河口水電站軸承潤滑油流量監(jiān)測方法探討
2019-02-20 潘軍偉
摘 要：燈泡貫流機(jī)組軸承潤滑油，一般由安裝在與機(jī)組軸線有一定高差的高位油箱采用自流方式向機(jī)組軸承供油，或者由安裝在回油箱上的油泵直接泵給，或者兩者兼?zhèn)?。貫流式機(jī)組軸承潤滑油流量監(jiān)測非常重要，直接影響機(jī)組安全運行，目前多種測量方法、多種測量產(chǎn)品并存，孰好孰壞應(yīng)認(rèn)真探討，在了解的基礎(chǔ)上選擇合適的方法和產(chǎn)品，保證有效流量測量。
關(guān)鍵詞：燈泡貫流式機(jī)組；軸承潤滑油；流量測量；流量開關(guān)
1 概況
河口水電站是位于蘭州市西郊黃河干流上的一座中型河床式水電站，距上游八盤峽水電站8km，距下游柴家峽水電站10km，距蘭州市區(qū)約45km，是黃河龍―青段梯級第十七個水電站，電站正常蓄水位1558.00m，擋水建筑物壩頂高程1562.00m，壩高37m。該電站總裝機(jī)容量74Mw（4×18.5Mw），設(shè)計水頭5.3m，水頭6.8m，設(shè)計引用流量1594.4m3/s。水輪機(jī)型號SFWG18.5-88/7820，發(fā)電機(jī)型號SFWG18.5-88/7820。主機(jī)設(shè)備是由天津市天發(fā)重型水電設(shè)備制造有限公司制造，調(diào)速器是由武漢三聯(lián)水電控制設(shè)備制造有限公司制造。設(shè)計單位為中國水電顧問集團(tuán)西北勘測設(shè)計研究院，安裝單位由中國水利水電第三工程局有限公司承擔(dān)。在機(jī)組安裝過程中，發(fā)現(xiàn)了設(shè)計和制造上的諸多不合理之處，因各種原因?qū)ζ洳糠至悴考M(jìn)行了技術(shù)改造。
2 潤滑油系統(tǒng)供油方式
本電站采用外循環(huán)冷卻間接供油方式，即油泵→高位油箱→主供油電磁閥→軸承→低位油箱。電站油務(wù)系統(tǒng)包括潤滑油系統(tǒng)和調(diào)速器油系統(tǒng)，統(tǒng)一采用L-TSA46#抗氧防銹汽輪機(jī)油。
3 潤滑油系統(tǒng)流量監(jiān)測方式
由于貫流式機(jī)組結(jié)構(gòu)特殊，必須有一個潤滑油循環(huán)系統(tǒng)為水導(dǎo)軸承、發(fā)導(dǎo)軸承、正反推力軸承提供足夠的潤滑油。潤滑油流量信號參與機(jī)組自動開機(jī)、事故報警以及事故停機(jī)控制，一方面只有潤滑油達(dá)到開機(jī)要求流量時，機(jī)組才可開機(jī)；另一方面油流量小于規(guī)定值時，要給出報警甚至事故停機(jī)。因此潤滑油流量的正確、及時、穩(wěn)定監(jiān)測至關(guān)重要。
擋板式流量開關(guān)的測量原理是：根據(jù)流體推動擋板轉(zhuǎn)動的角度來測量流量，而電子式（熱導(dǎo)式）流量開關(guān)的工作原理是：探頭在通電后發(fā)熱，流體流過探頭時會帶走該熱量而使其溫度降低，根據(jù)溫度降低的多少來測量流量。河口水電站潤滑油系統(tǒng)同時采用了這兩種產(chǎn)品，下面針對這兩種產(chǎn)品進(jìn)行探討。
3.1國外進(jìn)口機(jī)組潤滑油系統(tǒng)流量監(jiān)測方法
在1990年至2000年這十年間，我國引進(jìn)了一批國外貫流式機(jī)組，如湖北王浦洲電站，湖南大源渡電站，廣西百龍灘電站等，大約15個電站54臺機(jī)組。這些機(jī)組使用了兩類流量開關(guān)來完成潤滑油系統(tǒng)的流量監(jiān)測，一種是孔板式，一種是擋板式，兩種都屬于機(jī)械式測量原理。兩種開關(guān)有著類似的功能：可以指針指示潤滑油流量，可以提供多級報警接點輸出，可以選擇提供標(biāo)準(zhǔn)模擬量4-20mA輸出，法蘭安裝，而日本產(chǎn)的擋板式開關(guān)還有玻璃視窗，可以直接觀察到管道內(nèi)潤滑油流態(tài)及油質(zhì)。這些流量開關(guān)工作至今已十多年，但一直工作良好，基本沒有更換過，表現(xiàn)出優(yōu)良的穩(wěn)定性。大大減少了現(xiàn)場維護(hù)工作量，保障了機(jī)組安全可靠工作。
3.2流量開關(guān)的壓力損失
由于燈泡貫流式機(jī)組潤滑油系統(tǒng)多數(shù)采用自流式供油方式，所以系統(tǒng)油壓都較低，一般只可獲得0.2MPa左右的壓力，因此如果開關(guān)壓損太大，勢必造成潤滑油流速降低，油流量減小，從而影響軸承潤滑和冷卻效果。所以在使用孔板式流量開關(guān)的電站，都被迫采用了油泵直接向軸承供油的方式。因此說擋板式開關(guān)適合低油壓系統(tǒng)流量測量。
3.3流量開關(guān)的結(jié)構(gòu)差異
擋板式傳動系統(tǒng)簡單，其擋板本身充當(dāng)指針，利用擋板轉(zhuǎn)軸處的凸輪推動開關(guān)接點，所以阻力小，不會疲勞損壞；孔板式有往復(fù)運動的膜片、指針、傳動機(jī)構(gòu)，還有彈簧，因此阻力大，抗震性能差，易疲勞損壞；電子式?jīng)]有活動部件，結(jié)構(gòu)簡單。尤為突出的是，擋板式流量開關(guān)設(shè)置玻璃視窗，可以透過視窗一目了然的看到管道內(nèi)的流體狀態(tài)，比如是否有雜質(zhì)等。同時，該產(chǎn)品還有一個手柄，通過搖動手柄可以人為的轉(zhuǎn)動擋板，這一設(shè)置可以實現(xiàn)兩個功能，一是清除使開關(guān)發(fā)卡的雜質(zhì)，二是移動擋板對開關(guān)進(jìn)行標(biāo)定和檢驗。實踐證明這一特點非常實用，是目前其它開關(guān)所不能的。
3.4環(huán)境溫度影響
機(jī)械式?jīng)]有，電子式較大，因為電子式流量開關(guān)測量原理就是與潤滑油溫度密切相關(guān)，并且開關(guān)接點動作值是在室溫下標(biāo)定的，季節(jié)不同，南北方地域不同，有時上油箱油溫達(dá)到40度，這樣的溫度變化，就會影響開關(guān)的動作值。另外，當(dāng)潤滑油本身由于冷卻器效果變差，而溫度升高，也會直接造成開關(guān)不能在設(shè)定的動作值動作，所以電子式流量開關(guān)不適用于被測介質(zhì)溫度變化較大的場合。
3.5量化測量
機(jī)械式可以實時指針指示潤滑油流量，而電子式不可以，所以就無法量化各軸承潤滑油的流量分配。
3.6現(xiàn)場檢定
擋板式可以，其它無法進(jìn)行，因為擋板式是純機(jī)械傳動，所以現(xiàn)場只要推動擋板轉(zhuǎn)動，就可以檢定開關(guān)設(shè)定點及模擬量輸出。機(jī)械式開關(guān)的接點是根據(jù)設(shè)計要求，在產(chǎn)品出廠時就已標(biāo)定好的，是一個具體的值，并且在現(xiàn)場可以調(diào)整。而電子式開關(guān)是在現(xiàn)場調(diào)試設(shè)定的，是個大概的范圍且很不容易設(shè)定。要針對各部軸承油量變化進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，直至指示燈穩(wěn)定為止。機(jī)械式可以有多個開關(guān)量，而電子式只有一個開關(guān)量。機(jī)械式流量開關(guān)不需要電源，簡化了現(xiàn)場安裝，減少了故障率，而電子式必須提供電源才能工作。
4 結(jié)論與建議
通過本文的論述，我們不難得出如下結(jié)論：在貫流式機(jī)組軸承潤滑油系統(tǒng)，由于其油壓低，油溫變化大，所以，從要求開關(guān)壓損盡量小的角度出發(fā)，機(jī)械擋板式優(yōu)于機(jī)械孔板式；從要求可以量化測量、容易調(diào)試的角度出發(fā)，機(jī)械式優(yōu)于電子式（熱導(dǎo)式）；從要求不受溫度變化影響的角度出發(fā)，機(jī)械擋板式優(yōu)于電子式（熱導(dǎo)式）。因此，我們建議在貫流式機(jī)組軸承潤滑油流量監(jiān)測中，選用機(jī)械擋板式流量開關(guān)是最合適的。而河口水電站采取同時裝設(shè)這兩類產(chǎn)品的方式，一是出于對機(jī)組運行安全可靠的監(jiān)測，二是出于對監(jiān)控設(shè)備的完整考慮。
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