汽動(dòng)給水泵跳閘原因分析及改進(jìn)

蒲樹(shù)晨

(元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024070)

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

元寶山電廠3號(hào)機(jī)組為N600-16.7/537/537-I型、亞臨界、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)，額定蒸汽流量為1 806 t/h。機(jī)組的給水系統(tǒng)中配置了2臺(tái)50 %容量的汽動(dòng)給水泵及1臺(tái)50 %容量的電動(dòng)備用給水泵。汽泵選用80 CHTA/4型、純凝汽式汽輪機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置。如圖1所示，其調(diào)節(jié)保安用油由主機(jī)控制液系統(tǒng)供給，潤(rùn)滑油系統(tǒng)用油由2臺(tái)離心式交流油泵提供，同時(shí)也向控制液系統(tǒng)的薄膜閥提供復(fù)位油壓。此外，還備有1臺(tái)直流油泵作為事故油泵，以便在故障狀態(tài)下為汽泵提供緊急備用油源。交流油泵出口的壓力油經(jīng)冷油器后引至汽泵各軸承處作為潤(rùn)滑用油。

圖1 機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)

正常運(yùn)行中，2臺(tái)交流油泵互為備用。同時(shí)，從安全角度考慮，汽泵設(shè)有低油壓連鎖保護(hù)裝置。動(dòng)作原理為：當(dāng)系統(tǒng)的潤(rùn)滑油壓小于0.1 MPa時(shí)，聯(lián)啟1號(hào)交流潤(rùn)滑油泵；當(dāng)系統(tǒng)的潤(rùn)滑油壓小于0.09 MPa時(shí)，聯(lián)啟2號(hào)交流潤(rùn)滑油泵；當(dāng)運(yùn)行油泵跳閘，聯(lián)啟備用油泵； 當(dāng)潤(rùn)滑油壓降至0.08 MPa或2臺(tái)交流油泵跳閘時(shí)，聯(lián)啟直流油泵；當(dāng)系統(tǒng)的復(fù)位油壓低于0.24 MPa或潤(rùn)滑油壓小于0.06 MPa時(shí)，汽泵跳閘。

2 存在問(wèn)題

機(jī)組自1997年投產(chǎn)以來(lái)，3號(hào)機(jī)2臺(tái)汽泵曾多次出現(xiàn)運(yùn)行中交流油泵故障后，備用泵在聯(lián)動(dòng)過(guò)程中因復(fù)位油壓或潤(rùn)滑油壓降至跳閘值以下致使汽泵跳閘的缺陷。由此造成汽包水位大幅度波動(dòng)，在負(fù)荷較高的情況下，若電泵未能同步啟動(dòng)，還會(huì)因汽包低水位保護(hù)動(dòng)作而導(dǎo)致跳機(jī)事故的發(fā)生，給運(yùn)行人員的正常操作和機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)極大的困難。為查找故障原因，對(duì)3號(hào)機(jī)A/B汽泵低油壓連鎖保護(hù)裝置進(jìn)行了校驗(yàn)，結(jié)果表明保護(hù)定值精確無(wú)誤，排除了保護(hù)拒動(dòng)的可能性。

通過(guò)查閱歷史記錄分析導(dǎo)致油壓迅速降低的真正原因，發(fā)現(xiàn)油泵出現(xiàn)故障與備用油泵聯(lián)啟這2個(gè)動(dòng)作并不同步，存在一定時(shí)間差，在這段時(shí)間范圍內(nèi)系統(tǒng)沒(méi)有壓力來(lái)源，因而無(wú)法及時(shí)補(bǔ)充軸瓦等部位消耗的大量潤(rùn)滑油，直接導(dǎo)致了備用油泵聯(lián)啟過(guò)程中復(fù)位油壓或潤(rùn)滑油壓在短時(shí)間內(nèi)降至跳機(jī)值以下，以致汽泵跳閘。

為確定該時(shí)間間隔的長(zhǎng)短，利用停機(jī)備用機(jī)會(huì)，進(jìn)行了靜態(tài)油壓試驗(yàn)：強(qiáng)制按下事故按鈕，將運(yùn)行油泵停止，記錄從該時(shí)刻到油泵出口油壓恢復(fù)到正常值的時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果表明，在運(yùn)行泵跳閘后4 s左右，油泵出口油壓才能逐漸恢復(fù)到正常值。

3 解決方案

作為一種儲(chǔ)能元件，蓄能器具有良好的儲(chǔ)能、保壓及穩(wěn)壓性能，能在液壓回路失壓后迅速將存油釋放出來(lái)。故考慮在交流油泵出口母管上加裝1組蓄能器，對(duì)備用油泵聯(lián)啟前這一段時(shí)間內(nèi)所消耗的潤(rùn)滑油及時(shí)加以補(bǔ)充，從根本上消除汽泵跳閘的缺陷。改造能否成功取決于蓄能器皮囊的充氮壓力、蓄能容量的選擇及蓄能器的連接位置是否得當(dāng)。

3.1 蓄能器連接位置的選擇

1998年小修期間，將蓄能器連接在冷油器出口的供油管路上，以便有效地減緩系統(tǒng)潤(rùn)滑油壓的下降速度。實(shí)踐表明，該方案不可取。由于系統(tǒng)冷油器的出口壓力只有0.25～0.3 MPa，蓄能器的蓄能壓力低，不能滿足系統(tǒng)的壓力補(bǔ)充要求；又由于無(wú)法向薄膜閥的復(fù)位油壓提供壓力供給，使復(fù)位油壓先于潤(rùn)滑油壓低于跳閘值，造成汽泵跳閘。

2006年，通過(guò)計(jì)算校核，選擇把蓄能器聯(lián)接在潤(rùn)滑油泵出口的復(fù)位油壓管路上。新的連接點(diǎn)油壓可達(dá)到0.5 MPa，能保證足夠高的蓄能壓力，同時(shí)保證油泵跳閘聯(lián)啟過(guò)程中蓄能器同時(shí)向復(fù)位油壓管路和潤(rùn)滑油管路供油，從而防止汽泵跳閘。

3.2 蓄能器皮囊充氮壓力的選擇

充氮壓力需依據(jù)交流油泵出口的系統(tǒng)油壓、備用油泵聯(lián)啟及汽泵跳閘的油壓定值等參數(shù)綜合考慮、合理選擇。充氮壓力過(guò)高，蓄能器皮囊將占據(jù)較大空間，存油量就要相應(yīng)減少很多。充氮壓力過(guò)低，雖然可以蓄積更多的油，但一旦油系統(tǒng)發(fā)生故障失壓后也會(huì)由于皮囊壓力低，膨脹速度過(guò)慢而影響補(bǔ)油的速度，無(wú)法迅速扭轉(zhuǎn)油壓下降的勢(shì)頭。鑒于油泵出口壓力為0.5 MPa，汽泵跳閘值為0.09 MPa，故選擇蓄能器的壓力值為0.3 MPa，使其與油泵出口系統(tǒng)壓力和汽泵跳閘壓力之間均有明顯的壓差，一方面可充入更多的潤(rùn)滑油，另一方面在油壓降至跳閘值之前尚有較為充足的反應(yīng)時(shí)間。

3.3 蓄能器容量的選擇

蓄能器的容量要根據(jù)系統(tǒng)中交流油泵的出力及運(yùn)行油泵發(fā)生故障后系統(tǒng)油壓恢復(fù)時(shí)間等合理選擇。交流油泵的型號(hào)及相關(guān)參數(shù)如下：

型號(hào)：YX65-65-250；

流量Q：25 m3/h；

蓄能器連接處工作壓力：0.5 MPa。

油泵出口壓力恢復(fù)時(shí)間T按4 s計(jì)算，蓄能器儲(chǔ)油量Q蓄應(yīng)滿足如下條件：蓄能器內(nèi)的氣體狀態(tài)變化可按理想氣體定溫過(guò)程的狀態(tài)方程進(jìn)行近似計(jì)算：

式中：P——蓄能器充氮壓力，取0.3 MPa；

V——蓄能器容積，L；

P’——蓄能器充油后的氮?dú)鈮毫Γ琈Pa；

V’——蓄能器充油后的皮囊體積，L。

由(1)、(2)式推得：

可見(jiàn)，為使蓄能器維持對(duì)系統(tǒng)4 s的供油量，至少應(yīng)選擇2個(gè)40 L的蓄能器，當(dāng)充氮壓力為0.3 MPa、蓄能器連接處工作壓力0.5 MPa時(shí)，蓄能器組共可存油為：

4 靜態(tài)油壓試驗(yàn)

利用3號(hào)機(jī)檢修機(jī)會(huì)，按照上述方案實(shí)施了在A，B汽泵油系統(tǒng)中加裝蓄能器的改造，并在更改后進(jìn)行了靜態(tài)油壓試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

表1 改造后進(jìn)行靜態(tài)油壓試驗(yàn)的結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果可知，在潤(rùn)滑油泵聯(lián)動(dòng)過(guò)程中，蓄能器的投入對(duì)保持調(diào)節(jié)油壓和潤(rùn)滑油壓在跳閘值以上效果明顯，但不會(huì)對(duì)小機(jī)跳閘產(chǎn)生負(fù)面影響。

在3號(hào)機(jī)A，B汽泵油系統(tǒng)中實(shí)施蓄能器改造后，徹底消除了因交流油泵故障而造成汽泵跳閘的缺陷，使給水系統(tǒng)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，避免了由此導(dǎo)致的甩負(fù)荷、停機(jī)等影響機(jī)組安全運(yùn)行的事故。

1 谷 巍，王宏強(qiáng)，盧 祥，邵正禮，蔣順軍．蓄能器在解決汽動(dòng)給水泵跳閘問(wèn)題中的應(yīng)用[J]．電力安全技術(shù)，2007(1).