直接空冷汽輪機冷卻風機中的減速機磨損原因分析

杜綱

摘 要：通過對直接空冷設備系統的分析，就其配置、常見故障展開討論，在研究空冷系統運行的基礎上對減速機的運行和磨損原因進行了分析，并提出了相應的解決方案，以保障電廠發電系統的安全、穩定、高效運行。

關鍵詞：電力事業；空冷系統；冷卻風機；減速機磨損

中圖分類號：TK264.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）04-0005-02

1 直接空冷設備系統

直接空冷汽輪機在缺水地區的電力事業中有著非常重要的地位。冷卻風機是空冷系統的重要組成部分，減速機是冷卻風機的關鍵保護。減速機的磨損會導致整個空冷系統運行的故障，對電廠的發電質量、經濟效益造成嚴重的危害。

1.1 直接空冷系統設備概況

空冷凝汽器系統是直接空冷汽輪機的關鍵組成部分，高溫度的汽輪機排出氣體通過凝汽器時，其熱量被冷卻風機帶走，冷卻為蒸汽，內部未凝結氣體被系統抽走，已凝結氣體成為水進入凝結水箱進行循環。直接空冷汽輪機采用空氣作為冷卻介質進行散熱，應用了散熱器和加強空氣流通的風機等設備。它的使用可以大量節約發電冷卻用水，一般情況下可節約大約70%的冷卻水。這不僅降低了發電廠的發電成本，同時對于環境保護有著積極的意義。直接空冷系統由排汽管道、翅片管式散熱器、冷卻風機等組成。直接空冷汽輪機就像整個空冷系統的心臟，協調著水、汽的循環利用；冷卻風機就像心臟的跳動，協調整個系統中水汽的循環、運行；減速機就像心臟的動力源，確保了心臟規律、穩定的跳動。比如一兩臺冷卻風機出現故障停止運行，整個空冷系統的排汽壓力將增大，必然會引起系統運行大范圍的波動。如果冷卻風機故障是由于減速機造成的，那么導致的故障后果將會更嚴重、更棘手。直接空冷系統的故障越嚴重，給電廠經濟效益造成的損失就越嚴重，因此，確保直接空冷系統的安全、穩定運行是確保發電質量、提高電廠經濟效益的關鍵。

1.2 直接空冷系統的布置

直接空冷系統運轉設備較多、運行復雜，冷卻風機是直接空冷設備的重要運轉設備之一，設備啟動后，冷卻風機便會一直運轉，確保整個機組的有效排汽。冷卻風機運行的穩定性和數量直接關系著機組的排汽壓力。目前，國內采用的布置均為每組空冷凝汽器下部布置一個冷卻風機，在空氣流過時，散熱器外表面將排汽凝結成水進入凝結水箱重新循環，節省了大量的發電冷卻用水。每臺冷卻風機上會配置一臺減速機，控制冷卻風機的速度。減速機故障將導致冷卻風機運轉得不穩定、空轉或停止，進而影響整個直接空冷系統的運行，降低了發電機組的運行效率，使電廠效益受損。

1.3 直接空冷系統的常見問題及解決

直接空冷系統為我國電廠的發展作出了積極貢獻，特別是在缺水地區，其節水作用促進了那些地區電力事業的發展，為其經濟建設提供了能源保障。直接空冷系統的運行與溫度、風向、風速等有很大關系，例如：在夏季，直接空冷系統的散熱需消耗帶阻力的空氣，整個系統的負荷就會增加，相應的凝結水溫度也普遍較高，整個系統的運行受到影響，會發生一些不良的運行后果；在冬季，室外空氣較冷，直接空冷系統的運行壓力較低，凝結水溫度控制較好，但一些部件存在結冰、凍裂等隱患。直接空冷系統的常見問題主要有以下幾方面。

1.3.1 運行背壓問題

直接空冷系統中的汽輪機受環境（溫度、濕度等）影響易出現背壓高的情況。受一年四季溫差變化、晝夜溫差變化影響易出現背壓變幅大的問題，其變化范圍可達到水冷汽輪機（水冷汽輪機運行的背壓為4.9～11.8 kPa）的3～4倍。

1.3.2 直接空冷機運行易受灰塵影響

直接空冷機的冷卻效果在風沙大、揚塵多的環境下會大打折扣。主要是由于灰塵對散熱設備的覆蓋導致翅片管散熱受阻或冷卻劑空氣通道堵塞，致使整個系統冷卻性能惡化。

1.3.3 易受風速、風向等影響

直接空冷系統易受風速、風向等影響。比如冷風機在吸入空氣的時候會產生一定范圍的負壓區，負壓區將一部分空氣帶走，這樣吸入風機的風量就會減少，影響了空冷系統的運行效果。

1.3.4 嚴寒環境下凍裂問題

這一問題主要發生在空冷凝汽器和邊緣部件上，凝結水解結冰導致管道等部件凍裂，影響空冷系統運行的安全性。

1.3.5 直接空冷系統問題的解決

目前，針對直接空冷系統易出現的問題一直在進行積極的分析研究和解決。一方面，正對直接空冷系統的運行環境進行分析設計，盡可能減少因環境問題導致直接空冷系統的運行安全隱患，確保直接空冷系統在使用地區的穩定、高效運行。另一方面，從設計上積極改進，例如設計更為牢靠的散熱器連接技術，改進焊接工藝，使散熱器連接焊縫更為致密，降低了散熱器在運行過程中的受損概率；又比如改進空冷散熱器設計，避免灰塵在散熱器上沉積，提高了散熱器的工作效率等。隨著這些問題的解決，也許還會出現一些新的問題，但是科技的進步是不容質疑的，直接空冷系統在電廠中的應用優勢是可以肯定的，隨著空冷系統運用技術的不斷成熟，其在我國電力系統的應用將會更加廣泛。

2 冷卻風機中減速機磨損的原因及對策

減速機在直接空冷汽輪機冷卻風機機組中有著重要的地位，并且與空冷系統的常見問題存在著千絲萬縷的聯系，解決好減速機的磨損問題，是提高空冷系統運行效率、有效控制直接空冷系統常見問題的有效途徑。通過實踐經驗總結，減速機磨損主要有以下四種原因。

2.1 油質差導致濾網堵塞

冷卻風機從機組啟動起需要一直運行，其減速機也有隨著一起運動，在運動中需要消耗相應的油質，油質差導致濾網堵塞是造成減速機磨損故障的原因之一。濾網的堵塞導致油壓低，冷卻風機的保護運行自動停止，冷卻風機軸承端缺油，減速機發生磨損導致冷卻風機故障。這一問題的解決很簡單，就是清理濾網、更換油質，確保減速機的用油質量。

2.2 減速機輸出軸承磨損

減速機輸出軸承負責冷卻風機的運行保護，需長期承受向下的軸負荷，受此力影響會發生一定的磨損。解決辦法就是使用質量好、產品合格的減速機，定期地對機組進行檢修、維護，發現問題及時解決，避免問題的擴大。

2.3 減速機油箱跑油

減速機油箱跑油造成減速機磨損，其主要跑油因素為油箱門沒關閉嚴實，造成漏油或油壓表破裂造成跑油。油泵在缺油情況下進行開關動作，冷卻風機保護停止運行，致使軸系的保護無效，導致減速機磨損。這種情況下，先要關好油箱門，對油箱門的關閉狀態進行合理的查詢，將問題解決在發生前。當發生跑油后，不論跑油速度快慢，對減速機的磨損都是很嚴重的，如果發現及時立即處理，加固葉片，減速機的磨損情況會好一點。如果不能及時發現，當油壓低導致開關動作后，減速機會出現干摩擦，先是下軸承斷油，再是上軸承斷油，最終導致冷卻風機隨風空轉，致使部件的磨損情況加劇，最終導致減速機磨損情況嚴重。

2.4 逆流風機受損

整列空冷減速機中的逆流風機比其他風機更容易損壞，原因是冬季逆流風機根據環境溫度需要倒轉回暖運行，而逆流風機不配備防止自轉的裝置，有可能在停運時因環境氣流驅動而正轉或倒轉。在該風機啟動時，如果需要使轉動方向與自轉方向相反，則減速機將承受極大扭矩。如果減速機配置為隨動油泵，此時齒輪潤滑流量為0，因此極易發生干磨損壞或因扭矩過大斷齒的問題。這一問題，只能通過技術改造，采用裝有電磁鎖止裝置的電動機作為原動機來解決。

3 結束語

當前，我國的電力供應主要以火力發電為主，火電廠的發電設備需要大量的冷卻介質進行循環用水的制冷。在一些缺水地區，直接空冷汽輪機不僅為電廠帶來可觀效益，同時減少了電廠的用水量，降低了電廠的發電成本，對環境保護產生了積極意義。直接空冷汽輪機冷卻風機減速機磨損問題是影響空冷系統運行安全、穩定的關鍵因素之一，避免減速機磨損，確保其正常運行對整個機組的穩定、安全運行意義重大。在電力事業發展趨勢的推動下，積極處理好直接空冷汽輪機運行過程中的故障隱患，提高直接空冷汽輪機的效率，是促進我國電力事業發展的需要，也是我國環境現狀與發電事業共同發展的理想模式。因此，對于減速機磨損問題一定要究其根源，從根本上予以解決，確保電廠發電的安全和經濟效益。

參考文獻

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〔編輯：陳文強〕

Abstract： Through the analysis of direct air cooling equipment system on its configuration， discuss common faults in basic research on air-cooling system running on the running gear and wear reasons were analyzed， and the corresponding solutions to protect power generation system security， stability and efficient operation.

Key words： electric utilities； air cooling system； cooling fan； gear wear