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軸承知識(shí)
板式換熱器微變形特性導(dǎo)致潤滑油壓力波動(dòng)原因分析

1、板式換熱器工作原理及特點(diǎn)

板式換熱器主要由固定壓板、活動(dòng)壓板、上下導(dǎo)桿、后支柱、板片、夾緊螺栓、夾緊螺母等零部件組成(如圖1所示)。板片用墊片密封后懸掛在固定壓板與換熱板之間,通過夾緊螺栓夾緊,根據(jù)需要選用防護(hù)罩。

板式換熱器工作原理:兩種工作流體在兩板片間形成窄小而曲折的通道中流過,冷、熱流體依次通過通道,中間有一層板片將流體分開,并通過此板片進(jìn)行熱交換。板式換熱器2種介質(zhì)的平均溫差可以小至1℃,換熱效率可達(dá)99%以上。在相同壓力損失情況下,板式換熱器的傳熱效果是列管式換熱器的3~5倍,占地面積為其1/3,金屬耗量只有其2/3。在應(yīng)用中可根據(jù)需要將板式換熱器若干流道并聯(lián)組成一組,也可將并聯(lián)的組串聯(lián)在一起,形成冷、熱介質(zhì)通道,這就是板式換熱器的“流程組合”,并根據(jù)工藝條件計(jì)算結(jié)果選擇板式換熱器流程組合,板式換熱器流程分為單流程和多流程。

板式換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱效率高、操作靈活、應(yīng)用范圍廣、換熱損失小、安裝和清洗方便等特點(diǎn)。在新建電廠的低溫?fù)Q熱系統(tǒng)中,舊式管式換熱器已逐步被板式換熱器替代。

2、板式換熱器微變形異常分析

2.1系統(tǒng)設(shè)備

某發(fā)電有限責(zé)任公司發(fā)電B廠共安裝2臺(tái)1 000 MW超超臨界燃煤機(jī)組(3號、4號機(jī)),每臺(tái)機(jī)組配備2臺(tái)給水泵汽輪機(jī)用來驅(qū)動(dòng)給水泵,無電動(dòng)給水泵。

每臺(tái)給水泵汽輪機(jī)都配備獨(dú)立的潤滑油系統(tǒng),包括2組小型板式換熱器,1臺(tái)運(yùn)行,1臺(tái)備用,采用閉式冷卻水作為冷卻水源。換熱器換熱板片厚度為0.5 mm,每塊板片都配有密封墊片。板片裝有框架,相鄰板片間旋轉(zhuǎn)角度為180°,板束形成一系列的平行通道,換熱板兩側(cè)油、水兩種介質(zhì)分別進(jìn)入適當(dāng)通道,靠換熱板傳遞溫差達(dá)到冷卻油溫的作用。

2.2事故經(jīng)過

閉式冷卻水泵定期輪換,啟動(dòng)2號閉式冷卻水泵,運(yùn)行正常后,11:07停1號閉式冷卻水泵,1號、2號給水泵汽輪機(jī)相繼跳閘,相隔為85 ms,MEH跳閘首出均為“潤滑油壓低”(定值0.07 MPa)。查閱歷史曲線發(fā)現(xiàn),給水泵汽輪機(jī)潤滑油壓低、定子冷卻水流量低報(bào)警,發(fā)出時(shí)間與閉式冷卻水泵切換為同一時(shí)間。11:07:08停1號閉式冷卻水泵;11:07:11閉式冷卻水母管壓力從0.78 MPa突然下降至0.56 MPa(Z低),水壓波動(dòng)范圍達(dá)0.22 MPa;11:07:11 2臺(tái)給水泵汽輪機(jī)潤滑油壓力低Ⅱ開關(guān)均達(dá)到動(dòng)作值(0.07 MPa),給水泵汽輪機(jī)跳閘;11:07:11定子冷卻水流量低保護(hù)達(dá)到動(dòng)作值,由于該保護(hù)存在30 s延時(shí),保護(hù)未觸發(fā)機(jī)組跳閘邏輯(定子冷卻水冷卻器為板式換熱器)。

2.3原因分析

由圖1可以看出潤滑油中熱量通過板式換熱器向閉式冷卻水系統(tǒng)釋放。板式換熱器核心元件換熱板為不銹鋼材質(zhì),厚度約0.5 mm。通常用模具將板片壓制成各種槽型或波紋形(有水平平直波紋、人字形波紋、斜波紋等),既可以增大板片的剛度,又可防止波紋板受壓變形,增強(qiáng)了流體的湍流程度及換熱面積,同時(shí)又能承受兩側(cè)的壓差。因此,板片結(jié)構(gòu)形式是保證板式換熱器高效換熱的管件。由于板式換熱器的板片較薄,當(dāng)換熱器兩側(cè)壓差變化時(shí),將影響板片形狀,換熱器兩側(cè)內(nèi)的容積會(huì)隨之發(fā)生輕微的變化,該特性易被忽視。

在閉式冷卻水壓快速波動(dòng)過程中,板式冷卻器換熱板片受兩側(cè)壓差影響發(fā)生微變形,水側(cè)空間快速收縮,油側(cè)空間膨脹,系統(tǒng)中的潤滑油膨脹,填充換熱器油側(cè)增加的空間,導(dǎo)致給水泵汽輪機(jī)潤滑油壓力瞬間波動(dòng)至0.07 MPa以下,達(dá)到潤滑油壓力低Ⅱ開關(guān)動(dòng)作值,2臺(tái)給水泵汽輪機(jī)相繼跳閘。

機(jī)組跳閘后為驗(yàn)證閉式冷卻水系統(tǒng)壓力波動(dòng)與給水泵汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)壓力的關(guān)系,重新進(jìn)行閉式冷卻水泵切換試驗(yàn),就地監(jiān)視2臺(tái)給水泵汽輪機(jī)潤滑油壓力表。啟動(dòng)2號閉式冷卻水泵,啟動(dòng)正常后,停1號閉式冷卻水泵,給水泵汽輪機(jī)潤滑油壓力瞬時(shí)快速下降,閉式冷卻水母管壓力在3 s內(nèi)由0.81 MPa降至0.65 MPa,2號給水泵汽輪機(jī)潤滑油壓力低Ⅰ開關(guān)動(dòng)作,并對定子冷卻水系統(tǒng)流量產(chǎn)生明顯影響。

3、處理措施

a.在給水泵汽輪機(jī)潤滑油壓低Ⅰ聯(lián)啟備用潤滑油泵保護(hù)邏輯中,附加了延時(shí)3 s條件,油壓瞬間波動(dòng)<3 s時(shí),備用油泵來不及聯(lián)啟,為保證汽機(jī)不發(fā)生燒瓦事故,通常潤滑油壓低Ⅱ值在聯(lián)啟事故潤滑油泵同時(shí)觸發(fā)給水泵汽輪機(jī)跳閘保護(hù)。為避免給水泵汽輪機(jī)潤滑油壓力波動(dòng)造成?跳閘,可取消備用泵聯(lián)啟延時(shí)3 s條件,但要求油壓低Ⅰ開關(guān)動(dòng)作安全可靠,否則容易造成備用油泵頻繁誤啟動(dòng)。潤滑油壓力低Ⅱ觸發(fā)給水泵汽輪機(jī)跳閘保護(hù),可增加0.5~1 s延時(shí),但增加了軸瓦燒損風(fēng)險(xiǎn)。

b.由于板式換熱器微變形導(dǎo)致潤滑油壓力低,僅為瞬間波動(dòng),系統(tǒng)油壓短時(shí)間可恢復(fù),因此,在潤滑油系統(tǒng)供油管道(特別是在測壓管取油點(diǎn)附近)安裝蓄能器,在潤滑油壓短時(shí)間降低時(shí),蓄能器中儲(chǔ)存的潤滑油釋放,補(bǔ)償系統(tǒng)壓力,可有效緩解潤滑油壓瞬間波動(dòng)對系統(tǒng)的影響。

4、結(jié)束語

目前板式換熱器在新安裝機(jī)組中被廣泛采用,在實(shí)際應(yīng)用中換熱板片微變形特性往往被忽視,而此特性對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行存在較大隱患。因此,在使用板式換熱器系統(tǒng),特別是較重要的油系統(tǒng),在設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意該問題,建議加裝足夠容量的蓄能器。

(來源:網(wǎng)絡(luò))

發(fā)布時(shí)間:2022-10-10


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