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        汽輪發電機組潤滑油系統沖洗新方法

        發布日期:2017-03-14    來源:《上海設備管理》      點擊數:36008

               發電機組中,作為主要設備的蒸汽輪機、燃氣輪機、發電機,其安全性和穩定性直接影響機組的安全生產。根據已投產的發電機組在安裝、調試、生產過程中遇到的一系列技術問題,其主要難題都圍繞轉子軸系,表現為振動和瓦溫的異常,而這兩方面都與軸承潤滑油相關。汽輪機潤滑油系統主要用于軸承潤滑、冷卻、調速和發電機氫氣系統密封,在機組安裝、檢修過程中由于各種原因導致潤滑油清潔度下降,會產生轉子軸頸磨傷,軸瓦及密封瓦鎢金磨損等現象,因此汽輪機油清潔度的好壞直接影響機組運行的安全可靠性。

               新建機組或大修機組應進行汽輪機潤滑油系統沖洗,以確保潤滑油系統的清潔度,而選擇何種油沖洗方式,則決定了油沖洗所需時間與效果。本文在分析傳統汽輪機潤滑油系統油循環沖洗方法不足的基礎上,提出了采用蒸汽沖洗的新方法,并對該方法的工程實用價值進行了探討。
               一、傳統潤滑油系統沖洗方法
               汽輪發電機組潤滑油系統管道沖洗通常分兩個階段,第一階段是潤滑油不進軸承座的外部管道沖洗;第二階段是所有正式潤滑油系統管道內循環沖洗。新建機組的潤滑油系統管道沖洗通常需要完成這兩個階段沖洗,而投運機組大修后或停運中沖洗則往往僅需完成第二階段工作即可。第一階段外部管道沖洗,通常不包括潤滑油正式系統的油泵設備,而需采用臨時的大流量油泵并配套部分臨時管道。這個階段的沖洗是機組安裝調試過程中的關鍵環節,也是被認為最不可控制的階段,只有第一階段沖洗油質驗收合格,才能進入第二階段的正式油系統內循環。第二階段是正式油系統全部投運,軸承箱進油,系統進行泵內循環運行,對于所有機組來說,工作流程基本一致。因此如何提高第一階段的油系統沖洗效果、縮短沖洗時間,是新建發電機組安裝調試及運行管理工作的重點問題。
               對于潤滑油系統第一階段外部管道沖洗,研究文獻很多,傳統的方法多是采用油或水作為介質沖洗。最為常見的是應用潤滑油作為沖洗介質,采用交替變油溫沖洗工藝,依靠油循環的連續沖刷力及溫度變化產生的熱應力帶走系統及管道內的遺留雜質,但是所有雜質依然靠潤滑油排油或者濾網清理時才能去除,工作耗時耗力,尤其是沖洗初期,雜質多,工作量大,且整體沖洗效果欠徹底,圖1為第一階段采用大流量油循環沖洗的工藝流程。
               圖1 潤滑油系統第一階段沖洗工藝流程
               
               其次是采用水洗或者酸洗沖洗工藝進行油管道沖洗,使用水基液體作為沖洗介質,能夠一次性帶走管道內的雜質,且不需要進行反復的人工清理,沖洗效果能滿足要求,但是酸洗會帶來額外的二次污染及環境污染。同時,臨時系統也相對復雜。
               二、潤滑油系統沖洗新方法
               為了改進潤滑油沖洗的第一階段工藝,需采用新的沖洗方法。新的沖洗方法需要解決兩個關鍵問題:一是能使管道雜質能一次性徹底地從管道系統中去除;二是能使管道內壁粘附的雜質及制造殘留物等快速脫落剝離。解決好這兩個問題,第一階段的油沖洗時間將會大大縮短,沖洗效果也會大幅改善并能保持長久穩定狀態,進而確保第一階段的油沖洗過程可控。
        針對第一個問題,可以通過提高沖洗能量入手;第二個問題可以通過增大管道冷熱交替變化的工況來實現。借鑒新建機組鍋爐及主蒸汽管道的蒸汽吹掃經驗,采用低壓蒸汽作為沖洗介質,對潤滑油管道進行沖洗,考慮到潤滑油系統管道的設計承受壓力和運行工況,選定恰當的沖洗蒸汽參數,制定相應的暖管、沖洗、冷卻、再沖洗的沖洗工藝,提出潤滑油管道系統蒸汽沖洗的新方法。
               利用該方法,針對某1000MW汽輪發電機組開展潤滑油管道系統蒸汽沖洗新方法的應用實踐。如圖2所示,該1000MW汽輪發電機組潤滑油系統采用模塊化設計,由潤滑油箱、交流潤滑油泵、直流潤滑油泵、頂軸油泵、排煙風機、電加熱器、冷油器和雙聯過濾器等設備組成,從汽輪機方向看油管路為右側布置。潤滑油泵直接從油箱吸油,潤滑油經過濾油器、冷油器及節流閥供至各個軸承,每個軸承的潤滑油量可通過節流閥進行調整。
               圖2 某型汽輪發電機組的軸系潤滑油系統
               
               結合機組管道布置形式,設計了輔助蒸汽沖洗臨時管道系統。如圖3所示,采用接臨時蒸汽管道至潤滑油油泵出口供油管道及回油管道,同時在軸瓦進油處及回油處采用管道短接至沖洗排放母管,沖洗完畢的蒸汽對空安全排放(接一根直徑219mm的臨時沖洗排放管至17m窗外對空排放)。就近采用鄰機或其它輔助系統的低參數蒸汽,結合機組實際情況,蒸汽參數選擇控制為壓力0.8~1.0MPa,溫度280~300℃。
               圖3 潤滑油沖洗系統
               
               具體沖洗操作步驟如下:
               (1)臨時管道系統安裝及檢查驗收。
               (2)沖洗蒸汽從8.6m平臺處通過臨時管道從潤滑油泵及頂軸油泵出口處接入潤滑油管道系統,進入汽輪機平臺潤滑油母管,然后通過臨時管道排出,回油管道采用逆向沖洗的方式。
               (3)在系統蒸汽沖洗前,應進行充分疏水、暖管,避免沖洗時管道發生劇烈振動;同時檢查整個沖洗系統是否存在泄漏,若有則需消除后再繼續。
               (4)暖管結束后,第一次進行試吹,緩慢提高沖洗蒸汽壓力至設定值,同時檢查系統是否正常。
               (5)正式沖洗。每次蒸汽沖洗時間為10~15min,沖洗間隔時間為5~10min,沖洗次數一般3~5次即可,最終視排放口汽水干凈為止。采用這種反復間隔沖洗和冷卻的方法,有利于管道雜質脫落,通過蒸汽帶走。
               (6)沖洗結束后臨時管道的恢復,對于系統部分死角,采用人工清理即可。
               三、沖洗新方法效果及優點分析
               1、沖洗效果分析
               對機組實際沖洗效果進行分析,與傳統的沖洗方法相比,蒸汽沖洗在沖洗時間、沖洗結果、蒸汽對管道的影響等方面都具有顯著的優勢。
               (1)沖洗時間方面,汽輪發電機組潤滑油系統采用輔助蒸汽為汽源的開放式沖洗工藝,顯著縮短了潤滑油管道系統第一階段的沖洗時間,加快了機組潤滑油系統整體沖洗周期,提升了機組進入整套啟動試運的時間,縮短了機組整體安裝調試工期,對比于傳統大流量油循環沖洗工藝能夠節省5天時間。
               (2)沖洗結果方面,對系統沖洗完畢后充油試運后的油質進行第三方檢測,表1為檢測報告給出的沖洗完畢后100mL油樣中不同粒徑范圍的顆粒數,按照美國航空航天工業聯合會發布的NAS1638標準,各個評價指標優秀,顆粒度標準為NAS4級,明顯優于常規同類機組采用油循環沖洗的NAS7級結果。
               表1 潤滑油油質報告
               
               (3)對蒸汽沖洗后的管道進行金相分析,結果表明:試驗樣品微觀組織未產生變化,不會對后期使用產生安全隱患。
               2、沖洗優點
               通過在某臺1000MW汽輪發電機組潤滑油系統管道蒸汽沖洗中的實際運用,與傳統大流量油循環沖洗方法的效果對比,該方法具有以下優點:
               (1)管道雜質清理徹底,油質顆粒度標準高,沖洗效果好。
               (2)節省系統沖洗時間,縮短了整臺機組安裝調試工期,有助于機組按期投產。
               (3)節省大量沖洗用油,節約了耗油量。
               (4)規避了酸液使用,減少了臟污油液的產生,有效緩解了處理污油及酸液的環境危害壓力,環保效果好。
               四、結論
               本文在分析傳統汽輪機潤滑油系統大流量油循環沖洗方法不足的基礎上,提出了采用蒸汽沖洗的新方法,闡述了具體的技術路線和實施步驟,采用壓力為0.8~1.0MPa,溫度280~300℃的輔助蒸汽作為沖洗介質,在某1000MW汽輪發電機組的基建調試過程中,開展了工程實踐應用,結果表明蒸汽沖洗新方法具有環保、省時、省油、沖洗效果好等優點,對同類新建機組安裝調試工作具有很好的借鑒參考作用。
               作者:潘克堅  單位:上海電力建設啟動調整試驗所

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