磨煤機油站冷油器失效淺析與建議措施

吳成效

摘 要：燃煤電廠磨煤機冷油器是通過冷卻水和減速機運行時的高溫潤滑油（65℃左右）進行熱交換，帶走磨煤機減速機運行時由于摩擦產(chǎn)生的熱量，防止減速機運行高溫，進而損壞減速機齒輪箱齒輪、軸承、密封，進而導(dǎo)致系統(tǒng)停機;冷油器是磨煤機減速機潤滑油站核心組件之一，對系統(tǒng)穩(wěn)定運行起至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：磨煤機;油站;冷油器;泄漏;分析;措施

1.設(shè)備基本情況

河源電廠一期2X600MW超超臨界燃煤機組，每臺鍋爐配6臺中速磨煤機，每臺磨煤機配一臺套旗盛/WOERNER的油站，機組自2008年12月開始投運，至2020年3月，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)2臺冷油器泄漏，導(dǎo)致潤滑油污染，間接損失嚴(yán)重。

2.冷油器簡介

2.1 河源電廠磨煤機冷油器為螺紋散熱管組型式的換熱器。

2.2列管式換熱器主要有如下部件組成殼體、傳熱管束、管板、折流擋板、冷熱介質(zhì)進出口、排氣口、排污口等。

按照內(nèi)部列管安裝反式分類如下：固定擋板式、浮動擋板式、雙重管式、U型管式;按照整體安裝方式分：立式、臥式。

2.3 河源電廠一期中速磨煤機油站冷油器主要由殼體、螺紋散熱管組、隔板、管板等組成。該冷油器被冷卻的介質(zhì)為減速機潤滑油，設(shè)計最高溫度為90℃，正常介質(zhì)流量為175L/min;冷卻介質(zhì)為水，流量為250L/min，油冷卻器整體設(shè)計壓力為1.6Mpa。螺紋散熱管設(shè)計共有60根，分兩組、單側(cè)各為30根、串聯(lián)布置;螺紋管外徑約12.5mm，螺紋高度約1.1mm，有效壁厚約1mm，總長度約1760mm;中間布置有8道隔板，把被冷卻介質(zhì)分成9個回路。

3.檢修案例

3.1 2019年1月21日發(fā)現(xiàn)該冷油器個別螺紋管局部存在泄漏，解體、檢修、打工作壓力，封堵5根螺紋管，整體打壓后無異常、恢復(fù)使用。

3.2 為保證該換熱器使用過程中的安全性，消除潛在安全隱患，2020年3月2日將該波紋管換熱器解體進一步進行檢修。

3.2.1 整體抽出殼體內(nèi)部的螺紋散熱管組件，仔細(xì)檢查原封堵過的螺紋管：發(fā)現(xiàn)在第4道隔板附近、螺紋管子在某螺紋的根部存在細(xì)小裂紋狀泄漏點（見圖2）;遂抽出該單根螺紋管，在抽出的過程中該泄漏點就因強度不足而斷裂，斷裂口（見圖3）。從斷口可明顯看出，沿管子圓周、只有12點鐘和6點鐘的位置有小部分由管壁連接，其他兩側(cè)累計接近300°角的圓周位置都是裂紋的舊痕。

3.2.2 取該螺紋管的其他完好部位橫向切斷，見圖4，斷面金屬光亮、有光澤，母材完好，無明顯腐蝕凹坑、減薄現(xiàn)象，說明整體情況良好;但因為螺

紋管，照片斷面顯示的是螺紋的剖面，所以不能準(zhǔn)確反映出有效壁厚。

3.2.3 揀取該螺紋管的其他完好部位縱向剖開，見圖5，其內(nèi)壁上存在棕褐色較為堅固薄層，輕微打磨后可消除，無其他明顯污垢、銹蝕、沖刷等痕跡;其螺紋斷面、有效壁厚光亮、呈金屬光澤，說明總體情況良好。

4.簡要分析

4.1 螺紋管的兩端是光管，與管板為脹接工藝，幾次打壓試驗都是完好、無泄漏，說明此部位制造工藝滿足要求，質(zhì)量完好。

4.2 從圖3可以看出，舊的裂紋斷面分部在12點鐘和6點鐘的兩側(cè)，與“長期彎折”斷裂相似。所以，初步判斷為螺紋換熱管是在長期顫動、螺紋根部應(yīng)力集中部位疲勞裂紋、泄漏。

4.3銅質(zhì)螺紋管換熱器具有增大換熱面積、良好的換熱性能和高導(dǎo)熱系數(shù)，尤其適用于體積較小的換熱器使用。但其材質(zhì)較軟，又因為加工螺紋后的有效壁厚僅有1mm左右，致使其徑向剛度相對較低，橫向的抗震能力也就較差。

4.4 螺紋散熱管組除兩端的管板外，是靠8個隔板分成9個S形回路，隔板同時也起到支撐螺紋管的作用。被冷卻的介質(zhì)在螺紋管的外壁、S形的回路中呈近似于橫向流動時，對螺紋管產(chǎn)生了沖擊和擾動，本來徑向方向剛性較差的螺紋管、再疊加上螺紋根部的應(yīng)力集中，就會在某隔板附近長期的“彎折”處出現(xiàn)裂紋，裂紋繼續(xù)延展、進而裂透至管子內(nèi)壁，泄漏在所難免。

4.5隔板孔徑設(shè)計略大于螺紋管外徑，是便于裝配時的穿裝;但孔徑加工時的偏差會造成隔板孔與螺紋管裝配后間隙偏大，此間隙越大，該隔板左右兩側(cè)的螺紋管橫向剛性也就越差，靠近左右兩側(cè)隔板附近的螺紋根部“彎折”的次數(shù)就越多、幅度也會更大，也是造成裂紋產(chǎn)生、發(fā)展的必要條件之一。

5.不同型式換熱管對比

5.1按照換熱管束分：裸管、螺紋管、翅片管。詳見涂6～圖8。

一般銅介質(zhì)換熱器，最大壓力不能超過16bar，特殊工藝制作的不銹鋼換熱管耐壓可以耐高壓，甚至200bar以上。

5.2列管式換熱器冷卻效果散熱系數(shù)一般：350—580W/（㎡.℃），新工藝的翅片管換熱系數(shù)可以做到：700-900/（㎡.℃）。

5.3 不同列管式油冷器換熱管（銅管）束種類及特點，詳見下表：

6.建議及措施

6.1 該冷油器為同一批產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)一致、運行時間相近，裂紋的或已產(chǎn)生，只是有些未裂至螺紋管的內(nèi)壁，但是風(fēng)險依然存在，隨時都有可能裂紋穿透、泄漏，污染油脂后損失更大，建議整體更換;

6.2對正在運行的冷油器擇機逐臺解體冷油器、檢查、清理、打工作壓力，發(fā)現(xiàn)漏點堵管處理，以后每年進行一次打壓試驗。如果堵管量小于10～15%可以回裝繼續(xù)使用;如果有更多的泄漏、堵管，建議整體更換。

6.3 冷油器更換可以選擇整臺采購、更換，也可以單獨采購標(biāo)準(zhǔn)的散熱管、現(xiàn)場漲接修復(fù)、利舊、更換。但是散熱管的型式需要重新設(shè)計、并與現(xiàn)場的管板、隔板等相匹配，而且要保證現(xiàn)場的檢修工藝質(zhì)量?，F(xiàn)場漲接、修復(fù)、利舊的更換方案還要充分考慮性價比。

6.4 整體采購冷油器進行更換，也必須要改變現(xiàn)有的設(shè)計，尤其是換熱管要重新選型，比如選用連續(xù)翅片管等，才能延長整體使用壽命。

參考文獻：

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