25 MW汽轮发电机系统优化改造的实践

张雷

热电

25 MW汽轮发电机系统优化改造的实践

张雷

（山东钢铁集团莱芜分公司能源动力厂，山东莱芜271126）

分析了莱钢25 MW汽轮发电机在运行中暴露出的设备问题和缺陷，通过对电控油站改造、高低位油箱设计安装和润滑油冷油器改造等系统优化提升，机组运行更加安全稳定，解决了调速系统部稳定、负荷波动大、油温超标、电液转换器堵塞和润滑系统不可靠的问题，取得了较好的经济和社会效益。

系统波动；油污染；优化；实践

1 机组概况

莱钢能源动力厂汽机车间3#25 MW发电机为QF-25-2型发电机，其参数为:发电量2.5万kWh,频率50Hz；其原动机型号为：c25-3.43/0.981-11型单缸、冲动、单抽凝汽式汽轮机（南京汽轮机厂生产），额定功率为25 MW，额定转速为3000 r/min。机组额定工业抽汽量为60 t/h，于2006年9月安装运行。

2 机组存在的缺陷

3#25 MW汽轮发电机组自2006年9月投产以来，因原设计缺陷和长周期高负荷运行，逐步暴露出调速系统不稳定、负荷波动大、油温超标、电液转换器堵塞、润滑系统不可靠等问题，在2011年2月14日厂用电中断时曾发生轴瓦磨损停机检修22天的事故。

2.1 电控油站缺陷

电控油站负责为机组的调节系统供油，由电控油泵加压后的润滑油压至4 MPa，向高压和中压油动机的电液转换器提供压力油，为电磁阀滑阀动作提供动力，并将阀位变化反馈到505E控制系统，来实现调速汽门的开度。

原电控油站（图1）在设计及使用中主要存在以下缺陷：

图1 改造前电控油站

2.1.1 油泵采用埋入式，联轴器为尼龙材质，磨损产生的碎屑散入油箱，污染油质。

2.1.2 油箱是普通碳钢材质，易被氧化腐蚀，污染油质，堵塞电液转换器，造成调速系统失灵。

2.1.3 油泵额定压力低，且油压调整灵敏度过高，无蓄能器，滤油器及油泵切换时，易造成油压波动。

2.2 油系统安全缺陷

直流油泵为发电机的保护油泵，在厂用电中断时，直流油泵开启完成机组的安全停机过程。如遇到直流油泵不能正常开启，会造成严重的设备事故。2011年2月14日，因发生厂用电中断，在停机过程中直流油泵无法开启，造成机组轴瓦巴氏合金烧损、轴颈划伤、汽封磨损的设备事故，停机检修22天，造成了较大的经济损失。

为了保证发电机组在事故状态下能安全停机，需要增加一套油系统安全装置。该装置在直流油泵因故障不能开启的时候，能够提供整个停机过程所需的油润滑。

2.3 润滑油冷油器缺陷

发电机润滑油冷油器为YL-40型立式冷油器（图2），冷却面积为40 m2。当夏季循环水温度达到32益时,两台冷油器并联运行也不能满足要求（最高油温度达到48益，工艺要求35~45益），更无法实现冷油器的切换，给机组安全运行带来隐患。

图2 原立式冷油器

3 机组优化升级改造

3.1 电控油站的改造

针对原电控油站存在的缺陷，我们在对新油站（图3）进行设计时进行了下述改造：

3.1.1 油泵由内置式改为外置式，避免因尼龙柱销磨损对油质的污染。

3.1.2 油箱及油管路全部采用不锈钢材质，减少因氧化腐蚀对油质的污染。

3.1.3 提高油泵的额定压力，增加两个调压阀，油压由油泵自身调节改为油泵和调压阀两级调节，提高调整精度。

3.1.4 增加两个蓄能器，实现油压在线补偿，保证油压稳定。

图3 改造后电控油站

3.2 油系统安全技术改造

直流油泵是机组在厂用电中断时唯一的润滑油系统保护设备，但是其无法保证事故停机时100%的开启。为了进一步增加油系统的安全性，需设计安装一套高位油箱装置。

高位油箱在直流油泵故障时靠高差的重力势能给机组供给润滑油，起到对轴瓦润滑冷却的作用，防止轴瓦烧损。正常状态下，润滑油经限流孔板进入高位油箱，然后经高位溢流管回流至油箱，以保证高位油箱润滑油的置换。事故状态下，高位油箱中的润滑油经单向阀，回流至轴承，润滑轴承。

机组在设计时，仅考虑直流油泵为事故停机时的润滑油保障设备，机组油箱设计时没有考虑高位油箱安装，其容积不够。通过对事故停机时的润滑油压、润滑油量和机组惰走时间进行分析计算，设计安装1500 L的高位油箱（图4）。经试验，高位油箱能为机组提供10 min的润滑油供应，能满足机组停机需要。根据高位油箱和主油箱容积设计低位油箱（图5），满足系统回油需要，并利用一台小型滤油机将低位油箱和油箱串联在一起。

图4 安装的高位油箱

图5 增设的低位油箱

3.3 润滑油冷油器改造

针对润滑油冷油器存在的冷却效果差的问题，通过进一步计算分析润滑油的流量、回油温度、冷却水的水温及夏季最高气温的影响等多方面的数据。设计选取冷却面积68 m2、横列式结构、型号为L6-16/68F的冷油器（图6）。冷却面积比立式增加70%，横列式结构，降低了循环冷却水的压降，提高冷却效果。

图6 新设计的横列式冷油器

4 改造后的效果

25 MW汽轮发电机系统提升优化改造后，机组运行更加安全稳定，故障率明显减低，达到了预期的目的：

4.1 消除了电控油压波动，提升了电控油品质，解决了电液转换器的污堵故障，调速系统运行稳定、负荷无波动。

4.2 安装高位油箱，保障了机组事故状态下安全停机的需要。

4.3 冷油器改造后，解决了高温天气油温超标的问题，满足了机组的润滑要求。

5 改造后的效益分析

25 MW汽轮发电机系统提升优化改造后，达到了既定目标，较好的解决了汽轮发电机组电控油系统不稳定运行状况，显著提高机组长时间大负荷连续运行的能力，确保了机组的安全稳定运行，带来了可观的经济效益和社会效益。

5.1 经济效益

25 MW汽轮发电机组改造后，系统稳定性显著提高，机组由原来的2个月定修一次（96h），改为每半年定修一次，年减少停机时间384 h，提升了发电量。电液转换器由原来的每次定修更换，到改造运行至今还未更换过。减少了机组的启停机次数，延长了机组的使用寿命，节省了机组启停时的经济费用。经计算，每年可带来200余万元的经济效益。

5.2 社会效益

25 MW发电机系统提升优化改造，保证了机组运行的安全性和稳定性，增加了发电量，取得了较好的效果。本次系统提升优化改造，提升了技术人员的水平，并为今后类似技术问题的处理积累了经验，具有较好的社会效益。

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

张雷（1979-），男，大学本科学历，工程师，现从事热力设备管理和技术工作。