可行的。根據測量出的尺寸和存在的偏心，采用經過加工的異型密封圈以替代廠家提供的O型密封圈(見圖3)。
圖3管式冷油器現場改造后的異型密封圈
新設計的異型密封圈高度h大于臺階至銅墊床的間距L，收緊管板螺栓后可以使密封圈徑向受力壓緊，橫向進一步膨脹變形，因此能提高密封效果。同時，在現場安裝結束后，測量銅墊床外沿與冷油器回水室端蓋和冷油器殼體法蘭間還存在約1．5mm的間隙，如以后發(fā)生滲漏還可以通過繼續(xù)收緊法蘭螺栓進行處理。
5號機組主機并聯(lián)串聯(lián)管式冷油器回水室的O型密封圈經過改進后未發(fā)生泄漏。于是，對1、2、6號機組也相應作了改進，成功地解決了管式冷油器回水室管板泄漏的缺陷。
管式冷油器是汽輪機潤滑油的冷卻裝置，根據電廠的實際運行情況對其進行針對性的改造，不僅對汽輪發(fā)電機機組的長周期可靠運行有益，而且對節(jié)能降耗、減少檢修維護工作都具有深遠的意義，成功的現場改造經驗將對設備制造廠產品技術改進有借鑒作用。