大型汽轮机组管式冷油器设计安装优化

马洪林

（东方汽轮机有限公司，四川 德阳 618000）

在润滑油的冷却系统中，采用冷油器带走因转子及轴承摩擦而产生的热量，从而保证轴承入口油温达到规定值，确保机组的安全运行。参考电站1 000 MW机组主机润滑油管式冷油器采用某汽轮机厂制造的U型管式冷油器，在冷油器运行过程中，出现渗漏故障。在实际的检修过程中发现了导致故障频发的原因，进而提出相应的技术优化方案，这对冷油器的设计及运行维护有一定的借鉴意义。

1 冷油器工作原理

图1 冷油器工作原理简图

机组正常运行时，冷油器两台工作，一台备用。当冷油器的循环水温超过设计值，或冷油器管系结垢比较严重，导致冷油器的出口油温超过允许值时，可通过阀门操作，使另一台冷油器投入运行，以满足系统要求。当工作冷油器在运行中出现漏水、漏油时，也可通过阀门操作，使备用冷油器投入运行。检修冷油器时，通过壳体放油口将油放尽，然后进行维护检修。机组正常运行时，备用冷油器应随时处于备用状态。循环水（海水）由进水室进入管系（钛管）经U型管反向，再经管系返回出水室，由出水口流出冷油器；润滑油进入冷油器壳体下部，在壳体内呈“蛇”形流动，与管系内循环水进行热交换，使润滑油得以冷却，最后从壳体上部流出冷油器。图1所示为冷油器工作原理图。

2 参考电站冷油器问题

参考电站投运一段时间来发现1#机A冷油器渗漏，然后将B冷油器切换到工作状态，并把A冷油器水室打开进行了检漏、堵孔处理。1#机停机检修时，将1#机A冷油器管系抽出检查。经汽机厂家设计、制造人员与电厂技术、维护人员和电厂领导多次现场检查和分析讨论，认为主要存在以下2个问题：①管系装反，正确的安装应是管系最末一级折流板弧边对着进油口；②由于管系装反，进油直接冲击2个流程长度的冷却管，使其尾部摆动较大并导致摩擦损坏。针对上述问题，研究决定：首先将管系旋转180°，装回正确位置，同时隔离、加固U型管摆动较大的部位。本方案有针对性地对U型管的摆动进行了有效的控制，从而消除了因管相互摩擦而导致损坏的现象。

采取以上措施后，经过现场运行反馈，问题得以解决。

3 冷油器设计优化

3.1 T工程冷油器设计背景

T工程为600 MW等级汽轮发电机组，机组设计阶段，业主坚持采用管式冷油器，而管式冷油器的设计、生产周期均特别长，项目工期紧，任务急，且600 MW系列无相似参数管式冷油器，无法借用相似设计。在工程开展阶段，厂家与设计院、业主在设计联络会和电话配合协调中多次说明上述情况。为满足工程进度，最终三方达成一致，采用“以大代小”方式，以某1 000 MW工程为参考电站（此工程为海水冷却、钛管管式冷油器）进行相似设计，因此该工程管式冷油器面积余量高达40%，同时从设计、工艺、生产、工装、装配等方面节约了时间，大大缩短了整个冷油器的生产周期，满足电厂进度要求。

3.2 冷油器优化原因

因参考电站管系装反，造成进油直接冲击2个流程长度的冷却管，使其尾部摆动较大并导致钛管摩擦损坏。为防止在T工程中发生类似事件，对相似管式冷油器进行了排查和优化。根据项目管理进度，参考电站发生事故时，T工程4台冷油器已全部发至现场，从综合管理角度考虑，最终决定现场优化。

3.3 冷油器优化措施

根据参考电站事故原因，采取以下优化措施。

3.3.1 确认管系位置

确认管系是否装反，正确的安装应是管系最末一级折流板弧边对着进油口。若管系装反，将造成进油直接冲击2个流程长度的冷却管，使其尾部摆动较大并导致摩擦损坏。

图2 优化前冷油器外形图

3.3.2 为防止尾部摆动，更改冷油器进油口

冷油器进油口尾部向水室方向平移1 184 mm，如图3所示。原冷油器进油口用δ20 mm厚封板封闭，在新的进油口增加一根DN20 mm联通管至冷油器尾部，防止尾部出现死区，避免尾部产生摆动。

3.3.3 防止因管摩擦而损坏

保证管系装回正确位置后，隔离、加固U型管摆动较大部位，有针对性地对U型管的摆动进行有效控制，从而解决因管相互摩擦而导致损坏的问题。

3.4 优化前后冷油器变化对比

图2和图3分别为优化前和优化后的冷油器外形图。

4 结论

采取以上措施后，冷油器面积仍有20%余量，不影响换热效果，同时避免了冷却管由于油流冲击而导致的相互磨损。

图3 优化后冷油器外形图

参考文献：

［1］〔日〕尾花英朗.热交换器设计手册［M］.北京：烃加工出版社，1987.

［2］原机械部兰州石油机械研究所.GB 151—1999管壳式换热器［S］.北京：中国标准出版社，1999.