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工业燃气轮机润滑油冷却器改造与应用

针对燃气轮机夏季运行期间润滑油温度高,造成设备运行稳定性低,甚至出现因润滑油温度高高产生关断的问题。发动机润滑油长期运行在高温状态,不仅容易造成润滑油容易变质、影响设备使用寿命,甚至影响海上油气田生产,根据润滑油系统,结合海上油气生产环境实际情况,重新进行热量计算,在投入成本最小,改造最简便的前提下对润滑油冷却器进行改造。

[关键词]燃气轮机;翅片管散热器;轴流风机

Modification of lubricating oil cooler for gas turbine engine

Guo Yuande MiaoCanJun Liu Xinwei Liu Bo

(CNOOC (China) Ltd.TianjinBranch;Tianjin;300452)

[Abstract]In view of the high temperature of lubricating oil in the gas turbine during the summer operation, the stability of equipment operation is low, and even the problem of the high temperature of the lubricating oil is produced. Engine lubricating oil in the condition of high temperature in the long run, not only likely to cause lubricating oil is easy to metamorphism, affect the equipment service life, and even affect the production of offshore oil and gas fields, in accordance with the lubrication oil system, combined with the actual situation of the offshore oil and gas production environment, RE heat calculation, investment cost minimum, transformation of the simple premise of lubricating oil cooler transformation.

[Key words]gas turbine finned tube radiator axial flow fan

中图分类号:TU313 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)42-0069-02

前言

燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转,将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械,是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机是油气生产企业的重要设备,主要为发电机、压缩机、各种泵类提供原动力。燃气轮机能否稳定、可靠运行均与设备最初设计息息相关。某海上石油生产平台使用3台进口燃气轮机,因燃气轮机安装在顶层甲板,进入夏季生产以后润滑油散热器在太阳直射,甲板烘烤的作用下,散热效果一直很差。针对此问题,对往散热器效果差原因进行了分析,并提出可行性解决方案。

1 现场情况

1.1 设备润滑原理

润滑油系统主要是通过一台直流备用泵、一台预/后润滑油油泵、一台主泵、一台润滑油冷却器、一台温控阀、一套双联过滤器为燃气轮机、齿轮箱和发电机提供润滑油。在设备正常运行的情况下主泵为整个润滑系统提供润滑油,在设备初期启动或冷却停机过程中由预/后润滑油泵提供润滑油,在预/后润滑油泵故障或机组其他故障的情况下后备泵运行。润滑油系统的热量通过风冷紫铜翅片管散热器传递到周围环境中。温控阀通过控制冷却前后润滑油的掺混比例,为设备提供温度较恒定的润滑油(图1)。

1.2 设备运行过程中存在的问题:

海上石油生产平台甲板面积受限,只能安装顶甲板上。三台燃气轮机并排安装,自南向北燃气轮机一字排开。受平台面积限制,燃气轮机东侧距生活楼1.3米,散热器安装位置高出燃气轮机大约4.5米左右。滑油冷却器受到阳光直射(夏季高温季节,环境温度达45度左右。)和火炬热辐射,环境温度比周围至少高出10℃左右,燃气轮机北侧40米左右设有高空放空火炬。受以上因素影响燃气轮机设备稳定运行。

设备设计初期没有充分考虑到设备润滑油散热问题,造成设备在夏季需要通过外媒冷却方式才能稳定运行。

设备原配散热器的风扇和电机是通过皮带传动,在高温环境下运行,皮带的使用寿命降低,发生张紧力不足的现象。冷却风扇在张紧力不足的情况下运行就会出现风扇丢转的情况,造成散热器散热效率下降。

2、润滑油温度高原因分析

造成散热器出口滑油温度高的原因多种多样,综合分析有以下几方面:

*散热器翅片脏堵、积灰等造成通过翅片风量减小或热阻增加,引起散热器效率降低。

*环境温度高,环境温度与被散热介质温差小。

*设计、選型中使用的散热风扇风量小,不能满足散热器要求。

*温度传感器故障,不能显示准确数据。

2.1散热器脏堵

平台检修人员每月定期对设备进行维护,使用高压水对散热器翅片进行清洗,检查风扇皮带张紧力。根据每月维护情况判断,冷却器脏堵并非主要原因。

2.2环境温度高

环境温度高是设备运行过程中确实存在的问题。在项目设计阶段

2.3冷却器散热量设计偏小endprint

2.3.1原设计风机实际风量18150CFM(1CFM=28.3185L/MIN)约合30838m3/h。

2.3.2设计风机进风温度(摄氏度)35°C,设计风机出风温度62.5°C。

2.3.3原设计标准状态下空气的换热量:通过公式Q=Δt*m*C(C:比热容;m:质量;Δt:温度差;)Q=30838*1.1389*(62.5-35)*1.0073=972889.07KJ(空气密度、比热容均取36.85℃时数据。)。

2.3.4滑

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