轴承油流低导致冷天开机时间过长分析

何亚文 文德合

（五凌电力公司近尾洲水电厂 衡阳市 421127）

1 概 述

近尾洲水电厂为灯泡贯流式机组，轴承油系统主要包括轴承低位油箱1 个，轴承高位油箱（事故油箱）1 个，轴承油泵2 台，交流、直流高压轴承油泵1 台，轴承油冷却器2 套，正推轴承油流计、反推轴承油流计、水导轴承油流计、发导轴承油流计各1个，机组轴承油系统于2000年投入运行。轴承油系统部分截图如附图所示。

附图 轴承油路图

2 存在的问题分析

在多年的运行中发现在冬天天气较冷的情况下，特别是厂房外气温在0℃左右时，由于轴承油温低，轴承油流满足不了开机条件（采集点如附图油流计），导致机组开机时间过长。根据2008年元月份极端天气条件下所测得的室内温度约5.86℃，机组轴承油泵及机组轴承主供油阀需要运行15 min 后，反推油流才能满足开机要求。

3 关键性设备技术参数

3.1 轴承油箱

（1）轴承低位油箱。长：2 140 mm，宽：1 190 mm，高：1 600 mm，容量：4 000 L，油位高报警浮子高度1 280 mm，油位正常浮子高度1 140 mm，油位低报警浮子高度440 mm，油位低跳闸浮子高度360 mm。

（2）轴承高位油箱（事故油箱）。长：1 620 mm，宽：940 mm，高：1 070 mm，容量：1 600 L，油位高报警浮子高度1 030 mm, 油位正常浮子高度930 mm，油位低报警浮子高度820 mm，油位低跳闸浮子高度740 mm，在事故情况轴承油泵不供油下，可确保轴承供油307 s（以220 L/min 计算），机组事故停机确保不烧轴承瓦必须供油120 s（转速≤1%）。

3.2 轴承油

（1）机组轴承油泵2 台，参数：5.5 kW 出口油压力0.35 MPa，出口油管径ф60 mm。轴承低位油箱基座高层41.4 m，油箱顶部高层43.0 m，轴承高位油箱底部高层64.07 m，顶部高层65.14 m。

（2）轴承油加热器，低位油箱2×3.0 kW，4.5 A，高位油箱1×3.0 kW，4.5 A，调整定值均为35℃，每个加热器各有2 个温控串联接入控制回路； 轴承油箱加热器为德国Herbst 牌D10772 特殊设计的加热器（20014150 型）带3 个管形加热元件ф8.5 mm，，浸入深度1 500 mm，230/400 V 直流，3 000 W,1.2 W/cm2； 在距离安装螺钉头200 mm 的地方开始加热，温度控制器安装在（0～200）mm 之间的地方,温控可调范围为（0～80）℃，保护等级为IP54。

（3）轴承油参数。运行粘度在40℃时为66 cSt（66 mm2/s）。

3.3 轴承油流计

正推油流计。型号：S2-FA50，（60～120）L/min，设计定值为：68 L/min 满足开机条件。

反推油流计。型号：S2-FA50，（60～120）L/min，设计定值为：60 L/min 满足开机条件。

水导油流计。型号：S2-FA25，（16～32）L/min，设计定值为：18 L/min 满足开机条件。

发导油流计。型号：S2-FA25，（10～20）L/min，设计定值为：11 L/min 满足开机条件。

4 低温状态开机时间过长分析

（1）润滑油通过油管散热计算。

已知碳钢导热系数λ1=36.7 w/m·℃，润滑油导热系数λ2=0.1 w/m·℃，润滑油总量V2=3.5 m3润滑油密度ρ2=879 kg/m3润滑油比热C2=1.95 kJ/kg·℃

Re=Vd/ν=0.25/（60×0.03×0.03×3.14）×0.1/68×10-6=1 301（层流）

根据层流，管壁温度定型后，壁面上热流量基本恒定，则努谢尔特数为常数Nu=4.36，润滑油对流换热系数：

（2）轴承油箱散热计算。

对于轴承油箱润滑油也可以近似认为为层流，则

（3）循环润滑油总散热计算。

（4）加热器给润滑油提供的净热量。

15 min 内加热器给润滑油总共提高油温：

可以得出结论，机组在启动过程中，加热器及油箱、管道的散热对润滑油温影响很少。

（5）管路及油温分析。

根据机组状态诊断系统历史数据，高低位轴承油箱内油温在停机状态下油温约35℃。低温状态下开机过程中，最后轴承油流量满足时高低位轴承油箱内油温所显示的油温约17.5℃。

在高位油箱与电动阀之间管道长度约为25 m，管径为125 mm，在高位油箱与低位油箱之间管道长度约为50 m，管径为60 mm，不考虑散热损失及开机过程中加热器提供的热量，根据热量平衡原理可以估算高低位轴承油箱内平均油温约（0.062 52×3.14×25＋0.032×3.14×50）×(17.5-5.86)/3.5+17.5＝19.0℃。

在高位油箱与电动阀之间管道长度为25 m，流动需要时间0.062 5×0.062 5×3.14×25/0.22＝1.5 min（实际开机过程中油流量低于220 L/s，应在2 min左右）。

5 结 语

影响开机时间过长的主要原因是高位油箱与电动阀之间管道内润滑油油温低，且流动时间超过2 min，导致不能达到正常开机流程条件。解决方式可采取： 一是对机组轴承主供油电动阀以上管路进行改造增设加温装置，根据油温设定投退条件；二是在机组轴承供油油流计以下部位增设油流调节装置，根据开机条件和时间设定投退条件，使达到机组开机条件，满足调度快速反应的要求。