電動(dòng)給水泵工作油冷油器易堵塞問題巧解

談曜

(廣州恒運(yùn)熱電(D)廠有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510660)

0 引言

廣州恒運(yùn)熱電(D)廠有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱恒運(yùn)熱電公司)300 MW機(jī)組鍋爐為自然循環(huán)汽包爐，給水系統(tǒng)配置2臺(tái)50%容量的汽動(dòng)給水泵和1臺(tái)35%容量的電動(dòng)給水泵，機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)汽動(dòng)給水泵保持連續(xù)運(yùn)行，電動(dòng)給水泵在備用狀態(tài)。在機(jī)組啟動(dòng)和停運(yùn)時(shí)，汽動(dòng)給水泵事故跳閘和檢修期間使用電動(dòng)給水泵為鍋爐上水，以維持正常的汽包水位。可見電動(dòng)給水泵是電廠重要的輔機(jī)，它的正常運(yùn)行直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)組的安全和穩(wěn)定。自投產(chǎn)以來，當(dāng)電動(dòng)給水泵運(yùn)行時(shí)，因工作油溫異常升高導(dǎo)致電動(dòng)給水泵跳閘的次數(shù)很多，因此，電廠對(duì)電動(dòng)給水泵工作油冷油器冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了改造，徹底解決了這個(gè)問題，保證了發(fā)電機(jī)組的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

1 電動(dòng)給水泵工作油溫升高的原因

恒運(yùn)熱電公司電動(dòng)給水泵驅(qū)動(dòng)方式為電動(dòng)機(jī)通過調(diào)速型液力偶合器驅(qū)動(dòng)給水泵運(yùn)行。調(diào)速型液力偶合器主要由泵輪、渦輪和勺管室等組成。當(dāng)主動(dòng)軸帶動(dòng)泵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，在泵輪內(nèi)葉片及腔的共同作用下，工作油將獲得能量并在離心力的作用下被送到泵輪外圓周側(cè)，形成高速的油流，泵輪外圓周側(cè)的高速油流又以徑向相對(duì)速度與泵輪出口的圓周速度組成合速度，沖入渦輪的進(jìn)口徑向流道，沿著渦輪的徑向流道通過油流動(dòng)量矩的變化而推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。在油流至渦輪出口處，又以其徑向相對(duì)速度與渦輪出口處的圓周速度組成合速度，流入泵輪的徑向流道并在泵輪中重新獲得能量。如此周而復(fù)始的重復(fù)，形成工作油在泵輪和渦輪中的循環(huán)流動(dòng)圓。由此可見，泵輪把輸入的機(jī)械功轉(zhuǎn)換為油的動(dòng)能，而渦輪則把油的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成為輸出的機(jī)械功，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞。

液力偶合器在運(yùn)轉(zhuǎn)中，其泵輪轉(zhuǎn)速一定要稍大于渦輪的轉(zhuǎn)速，才能形成循環(huán)流動(dòng)圓，泵輪出口油壓才能高于渦輪入口油壓，從而完成扭矩的傳遞。泵輪和渦輪轉(zhuǎn)速存在著一定的差值，稱為速度滑差。調(diào)速型液力偶合器在調(diào)速工作過程中不可避免地會(huì)存在滑差損失，這一損失最終將全部轉(zhuǎn)化為熱量，這些熱量一部分通過液力偶合器零件向周圍空氣散發(fā)，但大部分加熱了工作液體，這是電動(dòng)給水泵運(yùn)行時(shí)工作油溫升高的根本原因。

2 電動(dòng)給水泵工作油冷油器易堵塞的原因

恒運(yùn)熱電公司電動(dòng)給水泵工作油冷油器采用管殼式換熱器，型號(hào)為L(zhǎng)Y－64，水走管程，油走殼程，是一個(gè)管外一程、管內(nèi)二程的熱交換器(如圖1所示)。管外空間工作油和管內(nèi)空間流動(dòng)的冷卻水進(jìn)行熱量交換，以達(dá)到降低油溫之目的。冷油器冷卻水源取自電廠開式水系統(tǒng)，開式水源為珠江水，由于電廠處在居民生活區(qū)下游，珠江水中的塑料袋很多，這些塑料袋帶有一定的吸附性，很容易吸附在管板上，同時(shí)為了滿足換熱面積的需求，冷油器水側(cè)銅管內(nèi)徑較小(約為10 mm)，不易通過塑料袋這類垃圾，所以，冷油器水側(cè)銅管經(jīng)常堵塞。檢修人員每次清洗冷油器時(shí)，拆開封蓋檢查會(huì)發(fā)現(xiàn)大部分冷卻水管路被縮卷成像紅酒瓶木塞一樣的塑料袋堵塞(如圖1所示)，在冷卻水進(jìn)水側(cè)形成了堵塞區(qū)。

3 電動(dòng)給水泵工作油冷油器堵塞帶來的問題

在工程計(jì)算中，管殼式換熱器一般采用如下的傳熱方程式:

圖1 冷油器示意簡(jiǎn)圖

式中:Q為熱負(fù)荷，W;K為整個(gè)傳熱面上的平均傳熱系數(shù)，W/(m2·℃);A為傳熱面積，m2;Δtm為2種流體之間的平均溫差，℃。

電動(dòng)給水泵工作油冷油器冷卻水某一管路若完全堵塞，相當(dāng)于減少了冷油器的傳熱面積A;某一管路部分堵塞，該管路中冷卻水流速在管口處節(jié)流后，管內(nèi)流動(dòng)時(shí)流速減慢并且水中的泥沙容易沉積結(jié)垢，導(dǎo)致傳熱系數(shù)K下降，在電動(dòng)給水泵緊急啟動(dòng)時(shí)或正常運(yùn)行時(shí)使冷油器冷卻效果惡化，換熱器平均溫差Δtm隨之下降。若 K，A，Δtm下降，根據(jù)傳熱方程式的計(jì)算結(jié)果，換熱器熱負(fù)荷Q也隨之下降，水側(cè)吸收的熱量小于油側(cè)放出的熱量，工作油所含熱量越來越多，引起工作油溫失控上升至高限，導(dǎo)致電動(dòng)給水泵升速受限或工作油溫高事故跳閘，引起汽包水位事故，給電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大的威脅。

4 解決方法

(1)在電動(dòng)給水泵工作油冷油器中加裝反沖洗管道。根據(jù)每次清洗冷油器時(shí)檢查的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)垃圾都集中在冷卻器進(jìn)水側(cè)。如果能夠改變水流方向，進(jìn)水側(cè)變?yōu)槌鏊畟?cè)，那么垃圾很容易被逆向流動(dòng)的水沖走。因此，恒運(yùn)熱電公司決定在現(xiàn)有冷卻水管道和閥門的基礎(chǔ)上加裝反沖洗管道和反沖洗門。在電動(dòng)給水泵連續(xù)運(yùn)行期間，如果工作油溫不斷升高，會(huì)影響機(jī)組負(fù)荷率和鍋爐汽包水位，就地將冷油器轉(zhuǎn)為反沖洗狀態(tài)，進(jìn)水側(cè)變?yōu)槌鏊畟?cè)，冷油器原進(jìn)水側(cè)堵塞的垃圾即被沖走。這樣，冷油器冷卻水量增加了，同時(shí)，堵塞的管道通暢后，傳熱面積也增加了，工作油溫又恢復(fù)至正常范圍內(nèi)。

(2)在工作油冷油器進(jìn)水側(cè)加裝一個(gè)電動(dòng)門。電動(dòng)給水泵在備用狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)門在關(guān)閉狀態(tài)，冷油器不通水，這樣冷油器就不會(huì)被水中的垃圾堵塞了。增加熱工邏輯，當(dāng)有電動(dòng)給水泵啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，冷油器進(jìn)水側(cè)電動(dòng)門接受到電動(dòng)給水泵啟動(dòng)信號(hào)，馬上聯(lián)開，工作油冷油器通水，此時(shí)工作油冷油器相當(dāng)于在剛清洗過的狀態(tài)下運(yùn)行，冷卻效果能很好地滿足降低工作油溫的要求。同時(shí)在電動(dòng)門加裝1個(gè)旁路手動(dòng)門，在電動(dòng)門機(jī)械故障無法打開時(shí)使用。

改造前、后冷卻器進(jìn)水系統(tǒng)如圖2、圖3所示。

5 改造后的效果

電動(dòng)給水泵工作油冷油器冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行改造后，機(jī)組緊急啟動(dòng)電動(dòng)給水泵運(yùn)行時(shí)，冷油器入口工作油溫可以控制在90～100℃(冷油器入口工作油溫高停機(jī)值為130℃)，再也沒有發(fā)生過因工作油溫超限導(dǎo)致泵跳閘的事故。電動(dòng)給水泵在長(zhǎng)期運(yùn)行期間，運(yùn)用反沖洗管道，在正常狀態(tài)和反沖洗狀態(tài)之間切換一次，冷油器入口工作油溫下降8～10℃，很容易控制工作油溫在正常范圍內(nèi)。

6 結(jié)論

通過在工作油冷油器原冷卻水系統(tǒng)上加裝冷卻水進(jìn)水電動(dòng)門和反沖洗管道及反沖洗門的方法，以較少的投資徹底解決了電動(dòng)給水泵緊急啟動(dòng)和長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)工作油溫超限引起電動(dòng)給水泵跳閘的問題，運(yùn)行結(jié)果表明，改造是成功的且非常巧妙，這種改造方法可供其他電廠借鑒和參考。

［1］楊世銘.傳熱學(xué)［M］.2版.北京:高等教育出版社，1987:357－378.

［2］史美中，王中錚.熱交換器原理與設(shè)計(jì)［M］.4版.南京:東南大學(xué)出版社，2009:7－9.

［3］李前宇，毛永清.調(diào)速型液力耦合器工作油溫特性分析與應(yīng)用［J］.電站系統(tǒng)工程，2009(3):39－40.