燃气轮机内冷水系统的优化改造范文

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《电站辅机杂志》2016年第2期

摘要:

对某型燃气轮机组的内冷水系统进行了优化改造，在系统内增配了板式换热器。分析了原系统中存在的问题，并将轴承的迷宫式密封改换成刷式气封，减少了漏气量。通过比较相关设备的运行参数，进一步说明了内冷水系统改造后的实际效果。可为同类机组的系统改造方案，提供借鉴。

关键词:

燃气轮机;冷水系统;密封;改造;优化;措施;效果;分析

0概述

深圳钰湖电厂安装有2套燃气－蒸汽联合循环机组，燃气轮机的型号为PG9171E。燃气轮机采用三点支撑，位于压气机排气室内的2号轴承为止晃轴承，1号轴承和3号轴承均为支撑轴承。燃气发电机侧的2个轴承为4号、5号轴承，均为可倾瓦支撑轴承。［1］

1内冷水系统运行状况及存在的问题

1．1系统的运行状况

燃气轮机冷却水系统分为内冷却水系统和外冷却水系统。内冷水取自除盐水箱，为闭式循环系统。原系统设计中，每台燃气轮机内冷水系统设有膨胀水箱、2台内冷水泵及电机、2台板式换热器，相关设备参数，如表1所示。外冷水取自全厂工业水系统，平均水温约28℃，为开式水循环系统。外冷水与内冷水经循环换热后，带走内冷水的热量，换热冷却后的内冷水，再经滑油冷油器、火焰探测器、燃气轮机支撑腿及发电机空冷器进行循环。1号燃机内冷却水的工作流程，如图1所示。

1．2存在的问题

1．2．11号燃机润滑油的温度偏高

1号燃机内冷水系统对各设备进行冷却的顺序，依次为发电机空冷器→火焰探测器和燃气轮机支撑腿→滑油冷油器，随后滑油对1号至5号轴承进行冷却。1号燃机外冷却水进水温度及内冷却水回水温度与历史同期运行温度的比较表，如表2所示。1号燃机原闭式冷却水所冷却设备及轴承回油的运行温度，如表3所示。从表2数据可知，1号燃机的外冷水进水温度没有明显变化，但是内冷水回水温度比历史同期升高了约4℃。从表3数据分析，1号燃机内冷却水所冷却设备的运行温度，相比于历史运行数据，均偏高2～3℃，部分设备的运行温度甚至高于设计值(控制值)。通过对1号燃机各轴承金属温度与对应轴承回油温度的比较，反应了滑油对轴承冷却及润滑的效果。经统计和对比，1号燃机内冷却水系统的冷却效果下降较明显，影响了滑油母管及轴承的正常运行。

1．2．2燃机轴承金属的温度高

PG9171E型燃气轮机的2号轴承，原采用迷宫式气封，气封用油进行冷却。机组大修前，2号轴承处的气封磨损严重，压气机的高温排气，冲破压气机5级抽气形成的密封层，进入了冷却2号轴承的滑油中，并被带回至滑油箱。2号轴承的磨损漏气状况，如图2所示。由于高温排气的进入，滑油中带气，易在滑油箱内形成油烟，增加了抽油烟风机的负担。在夏季高负荷期，平均每周需换1次滤芯，增加了生产成本。同时，还使1号燃气轮机滑油的回油温度偏高，造成整个轴系的轴瓦金属温度较高，机组运行的风险增大。随着夏季温度的升高，由于该型燃气轮机中2号轴承的独特设计，导致润滑油箱温度超标及油质容易变坏，且内冷水系统的冷却效果不佳，为确保机组的安全运行，有必要对内冷水系统进行改造和优化。

2改造后的内冷水系统优化方案

2．1内冷水系统优化方案

2．1．1提高换热量

在系统内增加1台板式换热器。在板式换热器中，外冷水和内冷水依次通过薄金属波纹板片两侧形成的换热流道，并通过此板片进行换热。经论证，原有2台内冷水换热器的传热性能已达极限，单纯在板式换热器本身增加换热面已经不能够有效增加换热量［2］。故利用已停运的重油处理模块中的1台重油加热器，通过重新组装，在原内冷水系统中新接入1台板式换热器，以提高系统的换热能力。原系统板式换热器冷却水的进出口温度，如表4所示。为保证新增板式换热器有足够的传热温压，且不宜让火焰探测器冷却管的内冷水进入新增的板式换热器，防止因水温过低而产生热应力，所以，将新增板式换热器的接入位置，选定在火焰探测器冷却管之后，在滑油冷油器之前的位置，如图3所示。新增板式换热器的冷水源，从燃气轮机外冷却水的总管接入。

2．1．2降低2号轴承漏气量

在2014年机组大修期间，该电厂对原气封实施技术改造，更换为刷式气封。刷式气封作为一种柔性密封，在转子振动加剧时，刷丝簇会发生形变，运行趋于稳定时，刷丝簇将恢复原状态，能起到较好的密封效果。改造后，有效地降低了2号轴承的漏气量。更换刷式气封后，2号轴承运行情况，如表5所示。

3效果分析

1号燃机的内冷水系统优化方案实施后，相关设备的运行温度出现明显的下降趋势。新增板式换热器投入运行后，相关设备的温度变化情况，如表6所示。对1号燃机内冷水系统优化包含了两部分内容，即更换刷式气封和增加1台板式换热器。在冷却火焰探测器后，对内冷水系统增加1台板式换热器，有效降低滑油回油温度，进而降低轴承金属温度，保障了机组的运行安全。更换刷式气封后，减少了压气机的漏气量，间接净化了滑油箱的运行环境，降低了抽油雾风机的工作负荷，节省了频繁更换滑油滤芯等成本，提高了机组的经济性。

4结语

PG9171E燃气－蒸汽联合循环机组是深圳地区的调峰机组，对于机组调峰的快速性和及时性非常重要。优化了燃气轮机的内冷水系统后，对燃气轮机的安全运行起到了良好的促进作用。

参考文献:

［1］深圳钰湖电力有限公司．钰湖电力有限公司运行操作规程［D］．

［2］杨世铭，陶文铨．汽轮机转速控制系统的分析［M］．北京:高等教育出版社，2006．

［3］朱宗举，黄庆南．燃气轮机刷式气封的设计与应用［C］．北京:中国航空学会轻型燃气轮机专业学术交流会，2005.

作者:刘志勇 林琳 单位:深圳钰湖电力有限公司