軸承油流低導(dǎo)致冷天開機(jī)時(shí)間過長(zhǎng)分析

何亞文 文德合

（五凌電力公司近尾洲水電廠 衡陽(yáng)市 421127）

1 概 述

近尾洲水電廠為燈泡貫流式機(jī)組，軸承油系統(tǒng)主要包括軸承低位油箱1 個(gè)，軸承高位油箱（事故油箱）1 個(gè)，軸承油泵2 臺(tái)，交流、直流高壓軸承油泵1 臺(tái)，軸承油冷卻器2 套，正推軸承油流計(jì)、反推軸承油流計(jì)、水導(dǎo)軸承油流計(jì)、發(fā)導(dǎo)軸承油流計(jì)各1個(gè)，機(jī)組軸承油系統(tǒng)于2000年投入運(yùn)行。軸承油系統(tǒng)部分截圖如附圖所示。

附圖 軸承油路圖

2 存在的問題分析

在多年的運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)在冬天天氣較冷的情況下，特別是廠房外氣溫在0℃左右時(shí)，由于軸承油溫低，軸承油流滿足不了開機(jī)條件（采集點(diǎn)如附圖油流計(jì)），導(dǎo)致機(jī)組開機(jī)時(shí)間過長(zhǎng)。根據(jù)2008年元月份極端天氣條件下所測(cè)得的室內(nèi)溫度約5.86℃，機(jī)組軸承油泵及機(jī)組軸承主供油閥需要運(yùn)行15 min 后，反推油流才能滿足開機(jī)要求。

3 關(guān)鍵性設(shè)備技術(shù)參數(shù)

3.1 軸承油箱

（1）軸承低位油箱。長(zhǎng)：2 140 mm，寬：1 190 mm，高：1 600 mm，容量：4 000 L，油位高報(bào)警浮子高度1 280 mm，油位正常浮子高度1 140 mm，油位低報(bào)警浮子高度440 mm，油位低跳閘浮子高度360 mm。

（2）軸承高位油箱（事故油箱）。長(zhǎng)：1 620 mm，寬：940 mm，高：1 070 mm，容量：1 600 L，油位高報(bào)警浮子高度1 030 mm, 油位正常浮子高度930 mm，油位低報(bào)警浮子高度820 mm，油位低跳閘浮子高度740 mm，在事故情況軸承油泵不供油下，可確保軸承供油307 s（以220 L/min 計(jì)算），機(jī)組事故停機(jī)確保不燒軸承瓦必須供油120 s（轉(zhuǎn)速≤1%）。

3.2 軸承油

（1）機(jī)組軸承油泵2 臺(tái)，參數(shù)：5.5 kW 出口油壓力0.35 MPa，出口油管徑ф60 mm。軸承低位油箱基座高層41.4 m，油箱頂部高層43.0 m，軸承高位油箱底部高層64.07 m，頂部高層65.14 m。

（2）軸承油加熱器，低位油箱2×3.0 kW，4.5 A，高位油箱1×3.0 kW，4.5 A，調(diào)整定值均為35℃，每個(gè)加熱器各有2 個(gè)溫控串聯(lián)接入控制回路； 軸承油箱加熱器為德國(guó)Herbst 牌D10772 特殊設(shè)計(jì)的加熱器（20014150 型）帶3 個(gè)管形加熱元件ф8.5 mm，，浸入深度1 500 mm，230/400 V 直流，3 000 W,1.2 W/cm2； 在距離安裝螺釘頭200 mm 的地方開始加熱，溫度控制器安裝在（0～200）mm 之間的地方,溫控可調(diào)范圍為（0～80）℃，保護(hù)等級(jí)為IP54。

（3）軸承油參數(shù)。運(yùn)行粘度在40℃時(shí)為66 cSt（66 mm2/s）。

3.3 軸承油流計(jì)

正推油流計(jì)。型號(hào)：S2-FA50，（60～120）L/min，設(shè)計(jì)定值為：68 L/min 滿足開機(jī)條件。

反推油流計(jì)。型號(hào)：S2-FA50，（60～120）L/min，設(shè)計(jì)定值為：60 L/min 滿足開機(jī)條件。

水導(dǎo)油流計(jì)。型號(hào)：S2-FA25，（16～32）L/min，設(shè)計(jì)定值為：18 L/min 滿足開機(jī)條件。

發(fā)導(dǎo)油流計(jì)。型號(hào)：S2-FA25，（10～20）L/min，設(shè)計(jì)定值為：11 L/min 滿足開機(jī)條件。

4 低溫狀態(tài)開機(jī)時(shí)間過長(zhǎng)分析

（1）潤(rùn)滑油通過油管散熱計(jì)算。

已知碳鋼導(dǎo)熱系數(shù)λ1=36.7 w/m·℃，潤(rùn)滑油導(dǎo)熱系數(shù)λ2=0.1 w/m·℃，潤(rùn)滑油總量V2=3.5 m3潤(rùn)滑油密度ρ2=879 kg/m3潤(rùn)滑油比熱C2=1.95 kJ/kg·℃

Re=Vd/ν=0.25/（60×0.03×0.03×3.14）×0.1/68×10-6=1 301（層流）

根據(jù)層流，管壁溫度定型后，壁面上熱流量基本恒定，則努謝爾特?cái)?shù)為常數(shù)Nu=4.36，潤(rùn)滑油對(duì)流換熱系數(shù)：

（2）軸承油箱散熱計(jì)算。

對(duì)于軸承油箱潤(rùn)滑油也可以近似認(rèn)為為層流，則

（3）循環(huán)潤(rùn)滑油總散熱計(jì)算。

（4）加熱器給潤(rùn)滑油提供的凈熱量。

15 min 內(nèi)加熱器給潤(rùn)滑油總共提高油溫：

可以得出結(jié)論，機(jī)組在啟動(dòng)過程中，加熱器及油箱、管道的散熱對(duì)潤(rùn)滑油溫影響很少。

（5）管路及油溫分析。

根據(jù)機(jī)組狀態(tài)診斷系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)，高低位軸承油箱內(nèi)油溫在停機(jī)狀態(tài)下油溫約35℃。低溫狀態(tài)下開機(jī)過程中，最后軸承油流量滿足時(shí)高低位軸承油箱內(nèi)油溫所顯示的油溫約17.5℃。

在高位油箱與電動(dòng)閥之間管道長(zhǎng)度約為25 m，管徑為125 mm，在高位油箱與低位油箱之間管道長(zhǎng)度約為50 m，管徑為60 mm，不考慮散熱損失及開機(jī)過程中加熱器提供的熱量，根據(jù)熱量平衡原理可以估算高低位軸承油箱內(nèi)平均油溫約（0.062 52×3.14×25＋0.032×3.14×50）×(17.5-5.86)/3.5+17.5＝19.0℃。

在高位油箱與電動(dòng)閥之間管道長(zhǎng)度為25 m，流動(dòng)需要時(shí)間0.062 5×0.062 5×3.14×25/0.22＝1.5 min（實(shí)際開機(jī)過程中油流量低于220 L/s，應(yīng)在2 min左右）。

5 結(jié) 語(yǔ)

影響開機(jī)時(shí)間過長(zhǎng)的主要原因是高位油箱與電動(dòng)閥之間管道內(nèi)潤(rùn)滑油油溫低，且流動(dòng)時(shí)間超過2 min，導(dǎo)致不能達(dá)到正常開機(jī)流程條件。解決方式可采取： 一是對(duì)機(jī)組軸承主供油電動(dòng)閥以上管路進(jìn)行改造增設(shè)加溫裝置，根據(jù)油溫設(shè)定投退條件；二是在機(jī)組軸承供油油流計(jì)以下部位增設(shè)油流調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)開機(jī)條件和時(shí)間設(shè)定投退條件，使達(dá)到機(jī)組開機(jī)條件，滿足調(diào)度快速反應(yīng)的要求。