摘要：华能云南滇东能源有限责任公司滇东电厂安装有四台东汽生产的亚临界600MW汽轮发电机组。针对四台机组运行中存在的主机润滑油冷油器切换不成功的情况，检修时发现冷油器切换阀存在结构设计缺陷，经过技术改进和结构改良，能够确保润滑油系统运行时冷油器正常切换，可有效避免因冷油器堵塞或泄漏造成润滑油系统断油问题，改造后取得良好的效果。
关键词：汽轮机 冷油器 切换阀 结构改进
1前言
汽轮发电机组主机润滑油系统的主要作用是向汽轮发电机组的各轴承（包括支承轴承和推力轴承）提供合格的润滑油，并在轴承中形成稳定的油膜，维持转子的良好旋转，带走转子的热传导、表面摩擦以及油涡流产生的热量，并为主机顶轴油系统、主机盘车系统、发电机密封油系统提供稳定可靠的油源。为保持润滑油温，需用冷油器来冷却并控制油温在规定范围内。
东汽600MW亚临界燃煤机组主机润滑油系统中设有两台100％板式冷油器，设计为一台运行，一台备用。它以低压开式水作为冷却介质，带走润滑油的热量，保证进入轴承的油温为40-46℃(冷油器出口油温为45℃)。每台根据汽轮发电机在设计冷却水温度（38℃）、面积余量为5％情况下的最大负荷设计，油路为并联，用一个特殊的切换阀进行切换，因而可在不停机的情况下对其中一个冷油器进行清理或检修。
2014年5月22日，#2机机组运行人员发现主机正在运行的冷油器出口油温高，进行主机润滑油冷油器切换不成功，致使大机润滑油温逐渐升高，润滑油系统恶性循环，此后虽采取了多种冷却措施，但是还是连续多日冷油器出口温度超过53度，严重影响机组安全稳定运行。
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图1 冷油器切换阀
2切换阀改造前存在的问题
机组停机后，专业人员打开大机冷油器切换阀检修，发现其结构存在设计问题，主要是:
2.1主机润滑油切换阀在润滑油系统停止运行时切换灵活，但是在润滑油系统正式运行时易卡涩，切换困难或无法切换。
2.2切换阀操作阀杆和切换阀阀芯连接部位安装在阀杆套筒内部，在出现问题时，运行中无法拆解和应急处理。
3存在问题的原因分析
3.1东汽600MW汽轮机组主机润滑油系统切换阀安装在主油箱内，为了便于操作，切换手轮安装在油箱上部，致使切换阀阀芯必须用连接件引至油箱外部。
3.2切换阀与上部操作阀杆采用连接件连接，过度件与切换阀只用一个Φ20空心不锈钢柱销固定，其需承受提升、旋转两个方向的剪切力，在润滑油系统工作时，由于受润滑油压和摩擦力作用，剪切力很大，强度不够，容易被切断，见右图。
3.3切换阀采用锥形结构，其底部小，上部大，正常运行时需将阀压至底部以达到密封效果，但是运行中需切换时，由于油压和摩擦力的作用，切换阀提升并旋转存在较大困难。滇东电厂#1、#2、#4机组都在之前曾多次出现过润滑油冷油器无法切换问题，虽然#3机组当时切换成功，但是也很困难。
3.4切换阀上盖法兰与阀杆套筒为整体结构，一旦不锈钢柱销断裂，切换失效后运行中就没有任何办法处理。
3.5切换阀阀芯与阀杆连接柱销部位安装在阀盖内，不宜进行检修处理。图2连接件
4切换阀改造实施方案
4.1重新设计制作阀芯与阀杆之间的连接件，连接件与切换阀阀芯的连接端由轴套与轴结构，改为内六角结构，增大切换阀时的扭力。
4.2取消空心柱销连接方式，连接柱销改为实心结构，另外柱销直径由Φ20mm改为Φ22实心合金钢制作。
4.3在切换阀润滑油入口侧加一个平衡管，平衡管管径为Φ20mm，该平衡管从切换阀入口管道上接出穿出油箱上盖，加截止阀后返回油箱至切换阀底部，其作用是在需进行切换阀操作时，打开该阀，用润滑油压力反作用于阀芯底部，减少机械提升对连接柱销的剪切力，避免柱销切断。
4.4为避免切换阀连接件损坏或柱销剪断后无法操作，需将切换阀上盖和阀杆套筒进行分离，分离后用法兰进行连接，高度不变。
4.5切换阀阀杆套筒上设置定位装置，防止阀开关方向出现错误。
4.6降低切换阀上盖铜套厚度，以便在故障状态下可以不解体切换阀阀体处理阀芯轴销。
5切换阀连接件及柱销的结构设计及材料选择
5.1柱销的选择：柱销原设计为φ20（TP304）不锈钢销，结构为圆筒形状，其在原设计中不但承诺阀杆提升阀芯的力，还要传递阀体切换时的旋转力，由于其设计较为单薄，在阀体切换操作时，在剪切力的作用下，其容易截断，切断后阀芯和阀杆失去扭力和提升力传动，造成阀体操作失灵。本次改造不但要加大其直径尺寸，而且由空心销变为实心销，另外，柱销材料变为#45合金钢，以满足阀体提升和旋转两个方向的剪切力。
5.2切换阀连接件要承担扭力传递，因而其强度要求较高。由于#45钢综合力学性能良好，适于制造强度要求高的运动件，如叶轮、活塞、轴、齿轮、齿条等，可以满足切换阀连接件强度要求。
5.3切换阀底部平衡管选用1Cr18Ni9Ti管道，严禁使用碳钢管，以避免管道生锈产生杂质进入阀体，造成阀体卡涩。
6改造后切换阀操作步骤
6.1在操作切换阀前，首先应确认切换阀位置，确认切换方向。
6.2打开切换阀底部平衡管阀门，切换阀底部充油，减少阀体提升力。
6.3打开阀芯提升手轮锁紧螺丝，逆时针选择提升手轮，提升时注意观察提升高度，提升高度不得大于6mm；提升过程中应密切关注润滑油压变化，避免油压波动过大。
6.4当阀芯提升到位后，旋转切换阀手轮，将手轮位置切至对应的阀位位置为止（切换过程中能听到轻微的金属撞击声）。
6.5切换到位后，应先关闭切换阀底部平衡管阀门。
6.6将提升手轮降回原位，锁紧螺丝，在提升手轮降回原位的过程中，应避免切换阀手轮随提升手轮移动。
7改造后的切换使用效果
2014年利用机组C级检修机会，分别对四台机组润滑油冷油器切换阀进行了技术改造，改造后汽轮机润滑油系统运行正常，在润滑油≤0.176MPa情况下进行了切换试验，切换阀可一人操作，切换操作灵活、安全可靠。
8结论
此项改造实施后，能够确保润滑油系统运行时冷油器正常切换，可有效避免因冷油器堵塞或泄露造成润滑油系统断油问题，防止汽轮机断油烧瓦事故发生，确保机组安全、经济、可靠运行，完全达到了设计和改造要求。
参考文献
[1]国能安全（2014）161号防止电力生产事故的二十五项重点要求
[2]华能集团2015年二季度火电技术监督报告
论文作者:刘红革
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：润滑油论文; 机组论文; 手轮论文; 阀体论文; 系统论文; 主机论文; 操作论文; 《电力设备》2019年第20期论文;