350 MW机组给水泵汽机系统的改进论文
摘要：分析了NK50／56型给水泵汽机存在的问题，介绍了改进措施，并对油压调整和高速盘车装置的运行提出了建议。
关键词：给水泵汽机 油系统 汽封 改进
合肥二电厂350 MW电站采用半容量汽动给水泵，其驱动汽机是杭州汽轮机厂设计制造的NK50／56型汽轮机。该类机组以灵活、可靠的运行广受用户的青睐，至今已出厂了近百台。但在应用中发现其油系统、汽封蒸汽系统仍存在一些问题。本文将结合合肥二电厂的应用情况对这些问题进行分析，供大家参考。
1 NK50／56型给水泵汽轮机存在的问题及分析
1.1 油系统不能协调工作
NK50／56给水泵汽机正常工作时，只有轴承耗油以及调节系统漏油，用油量很小，而在盘车时用油较大 。离心油泵的最大输出油量与最小输出油量的比值如果≤2.5，则油泵工作稳定，出口油压不仅在正常运行时得到保证，而且在盘车时也能得到保证。但是实际运行中，这个比值超过3。这预示着如果使用一台泵 ，既要供润滑油与控制油，又要供盘车油与顶轴油，这台泵将不堪重负。
实践显示，如果给水泵小汽机油站只配置二台相同型号80YL－120的离心油泵，则汽机盘车时需二台油泵并列运行，否则，润滑油、控制油、盘车油与顶轴油将不能协调地工作。因此，系统设置时最好为盘车装置专门配置一台相同型号的油泵。
1.2 汽封蒸汽系统
给水泵汽机的汽封用汽由主机轴封系统供给，供汽压力是27 kPa。给水泵汽机进汽管路上装有一只节流孔板，旨在将轴封供汽压力降至3～8 kPa，再送入给水泵汽机的汽封系统。节流孔板的孔径要在现场调试确定。有些电厂把节流孔板取下不用，而将27 kPa的蒸汽直接送入给水泵汽机的汽封系统。过高的蒸汽压力经汽封齿节流后仍然压力很高，于是蒸汽从前后汽封体喷出，凝结水流沿转子轴向穿透油封挡进入前后轴承座中污染润滑油。
另一方面，给水泵汽机的汽封进汽管路的疏水对汽封供汽压力的影响很大。一般情况下，该疏水接到主机真空疏水扩容器，给水泵汽机启动时，疏水阀打开；正常运行时，该阀关闭。由于真空疏水扩容器内真空很高，疏水阀的开关将直接影响轴封供汽压力。因此，必须通过调整进汽管道上的节流阀开度，才能保证轴封汽压力正常。然而，由于工人很难设定一个固定的开度，有些电厂索性将节流阀全开，这也是造成给水泵汽机正常运行时汽封体大量向外喷汽的一个原因。
1.3 合肥二电厂的特殊情况
与国内一般电厂不同的是，合肥第二发电厂的给水泵小汽机双出轴，一头拖动主给水泵，另一头拖动齿轮箱与前置泵。这是杭州汽轮机厂供应的第一台双出轴给水泵小汽机。与单出轴给水泵小汽机相比，因为增加了齿轮箱与前置泵两个负载，润滑油耗量与盘车装置所需要的盘车力矩都增加了，所以原为单出轴给水泵小汽机选用的油箱容积与主油泵输出油量都不够用。因此给水泵汽机油站作相应的调整：油箱容积由4 m3增加到5.3 m3，主油泵配二台泵，型号由80YL－120改为100YL－120。
2 合肥二电厂给水泵汽机系统的改进
2.1 油系统的改进
虽然给水泵小汽机油系统的油箱容积与油泵容量增加了，但现场发现润滑油、控制油、盘车油与顶轴油仍不能协调地工作。
在调试初期，发现控制油压只有0.6 MPa，低于要求值0.8 MPa；此时盘车油压也低于设计值0.05～0.1 MPa。检查油泵出口油压，得0.96～10MPa，符合设计要求。这说明油泵出口的隔离阀、逆止阀和一台双联控制油滤油器的阻力降过大。同时，发现给水泵小汽机前轴承座的回油管窥视窗显示出159×4的回油管几乎充满了回油。从轴承金属温度看，最高转速时给水泵小汽机各轴承与主给水泵、前置泵以及齿轮箱各轴承的金属温度都只有48～53℃，也就是各轴承的'金属温度与润滑油进油温度的温差都只有8～10℃，而计算的温差为30℃。这意味着实际消耗的润滑油量至少为计算值的3倍，为此作了以下改进。
2.1.1 更换逆止阀
将主油泵出口的逆止阀型式由升降式改为旋启式。更改后，控制油压升高到0.77 MPa，盘车油压升高到0.5 MPa。
2.1.2 优化各轴承间油量的分配
润滑油量的实际消耗量数倍于计算值将导致主油泵过负荷，也就是主油泵的工作点超出了其特性线所表示的工作范围，从而导致控制油压的降低。反过来，降低润滑油量，就能提高控制油压。为调整给水泵小汽机各轴承的润滑油量做了以下工作。
（1）推力轴承
进油孔原孔径为25，第一次减小到22，第二次减小至16，进油孔面积减小了60％。
出油孔原孔径为7×18＋1×14．6＋8×10，第一次减小到2×18＋1×14．6＋8×10，第二次减小到1×14．6＋9×10＋1×8，第三次减小到1×14．6＋8×10＋1×8，第四次减小到1×14．6＋1×8。出油孔面积减小了92％。
调整的效果为在额定转速下，推力轴承金属温度与润滑油进油温度的温差，调整前＜8～10℃，调整后＜25℃。也就是说，金属温度＜70℃，留点裕量给最高转速工况。在进油孔前母管润滑油压＞0.15 MPa的情况下，进油孔后的润滑油压，调整前为＜0.01 MPa，几乎无读数，调整后＞0.035 MPa。调整后推力轴承消耗的润滑油量估计至少减小了约14～16 m3／h。
在推力轴承体上，有8个10的测温热电阻引出孔未使用，未堵塞。如果这8个孔不堵塞，则推力轴承体内润滑油压始终＜0.02 MPa。
（2）前轴承
进油孔原孔径25，第一次减小到9.5，一次调整到位。
调整的效果为在额定转速下，前轴承金属温度与润滑油进油温度的温差，调整前＜8～10℃，调整后＜25℃。母管润滑油压＞0.15 MPa时，前轴承进油压力，调整前＞0.1 MPa，调整后约为0.06 MPa。
（3）后轴承
进油孔原孔径25，第一次减小到13.5，第二次减小到11。
调整的效果，在额定转速下，后轴承金属温度与润滑油进油温度的温差，调整前＜8～10℃，调整后＜12℃。母管润滑油压＞0.15 MPa时，后轴承进油压力，调整前＞0.1 MPa，调整后约为0.08 MPa。
后轴承的金属温度与润滑油进油温度的温差未调整到25℃，根据计算数据，后轴承轴径大，摩擦耗功几乎是前轴承的一倍。今前轴承进油孔径为9.5，则后轴承的进油孔径无论如何也不应＜11。唯一的解释应该是前轴承靠近高温区，一部分润滑油用于冷却由汽机高温区传过来的热量，而后轴承却没有这个额外的负载。
通过以上的调整，给水泵小汽机控制油压已提升到0.8 MPa以上，盘车油压也达到了设计值0.55 MPa。油系统油压已满足给水泵小汽机起动与正常运行的要求。
2.2 汽封蒸汽系统改进
与国内大多数300 MW机组一样，合肥二电厂给水泵汽机使用的汽封蒸汽也来自主机系统。所不同的是，ABB公司的机组轴封系统使用的汽封蒸汽压力为3～4 kPa，给水泵汽机汽封进汽管道疏水改接到主机轴封冷却器。
通过上述的系统改进，在该厂运行的给水泵汽机没有发现汽封蒸汽从汽封进汽管路短路到真空疏水扩容器的情况，也没有发现汽封喷汽污染润滑油的迹象。
3 几个问题的讨论
3.1 油压调整
主油泵与备用油泵出口不设置隔离阀。杭州汽轮机厂设置这个隔离阀是根据美国石油协会标准API614的要求。这是石化系统的要求，电力部门不必照搬。不设置隔离阀可以提高控制油压与盘车油压（该阀的压差为0.03～0.05 MPa）。
主给水泵、前置泵与齿轮箱的润滑油耗量，泵厂给出的数量为：主给水泵5 m3／h，齿轮箱6 m3／h，前置泵0.4 m3／h，总耗油量11.4 m3／h。这是计算值，以轴承瓦温与油温的温差为30℃作为计算依据。实际运行中，轴承瓦混与油混的温差只有8～10℃，因此泵的实际耗油量当在20～30 m3／h。如果在保证轴承金属温度不超过70℃前提下，调整轴承润滑油耗量，可以进一步提高控制油压与盘车油压．
3.2 盘车装置
由于给水泵汽机所驱动的主给水泵在转速降到零时，容易因脏物沉淀或泵体变形而被卡住，即使用功率为几百k W的盘车装置也盘不动。如果汽泵停机时，在转速降到600 r／min时就起动盘车装置，将有利于避免上述问题，这是采用油涡轮高速盘车装置的优点。
制造厂提供的主给水泵的最低盘车转速为120r／min。如果要检查给水泵汽机与给泵的内部摩擦情况，则盘车转速最好应在200 r／min以下。所以最佳盘车转速应为120～200 r／min。实际运行中，在启动给水泵汽机盘车装置时，为了取得最大的盘车力矩，将盘车油管路上的电动阀全开，在最大盘车力矩作用下，给水泵小汽机带着主给水泵，前置泵与齿轮箱一起的盘车转速约300～400r／min。如果运行中调整盘车转速至120～200 r／min，将有利于提高油系统压力。
4 结论
（1）改进后的油系统能协调工作，给水泵汽机在合肥二电厂能满足机组运行的要求。盘车力矩足够自动起动给水泵小汽机与主给水泵以及前置泵，毋需手动盘车装置助力，主给水泵在调试第一年中也未发生卡死问题。
（2）采用较低压力的汽封蒸汽，同时将给水泵小汽机汽封蒸汽管道的疏水接地主机轴封冷却器，将有利于降低操作强度，消除汽封喷汽，从而防止油系统进水。
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