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600MW大型水轮发电机组推力轴承冷却系统的关键技术研究

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成果主要完成人

王军杰、龙帅成、于波阳、李春阳、罗小钢、余建平、蓝 晶、普建超

项目概况

1、成果简介 为避免推力冷却器腐蚀穿孔,降低推力轴承运行瓦温和油槽油温,增加推力瓦、透平油使用寿命,梨园水电站结合运行数据、金属检测报告、推力轴承结构、推力外循环冷却系统的结构特点,综合分析运行过程中推力瓦温高、冷却器铜管穿孔的原因,结合梨园现场条件,进行了下列关键技术研究: 1、将温度回差投退备用油泵和按运行时间循环投退油泵的控制策略运用在推力外循环油泵控制系统中。 2、优化推力油循环路径,减少冷、热油的短路损失。 3、根据热工计算,探索寻找出冷却器冷却管管径和管程的最优配置,将外循环冷却器由4管程纯铜材质更换为6管程铜镍合金BFe30-1-1复合防爆管。 4、在冷却器端盖上增加锌棒,采用牺牲阳极的阴极保护法来避免冷却器管路腐蚀。 5、研制了一种专用清洗喷头,应用于冷却器清洗工作。 6、减小轴向水推力,以减轻推力负载,进而降低油温、瓦温。 项目成果实施应用后,推力油槽温度降低了17.4℃,推力瓦温降低了6.6℃,同时还解决了冷却器管束腐蚀穿孔问题,达到使机组长期安全稳定运行的效果。 2、主要创新点 技术创新点一:将温度回差投退备用油泵的控制策略和按运行时间循环投退油泵的控制方法运用在推力外循环油泵控制系统中,使推力外循环油泵运行更节能降耗。 技术创新点二:优化推力内循环路径,减少冷、热油的短路损失。将4个通孔进行封闭,封堵油孔后,油温下降了6℃,瓦温下降了5℃,油温和瓦温有了明显改善。 技术创新点三:首次将BFe30-1-1材质复合防爆管应用于推力外循环冷却器管束。提高了其强度、耐蚀性。极大降低了冷却器冷却管穿孔概率。 技术创新点四:首次将牺牲阳极的阴极保护法应用在推力外循环冷却器防电化学腐蚀中。在冷却器端盖进出水口处加装两根锌棒,由于锌比铜更活泼,起到了保护铜管的作用。 技术创新点五:根据热工计算,探索冷却器管径和管程的最优配置。确定了冷却器管束直径19mm,壁厚1.2mm,内径16.6mm,冷却管数量240 根,水路数为6路是最优配置,冷却管面积达到了30.08平方米,换热余量为31.73%,冷却效果最好。 技术创新点六:研制一种刷洗一体喷头应用于推力外循环冷却器管束清洗。使得刷洗和冲洗同时进行,有效避免了传统清洗过程中的清洗刷脱落堵塞冷却器管束和冲洗不及时导致泥沙附着难以清除的特点,显著提高了冷却器管束清洗效率。 3、实施效果 通过对推力轴承冷却系统的关键技术进行研究改进后,正常运行时外循环冷却系统为单泵运行,并可根据推力油温变化自动投入或退出备用油泵,使推力油温能保持在设定的温度范围内,实施后瓦温从77.6℃降至71℃,油温从50℃降至32.6℃,优化后的控制逻辑使3台油泵定期轮换,可使每台油泵运行时间基本一致,延长油泵的使用寿命,降低了机组辅机运行能耗,优化后未发生推力瓦温异常升高现象。采取防腐措施后的冷却器冷却效果更好,期间未发生冷却器管束腐蚀渗漏现象,无因推力瓦温升高和冷却器管束渗漏而引起的非计划停运事件,保障了机组安全稳定运行。