电动给水泵工作油冷油器易堵塞问题巧解

时间：2024-07-28

谈曜

(广州恒运热电(D)厂有限责任公司，广东广州 510660)

0 引言

广州恒运热电(D)厂有限责任公司(以下简称恒运热电公司)300 MW机组锅炉为自然循环汽包炉，给水系统配置2台50%容量的汽动给水泵和1台35%容量的电动给水泵，机组在正常运行时汽动给水泵保持连续运行，电动给水泵在备用状态。在机组启动和停运时，汽动给水泵事故跳闸和检修期间使用电动给水泵为锅炉上水，以维持正常的汽包水位。可见电动给水泵是电厂重要的辅机，它的正常运行直接关系到发电机组的安全和稳定。自投产以来，当电动给水泵运行时，因工作油温异常升高导致电动给水泵跳闸的次数很多，因此，电厂对电动给水泵工作油冷油器冷却水系统进行了改造，彻底解决了这个问题，保证了发电机组的安全和稳定运行。

1 电动给水泵工作油温升高的原因

恒运热电公司电动给水泵驱动方式为电动机通过调速型液力偶合器驱动给水泵运行。调速型液力偶合器主要由泵轮、涡轮和勺管室等组成。当主动轴带动泵轮旋转时，在泵轮内叶片及腔的共同作用下，工作油将获得能量并在离心力的作用下被送到泵轮外圆周侧，形成高速的油流，泵轮外圆周侧的高速油流又以径向相对速度与泵轮出口的圆周速度组成合速度，冲入涡轮的进口径向流道，沿着涡轮的径向流道通过油流动量矩的变化而推动涡轮旋转。在油流至涡轮出口处，又以其径向相对速度与涡轮出口处的圆周速度组成合速度，流入泵轮的径向流道并在泵轮中重新获得能量。如此周而复始的重复，形成工作油在泵轮和涡轮中的循环流动圆。由此可见，泵轮把输入的机械功转换为油的动能，而涡轮则把油的动能转换成为输出的机械功，从而实现动力的传递。

液力偶合器在运转中，其泵轮转速一定要稍大于涡轮的转速，才能形成循环流动圆，泵轮出口油压才能高于涡轮入口油压，从而完成扭矩的传递。泵轮和涡轮转速存在着一定的差值，称为速度滑差。调速型液力偶合器在调速工作过程中不可避免地会存在滑差损失，这一损失最终将全部转化为热量，这些热量一部分通过液力偶合器零件向周围空气散发，但大部分加热了工作液体，这是电动给水泵运行时工作油温升高的根本原因。

2 电动给水泵工作油冷油器易堵塞的原因

恒运热电公司电动给水泵工作油冷油器采用管壳式换热器，型号为LY－64，水走管程，油走壳程，是一个管外一程、管内二程的热交换器(如图1所示)。管外空间工作油和管内空间流动的冷却水进行热量交换，以达到降低油温之目的。冷油器冷却水源取自电厂开式水系统，开式水源为珠江水，由于电厂处在居民生活区下游，珠江水中的塑料袋很多，这些塑料袋带有一定的吸附性，很容易吸附在管板上，同时为了满足换热面积的需求，冷油器水侧铜管内径较小(约为10 mm)，不易通过塑料袋这类垃圾，所以，冷油器水侧铜管经常堵塞。检修人员每次清洗冷油器时，拆开封盖检查会发现大部分冷却水管路被缩卷成像红酒瓶木塞一样的塑料袋堵塞(如图1所示)，在冷却水进水侧形成了堵塞区。

3 电动给水泵工作油冷油器堵塞带来的问题

在工程计算中，管壳式换热器一般采用如下的传热方程式:

图1 冷油器示意简图

式中:Q为热负荷，W;K为整个传热面上的平均传热系数，W/(m2·℃);A为传热面积，m2;Δtm为2种流体之间的平均温差，℃。

电动给水泵工作油冷油器冷却水某一管路若完全堵塞，相当于减少了冷油器的传热面积A;某一管路部分堵塞，该管路中冷却水流速在管口处节流后，管内流动时流速减慢并且水中的泥沙容易沉积结垢，导致传热系数K下降，在电动给水泵紧急启动时或正常运行时使冷油器冷却效果恶化，换热器平均温差Δtm随之下降。若 K，A，Δtm下降，根据传热方程式的计算结果，换热器热负荷Q也随之下降，水侧吸收的热量小于油侧放出的热量，工作油所含热量越来越多，引起工作油温失控上升至高限，导致电动给水泵升速受限或工作油温高事故跳闸，引起汽包水位事故，给电厂的安全稳定运行带来极大的威胁。

4 解决方法

(1)在电动给水泵工作油冷油器中加装反冲洗管道。根据每次清洗冷油器时检查的结果，发现垃圾都集中在冷却器进水侧。如果能够改变水流方向，进水侧变为出水侧，那么垃圾很容易被逆向流动的水冲走。因此，恒运热电公司决定在现有冷却水管道和阀门的基础上加装反冲洗管道和反冲洗门。在电动给水泵连续运行期间，如果工作油温不断升高，会影响机组负荷率和锅炉汽包水位，就地将冷油器转为反冲洗状态，进水侧变为出水侧，冷油器原进水侧堵塞的垃圾即被冲走。这样，冷油器冷却水量增加了，同时，堵塞的管道通畅后，传热面积也增加了，工作油温又恢复至正常范围内。

(2)在工作油冷油器进水侧加装一个电动门。电动给水泵在备用状态时，电动门在关闭状态，冷油器不通水，这样冷油器就不会被水中的垃圾堵塞了。增加热工逻辑，当有电动给水泵启动信号时，冷油器进水侧电动门接受到电动给水泵启动信号，马上联开，工作油冷油器通水，此时工作油冷油器相当于在刚清洗过的状态下运行，冷却效果能很好地满足降低工作油温的要求。同时在电动门加装1个旁路手动门，在电动门机械故障无法打开时使用。

改造前、后冷却器进水系统如图2、图3所示。

5 改造后的效果

电动给水泵工作油冷油器冷却水系统进行改造后，机组紧急启动电动给水泵运行时，冷油器入口工作油温可以控制在90～100℃(冷油器入口工作油温高停机值为130℃)，再也没有发生过因工作油温超限导致泵跳闸的事故。电动给水泵在长期运行期间，运用反冲洗管道，在正常状态和反冲洗状态之间切换一次，冷油器入口工作油温下降8～10℃，很容易控制工作油温在正常范围内。