直接空冷汽轮机冷却风机中的减速机磨损原因分析

杜纲

摘 要：通过对直接空冷设备系统的分析，就其配置、常见故障展开讨论，在研究空冷系统运行的基础上对减速机的运行和磨损原因进行了分析，并提出了相应的解决方案，以保障电厂发电系统的安全、稳定、高效运行。

关键词：电力事业；空冷系统；冷却风机；减速机磨损

中图分类号：TK264.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）04-0005-02

1 直接空冷设备系统

直接空冷汽轮机在缺水地区的电力事业中有着非常重要的地位。冷却风机是空冷系统的重要组成部分，减速机是冷却风机的关键保护。减速机的磨损会导致整个空冷系统运行的故障，对电厂的发电质量、经济效益造成严重的危害。

1.1 直接空冷系统设备概况

空冷凝汽器系统是直接空冷汽轮机的关键组成部分，高温度的汽轮机排出气体通过凝汽器时，其热量被冷却风机带走，冷却为蒸汽，内部未凝结气体被系统抽走，已凝结气体成为水进入凝结水箱进行循环。直接空冷汽轮机采用空气作为冷却介质进行散热，应用了散热器和加强空气流通的风机等设备。它的使用可以大量节约发电冷却用水，一般情况下可节约大约70%的冷却水。这不仅降低了发电厂的发电成本，同时对于环境保护有着积极的意义。直接空冷系统由排汽管道、翅片管式散热器、冷却风机等组成。直接空冷汽轮机就像整个空冷系统的心脏，协调着水、汽的循环利用；冷却风机就像心脏的跳动，协调整个系统中水汽的循环、运行；减速机就像心脏的动力源，确保了心脏规律、稳定的跳动。比如一两台冷却风机出现故障停止运行，整个空冷系统的排汽压力将增大，必然会引起系统运行大范围的波动。如果冷却风机故障是由于减速机造成的，那么导致的故障后果将会更严重、更棘手。直接空冷系统的故障越严重，给电厂经济效益造成的损失就越严重，因此，确保直接空冷系统的安全、稳定运行是确保发电质量、提高电厂经济效益的关键。

1.2 直接空冷系统的布置

直接空冷系统运转设备较多、运行复杂，冷却风机是直接空冷设备的重要运转设备之一，设备启动后，冷却风机便会一直运转，确保整个机组的有效排汽。冷却风机运行的稳定性和数量直接关系着机组的排汽压力。目前，国内采用的布置均为每组空冷凝汽器下部布置一个冷却风机，在空气流过时，散热器外表面将排汽凝结成水进入凝结水箱重新循环，节省了大量的发电冷却用水。每台冷却风机上会配置一台减速机，控制冷却风机的速度。减速机故障将导致冷却风机运转得不稳定、空转或停止，进而影响整个直接空冷系统的运行，降低了发电机组的运行效率，使电厂效益受损。

1.3 直接空冷系统的常见问题及解决

直接空冷系统为我国电厂的发展作出了积极贡献，特别是在缺水地区，其节水作用促进了那些地区电力事业的发展，为其经济建设提供了能源保障。直接空冷系统的运行与温度、风向、风速等有很大关系，例如：在夏季，直接空冷系统的散热需消耗带阻力的空气，整个系统的负荷就会增加，相应的凝结水温度也普遍较高，整个系统的运行受到影响，会发生一些不良的运行后果；在冬季，室外空气较冷，直接空冷系统的运行压力较低，凝结水温度控制较好，但一些部件存在结冰、冻裂等隐患。直接空冷系统的常见问题主要有以下几方面。

1.3.1 运行背压问题

直接空冷系统中的汽轮机受环境（温度、湿度等）影响易出现背压高的情况。受一年四季温差变化、昼夜温差变化影响易出现背压变幅大的问题，其变化范围可达到水冷汽轮机（水冷汽轮机运行的背压为4.9～11.8 kPa）的3～4倍。

1.3.2 直接空冷机运行易受灰尘影响

直接空冷机的冷却效果在风沙大、扬尘多的环境下会大打折扣。主要是由于灰尘对散热设备的覆盖导致翅片管散热受阻或冷却剂空气通道堵塞，致使整个系统冷却性能恶化。

1.3.3 易受风速、风向等影响

直接空冷系统易受风速、风向等影响。比如冷风机在吸入空气的时候会产生一定范围的负压区，负压区将一部分空气带走，这样吸入风机的风量就会减少，影响了空冷系统的运行效果。

1.3.4 严寒环境下冻裂问题

这一问题主要发生在空冷凝汽器和边缘部件上，凝结水解结冰导致管道等部件冻裂，影响空冷系统运行的安全性。

1.3.5 直接空冷系统问题的解决

目前，针对直接空冷系统易出现的问题一直在进行积极的分析研究和解决。一方面，正对直接空冷系统的运行环境进行分析设计，尽可能减少因环境问题导致直接空冷系统的运行安全隐患，确保直接空冷系统在使用地区的稳定、高效运行。另一方面，从设计上积极改进，例如设计更为牢靠的散热器连接技术，改进焊接工艺，使散热器连接焊缝更为致密，降低了散热器在运行过程中的受损概率；又比如改进空冷散热器设计，避免灰尘在散热器上沉积，提高了散热器的工作效率等。随着这些问题的解决，也许还会出现一些新的问题，但是科技的进步是不容质疑的，直接空冷系统在电厂中的应用优势是可以肯定的，随着空冷系统运用技术的不断成熟，其在我国电力系统的应用将会更加广泛。

2 冷却风机中减速机磨损的原因及对策

减速机在直接空冷汽轮机冷却风机机组中有着重要的地位，并且与空冷系统的常见问题存在着千丝万缕的联系，解决好减速机的磨损问题，是提高空冷系统运行效率、有效控制直接空冷系统常见问题的有效途径。通过实践经验总结，减速机磨损主要有以下四种原因。

2.1 油质差导致滤网堵塞

冷却风机从机组启动起需要一直运行，其减速机也有随着一起运动，在运动中需要消耗相应的油质，油质差导致滤网堵塞是造成减速机磨损故障的原因之一。滤网的堵塞导致油压低，冷却风机的保护运行自动停止，冷却风机轴承端缺油，减速机发生磨损导致冷却风机故障。这一问题的解决很简单，就是清理滤网、更换油质，确保减速机的用油质量。

2.2 减速机输出轴承磨损

减速机输出轴承负责冷却风机的运行保护，需长期承受向下的轴负荷，受此力影响会发生一定的磨损。解决办法就是使用质量好、产品合格的减速机，定期地对机组进行检修、维护，发现问题及时解决，避免问题的扩大。

2.3 减速机油箱跑油

减速机油箱跑油造成减速机磨损，其主要跑油因素为油箱门没关闭严实，造成漏油或油压表破裂造成跑油。油泵在缺油情况下进行开关动作，冷却风机保护停止运行，致使轴系的保护无效，导致减速机磨损。这种情况下，先要关好油箱门，对油箱门的关闭状态进行合理的查询，将问题解决在发生前。当发生跑油后，不论跑油速度快慢，对减速机的磨损都是很严重的，如果发现及时立即处理，加固叶片，减速机的磨损情况会好一点。如果不能及时发现，当油压低导致开关动作后，减速机会出现干摩擦，先是下轴承断油，再是上轴承断油，最终导致冷却风机随风空转，致使部件的磨损情况加剧，最终导致减速机磨损情况严重。

2.4 逆流风机受损

整列空冷减速机中的逆流风机比其他风机更容易损坏，原因是冬季逆流风机根据环境温度需要倒转回暖运行，而逆流风机不配备防止自转的装置，有可能在停运时因环境气流驱动而正转或倒转。在该风机启动时，如果需要使转动方向与自转方向相反，则减速机将承受极大扭矩。如果减速机配置为随动油泵，此时齿轮润滑流量为0，因此极易发生干磨损坏或因扭矩过大断齿的问题。这一问题，只能通过技术改造，采用装有电磁锁止装置的电动机作为原动机来解决。

3 结束语

当前，我国的电力供应主要以火力发电为主，火电厂的发电设备需要大量的冷却介质进行循环用水的制冷。在一些缺水地区，直接空冷汽轮机不仅为电厂带来可观效益，同时减少了电厂的用水量，降低了电厂的发电成本，对环境保护产生了积极意义。直接空冷汽轮机冷却风机减速机磨损问题是影响空冷系统运行安全、稳定的关键因素之一，避免减速机磨损，确保其正常运行对整个机组的稳定、安全运行意义重大。在电力事业发展趋势的推动下，积极处理好直接空冷汽轮机运行过程中的故障隐患，提高直接空冷汽轮机的效率，是促进我国电力事业发展的需要，也是我国环境现状与发电事业共同发展的理想模式。因此，对于减速机磨损问题一定要究其根源，从根本上予以解决，确保电厂发电的安全和经济效益。

参考文献

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[3]张锼，蒋成龙，唐晓明.冷却风机轴承故障诊断[J].冶金动力，2013（10）：43-44.

〔编辑：陈文强〕

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