高壓油頂起裝置壓力下降分析及處理

呂志鵬，季懷杰

（清遠蓄能發(fā)電有限公司，廣東 清遠 511853）

1 引言

清遠抽水蓄能電站（以下簡稱“清蓄”）高壓頂起裝置系統(tǒng)由杭州東芝設(shè)計并制造，該裝置流體介質(zhì)為L-TSA32型潤滑油，動力源由1套交流高壓齒輪油泵做主用、1套直流高壓齒輪油泵做備用組成，在機組啟動、停機過程中高壓頂起裝置投入工作，高壓油泵將取自下導(dǎo)推力油盆流經(jīng)過濾器的潤滑油加壓，經(jīng)過過濾器、溢流閥、逆止閥等輔件將13.7MPa穩(wěn)定壓力的高壓油由12塊推力瓦中心的注油孔注射到推力瓦與鏡板之間，形成穩(wěn)定的油膜以防止機組在低轉(zhuǎn)速的情況下推力瓦磨損嚴重。高壓油頂起裝置系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 清蓄高壓油頂起裝置簡圖

2 現(xiàn)象的描述

清蓄1號機動態(tài)調(diào)試初始，機組啟動打開導(dǎo)葉的過程中推力軸承高壓油頂起裝置注油泵出口壓力多次從靜態(tài)調(diào)試過程中的整定值12.8～13.2MPa（設(shè)計值為13.7MPa）下降至低于10.8MPa的跳機整定值而導(dǎo)致機組QSD動作、啟動失敗。

圖2 高壓注油系統(tǒng)壓力曲線

圖2為機組啟動過程中高壓油頂起裝置油泵出口壓力的變化曲線圖，從圖中可以看出，油壓變化主要有3個階段：

A-B：備用直流高壓油泵建壓成功后關(guān)閉，再啟動主用交流高壓油泵，油壓呈現(xiàn)升高、降低、再升高的趨勢。

B-C：機組仍處于靜止狀態(tài)，高壓注油泵壓力穩(wěn)定在12.8MPa，低于溢流閥泄壓設(shè)定值13.7MPa。

C-D：機組開始升速，油壓瞬間升高到14.2MPa在人為強制隔離油壓低跳機的信號情況下，油壓逐漸降低至10.5MPa左右后趨于穩(wěn)定。

高壓油頂起裝置油壓低跳機整定值為10.8MPa，壓力油穩(wěn)定在10.5MPa低于整定值，導(dǎo)致機組啟動失敗。

3 原因分析

（1）常規(guī)機組在正常情況下，整個過程由壓力繼電器控制使得高壓油頂起裝置油壓特性曲線如圖3所示：

圖3 油壓特性曲線

1）機組自動開機令發(fā)出后，高壓油泵起動，在瞬時建立峰值油壓Pmax，清蓄1號機初調(diào)試時的Pmax大約為17～18MPa。

2）油壓升高之后很快下降，此時轉(zhuǎn)子已處于頂起狀態(tài)，而后趨于平穩(wěn)。

3）機組轉(zhuǎn)子將要起動時，油壓已經(jīng)平穩(wěn)，即壓力繼電器接點動作的整定值，如圖3中壓力P。清蓄1號機初調(diào)試時穩(wěn)態(tài)油壓P1=13.1～13.2MPa（繼之，又降至12.8MPa,參見圖2）。

（2）從圖2可以看到，在清蓄機組開始轉(zhuǎn)動瞬間，注油泵出口壓力躍升至14MPa左右，然后下降至10.5MPa趨于平穩(wěn)。

1）機組啟動瞬間注油泵出口壓力產(chǎn)生波動，為直流注油泵和交流注油泵切換導(dǎo)致，屬正常，且持續(xù)時間極短不會影響機組正常啟動進程。

2）表1是機組運行一段時間后推力軸瓦的瓦溫檢測記錄，可以看出瓦溫是穩(wěn)定均衡的，應(yīng)可推斷各塊軸瓦的負載大致均衡，未出現(xiàn)個別瓦因瓦隙泄油偏大的異常情況。

表1 推力軸承瓦瓦溫測量結(jié)果

從以上情況分析，由于機組開始轉(zhuǎn)動前注油泵出口壓力僅約12.8MPa是偏低的，這就可能造成機組轉(zhuǎn)動后注油壓力穩(wěn)定值低至10.5MPa，小于整定值10.8MPa（下限），導(dǎo)致QSD跳機、啟動失敗。

（3）表2系機組靜態(tài)調(diào)試過程中高壓油頂起裝置作用下轉(zhuǎn)動部件的頂起量（相當于油膜厚度）的測量數(shù)據(jù)。

表2 轉(zhuǎn)動部件頂起量

從測量數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)當注油泵出口壓力為10 MPa時大約有0.065mm頂起量，油膜約60μm左右。根據(jù)廠家要求及運行經(jīng)驗，油膜厚度已滿足機組運行需要，但為保證油膜均勻、連續(xù)、穩(wěn)定，減小推力瓦間的油膜厚度的不均衡性，降低高壓油頂起裝置的壓力波動，可以確定高壓注油泵出口壓力下限確定為10.8MPa、溢流閥整定值確定為13.7MPa是非常必要的，不宜進行下調(diào)。

4 采取的調(diào)整措施

（1）根據(jù)清蓄電站高壓油頂起裝置系統(tǒng)的設(shè)計原理，調(diào)整各塊推力瓦接通油路上的節(jié)流閥是能夠起到調(diào)節(jié)各塊推力瓦注油壓力、流量的作用。根據(jù)一般的經(jīng)驗，由于各塊推力軸瓦的油膜溢油量是不盡相等的，可以采取調(diào)整推力瓦前節(jié)流閥的開度，直至各推力瓦溢油量調(diào)整相差不大，再檢測各推力瓦油膜厚度予以驗證。繼之進行進一步精調(diào)整，最終使推力瓦油膜厚度調(diào)整到相互差值不大于0.02mm，并鎖定節(jié)流閥。

（2）清蓄電站采用MG型雙向節(jié)流閥（見圖4），其工作原理是：壓力油通過圖示的“旁孔”流向閥體和可調(diào)套筒之間形成的節(jié)流口，轉(zhuǎn)動套筒能夠改變節(jié)流口的斷面，進而調(diào)節(jié)壓力油的壓力和流量。清蓄機組采用MG-3/8”型雙向節(jié)流閥，流量與壓力差的關(guān)系曲線則如圖5所示。

圖4 MG型節(jié)流閥

圖5 MG-8Q-△P曲線

（3）東芝水電（清蓄機組設(shè)計制造商）以達到設(shè)計要求為宗旨進行了有序的調(diào)整工作：

1）排盡下導(dǎo)/推力油槽全部儲油。

2）調(diào)整節(jié)流閥和溢流閥，對交流注油泵運行時的系統(tǒng)壓力進行了反復(fù)測試。各推力瓦的進口節(jié)流閥均調(diào)整（?。┝思s45°，溢流閥也相應(yīng)作了適當調(diào)整，使得供油管路出口壓力保持13.7MPa。其時，溢流管路上壓力表指示為14.1～14.2MPa，測量溢流閥流量約10L/min。

3）將各供油支管與推力瓦解開，拆除單向閥，在壓力表校驗儀上手動升壓到14MPa檢查各單向閥；經(jīng)檢查，12只單向閥均能保壓14MPa無泄漏。

4）在供油管壓力達7MPa時分別對各支管流量進行檢測，經(jīng)共10次調(diào)整，最終達到表3所示的設(shè)計要求值。

5）回裝單向閥及各支管組件連接推力瓦，在油槽充油完成后運行交流注油泵，在不同壓力進行測量高壓注油裝置的頂起高度，詳見表4、圖6。

表3 單塊推力瓦及溢流流量測量

表4 轉(zhuǎn)動部件頂起高度

圖6 油壓與油膜關(guān)系曲線

6）進行直流注油泵試驗，其結(jié)果與表4列示基本相同。

5 結(jié)論

最終仍按溢流閥溢流壓力13.7MPa、高壓注油泵出口壓力下限10.8MPa的設(shè)計要求進行了調(diào)整，復(fù)測試驗及機組投入運行實測：

（1）機組啟動運行后高壓注油泵壓力一直波動在12.97～13.56MPa，平均穩(wěn)定值為13.3MPa＞跳機整定值10.8MPa，符合設(shè)計要求。

（2）溢流閥溢流壓力整定為13.7MPa，測得溢流量為10.7L/min，滿足溢流量＞5L/min的設(shè)計計算值。

（3）經(jīng)測算，推力軸承分塊瓦流量為3.923L/min，符合3.6～4.0L/min的設(shè)計計算值要求。

（4）推力瓦頂起高度（相當于油膜厚度）為0.09 mm，符合設(shè)計要求。

（5）通過正確有序的調(diào)整，使得推力軸承高壓油頂起裝置進入安全高效狀態(tài)，能夠保證機組正常穩(wěn)定運行。

參考文獻：

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