燃氣輪機內冷水系統的優化改造范文

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《電站輔機雜志》2016年第2期

摘要:

對某型燃氣輪機組的內冷水系統進行了優化改造，在系統內增配了板式換熱器。分析了原系統中存在的問題，并將軸承的迷宮式密封改換成刷式氣封，減少了漏氣量。通過比較相關設備的運行參數，進一步說明了內冷水系統改造后的實際效果。可為同類機組的系統改造方案，提供借鑒。

關鍵詞:

燃氣輪機;冷水系統;密封;改造;優化;措施;效果;分析

0概述

深圳鈺湖電廠安裝有2套燃氣－蒸汽聯合循環機組，燃氣輪機的型號為PG9171E。燃氣輪機采用三點支撐，位于壓氣機排氣室內的2號軸承為止晃軸承，1號軸承和3號軸承均為支撐軸承。燃氣發電機側的2個軸承為4號、5號軸承，均為可傾瓦支撐軸承。［1］

1內冷水系統運行狀況及存在的問題

1．1系統的運行狀況

燃氣輪機冷卻水系統分為內冷卻水系統和外冷卻水系統。內冷水取自除鹽水箱，為閉式循環系統。原系統設計中，每臺燃氣輪機內冷水系統設有膨脹水箱、2臺內冷水泵及電機、2臺板式換熱器，相關設備參數，如表1所示。外冷水取自全廠工業水系統，平均水溫約28℃，為開式水循環系統。外冷水與內冷水經循環換熱后，帶走內冷水的熱量，換熱冷卻后的內冷水，再經滑油冷油器、火焰探測器、燃氣輪機支撐腿及發電機空冷器進行循環。1號燃機內冷卻水的工作流程，如圖1所示。

1．2存在的問題

1．2．11號燃機潤滑油的溫度偏高

1號燃機內冷水系統對各設備進行冷卻的順序，依次為發電機空冷器→火焰探測器和燃氣輪機支撐腿→滑油冷油器，隨后滑油對1號至5號軸承進行冷卻。1號燃機外冷卻水進水溫度及內冷卻水回水溫度與歷史同期運行溫度的比較表，如表2所示。1號燃機原閉式冷卻水所冷卻設備及軸承回油的運行溫度，如表3所示。從表2數據可知，1號燃機的外冷水進水溫度沒有明顯變化，但是內冷水回水溫度比歷史同期升高了約4℃。從表3數據分析，1號燃機內冷卻水所冷卻設備的運行溫度，相比于歷史運行數據，均偏高2～3℃，部分設備的運行溫度甚至高于設計值(控制值)。通過對1號燃機各軸承金屬溫度與對應軸承回油溫度的比較，反應了滑油對軸承冷卻及潤滑的效果。經統計和對比，1號燃機內冷卻水系統的冷卻效果下降較明顯，影響了滑油母管及軸承的正常運行。

1．2．2燃機軸承金屬的溫度高

PG9171E型燃氣輪機的2號軸承，原采用迷宮式氣封，氣封用油進行冷卻。機組大修前，2號軸承處的氣封磨損嚴重，壓氣機的高溫排氣，沖破壓氣機5級抽氣形成的密封層，進入了冷卻2號軸承的滑油中，并被帶回至滑油箱。2號軸承的磨損漏氣狀況，如圖2所示。由于高溫排氣的進入，滑油中帶氣，易在滑油箱內形成油煙，增加了抽油煙風機的負擔。在夏季高負荷期，平均每周需換1次濾芯，增加了生產成本。同時，還使1號燃氣輪機滑油的回油溫度偏高，造成整個軸系的軸瓦金屬溫度較高，機組運行的風險增大。隨著夏季溫度的升高，由于該型燃氣輪機中2號軸承的獨特設計，導致潤滑油箱溫度超標及油質容易變壞，且內冷水系統的冷卻效果不佳，為確保機組的安全運行，有必要對內冷水系統進行改造和優化。

2改造后的內冷水系統優化方案

2．1內冷水系統優化方案

2．1．1提高換熱量

在系統內增加1臺板式換熱器。在板式換熱器中，外冷水和內冷水依次通過薄金屬波紋板片兩側形成的換熱流道，并通過此板片進行換熱。經論證，原有2臺內冷水換熱器的傳熱性能已達極限，單純在板式換熱器本身增加換熱面已經不能夠有效增加換熱量［2］。故利用已停運的重油處理模塊中的1臺重油加熱器，通過重新組裝，在原內冷水系統中新接入1臺板式換熱器，以提高系統的換熱能力。原系統板式換熱器冷卻水的進出口溫度，如表4所示。為保證新增板式換熱器有足夠的傳熱溫壓，且不宜讓火焰探測器冷卻管的內冷水進入新增的板式換熱器，防止因水溫過低而產生熱應力，所以，將新增板式換熱器的接入位置，選定在火焰探測器冷卻管之后，在滑油冷油器之前的位置，如圖3所示。新增板式換熱器的冷水源，從燃氣輪機外冷卻水的總管接入。

2．1．2降低2號軸承漏氣量

在2014年機組大修期間，該電廠對原氣封實施技術改造，更換為刷式氣封。刷式氣封作為一種柔性密封，在轉子振動加劇時，刷絲簇會發生形變，運行趨于穩定時，刷絲簇將恢復原狀態，能起到較好的密封效果。改造后，有效地降低了2號軸承的漏氣量。更換刷式氣封后，2號軸承運行情況，如表5所示。

3效果分析

1號燃機的內冷水系統優化方案實施后，相關設備的運行溫度出現明顯的下降趨勢。新增板式換熱器投入運行后，相關設備的溫度變化情況，如表6所示。對1號燃機內冷水系統優化包含了兩部分內容，即更換刷式氣封和增加1臺板式換熱器。在冷卻火焰探測器后，對內冷水系統增加1臺板式換熱器，有效降低滑油回油溫度，進而降低軸承金屬溫度，保障了機組的運行安全。更換刷式氣封后，減少了壓氣機的漏氣量，間接凈化了滑油箱的運行環境，降低了抽油霧風機的工作負荷，節省了頻繁更換滑油濾芯等成本，提高了機組的經濟性。

4結語

PG9171E燃氣－蒸汽聯合循環機組是深圳地區的調峰機組，對于機組調峰的快速性和及時性非常重要。優化了燃氣輪機的內冷水系統后，對燃氣輪機的安全運行起到了良好的促進作用。

參考文獻:

［1］深圳鈺湖電力有限公司．鈺湖電力有限公司運行操作規程［D］．

［2］楊世銘，陶文銓．汽輪機轉速控制系統的分析［M］．北京:高等教育出版社，2006．

［3］朱宗舉，黃慶南．燃氣輪機刷式氣封的設計與應用［C］．北京:中國航空學會輕型燃氣輪機專業學術交流會，2005.

作者:劉志勇 林琳 單位:深圳鈺湖電力有限公司