臥式外循環(huán)冷卻發(fā)電機(jī)組潤滑系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試

臥式外循環(huán)冷卻發(fā)電機(jī)組潤滑系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試

與垂直管理系統(tǒng)相比，傾斜式多功能汽輪箱的潤滑劑系統(tǒng)相對復(fù)雜，其控制方法也具有一定的特殊性。而機(jī)組潤滑油系統(tǒng)及其自動控制系統(tǒng)設(shè)計的好壞,直接影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定運行。筆者通過對臥式機(jī)組軸承潤滑油系統(tǒng)在設(shè)計、配置、調(diào)試中的故障分析處理,說明如何針對臥式機(jī)組的特點,設(shè)計出更安全可靠的軸承潤滑油系統(tǒng)及其自動控制系統(tǒng)。1壓油管及控制回路臥式外循環(huán)冷卻水輪發(fā)電機(jī)組,其軸承潤滑油系統(tǒng)由低位油箱潤滑低壓稀油泵站、高位油箱、油過濾器、軸承冷卻器、流量開關(guān)、閥門(單向閥、溢流閥、截止閥)、相關(guān)管路、自動化元件等組成。1.1基于機(jī)組稀油泵站的控制系統(tǒng)機(jī)組潤滑油系統(tǒng)有三大設(shè)計特點:一是稀油泵站中設(shè)有高位油箱和低位油箱;二是將油過濾器、機(jī)組軸承冷卻器、單向閥、安全閥、壓力、流量、溫度和液位監(jiān)視都集中在稀油泵站上;三是可配套提供機(jī)組稀油泵站集散自動控制系統(tǒng),合理配置潤滑油系統(tǒng)所需的壓力、油溫、油量和液位自動化元件,并將各自動化元件接線集中在泵站端子箱中,這樣既方便現(xiàn)場安裝,節(jié)省安裝空間和時間,又有利于電站的日常運行維護(hù)和使用。同時,還可以根據(jù)用戶要求,提供整個潤滑油系統(tǒng)自動控制系統(tǒng),可選擇PLC控制方式或常規(guī)控制。推薦使用PLC控制方式,可避免復(fù)雜的接線。并且電站監(jiān)控系統(tǒng)可以通過通訊來監(jiān)測、控制整個潤滑油系統(tǒng)。通過對電站機(jī)組潤滑油系統(tǒng)作用和技術(shù)要求的充分了解和考慮,在進(jìn)行自動控制設(shè)計方面,將各種工況都充分考慮,使其功能比較完善。1.2齒輪控制型臥式外循環(huán)冷卻發(fā)電機(jī)組潤滑油系統(tǒng)的油路,通常是由低位油箱的油泵打到高位油箱,靠自重流至軸承,然后回到低位油箱,這樣組成一個循環(huán)系統(tǒng)。這類機(jī)組一般有兩個軸承支撐的臥式機(jī)組,從高位油箱到兩個軸承的潤滑油管路上裝設(shè)了電控閥門,這樣在油管路上就可實現(xiàn)自動化控制。根據(jù)軸承油位或開機(jī)令來控制油的通斷,一般只須在開機(jī)時打開油管路上的電控閥門,便可打開整臺機(jī)組的潤滑油系統(tǒng)。這樣就縮短了開機(jī)準(zhǔn)備時間,操作簡單,又利于電站日常維護(hù)和使用。1.3油泵、冷卻器潤滑油系統(tǒng)主要設(shè)備有高低位油箱、油泵組、油冷卻器、回油管路、空氣過濾器、水氣濾網(wǎng)、電加熱器、信號溫度計、液位信號控制器、油混水信號器等組成,這些設(shè)備需要根據(jù)機(jī)組相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計算后選擇。高低位油箱體的容積,必須根據(jù)機(jī)組用油量及用戶要求進(jìn)行具體計算,通常需要考慮足夠的容量來收集機(jī)組所有用油。潤滑油泵組采用兩臺低壓螺桿油泵、雙濾油器、止回閥2套等組成。油泵的壓力通常選為1.0MPa。根據(jù)機(jī)組軸承具體用油量來選擇合理的油泵容量,通常一臺泵的流量應(yīng)該能滿足軸承用油量。因為油泵容量如果大了,會造成能源損失;如果小了,會使得備用泵的頻繁啟動,引起電壓沖擊,縮短設(shè)備壽命。油冷卻器是根據(jù)油泵流量換算出冷卻器的冷卻面積,然后選擇機(jī)組冷卻器。此部分計算由冷卻器專業(yè)的設(shè)計人員來完成。由于冷卻器并不容易損壞,從維護(hù)檢修角度更合理的方案來說,一般每臺機(jī)組配置2臺(能滿足冷卻要求的)冷卻器。高位油箱配置了電加熱器,其作用是:由于冬天溫度過低,造成潤滑油粘稠度大,使?jié)櫥偷牧魉俸苈?機(jī)組長時間停機(jī)后,由于油閥后端至軸承出口處均無潤滑油。機(jī)組重新開機(jī)時,從打開油閥到軸承出口有潤滑油,需用時間就會很長,當(dāng)溫度較低時,該時間會更長一些。一般潤滑油的流量開關(guān),安裝在各個軸承的出口處,這樣只當(dāng)潤滑油充滿各個軸承的油槽并從其出口處流出,使安裝在潤滑油出口處的流量開關(guān)接點動作,機(jī)組才能正常開機(jī)。為了縮短開機(jī)時間,降低潤滑油的粘稠度,提高潤滑油的流速,在開機(jī)前,通過電加熱器給高位油箱的油加熱,當(dāng)潤滑油加熱約30℃時,便停止加熱。這樣就可進(jìn)入開機(jī)程序。2軸承油擠出系統(tǒng)的控制2.1機(jī)組控制方案設(shè)計潤滑油系統(tǒng)設(shè)有高位油箱,油箱安裝位置離機(jī)組中心線一般在20m以上位置,這取決于機(jī)組軸承增壓所需壓力要求。潤滑油靠自重流入軸承,這樣既保證供油可靠又能穩(wěn)定油壓。因此高位油箱油位的控制,對機(jī)組軸承潤滑系統(tǒng)正常工作,防止機(jī)組各軸瓦(徑向?qū)?、?dǎo)軸瓦、正反推力瓦)溫度過高,保證機(jī)組安全正常運行起到極其關(guān)鍵的作用。高位油箱的油位控制,主要根據(jù)機(jī)組不同運行狀態(tài)以及檢測到的高位油箱油位,對兩臺油泵的啟動停止自動控制,實現(xiàn)開機(jī)、停機(jī)狀態(tài)下的高位油箱油位不同控制方式,保證機(jī)組開機(jī)狀態(tài)潤滑油供油量正常;機(jī)組停機(jī)備用時自動補(bǔ)充因滲漏而損失的潤滑油,保證高位油箱維持油位正常,滿足機(jī)組開機(jī)要求,減少開機(jī)等待時間,提高機(jī)組開機(jī)成功率。油箱最低液位必須能保證機(jī)組在兩臺潤滑油泵失電時能安全停機(jī),通常要求能供軸承10分鐘用油(一般技術(shù)協(xié)議中在規(guī)定)。另外,對油泵啟動停止自動控制的優(yōu)化,能避免油泵的頻繁啟停,延長油泵壽命,減少機(jī)組事故的幾率。下面通過對臥式外循環(huán)冷卻發(fā)電機(jī)組設(shè)計方案,來詳細(xì)介紹具體的控制方式。首先,在高位油箱設(shè)有三級油位報警信號接點,分別是油位正常、油位偏低和油位過低。在油位正常位置以上停備用油泵,在油位偏低以下且機(jī)組運行時投入備用油泵;在油位過低位置機(jī)組事故停機(jī)。其次,高位油箱設(shè)有溢流管道,溢流量要大于機(jī)組運行時單臺油泵供油量與機(jī)組各處軸承潤滑油總量之差;同時溢流量要小于機(jī)組運行時兩臺油泵供油量與機(jī)組各處軸承潤滑油總量之差。溢流面高于油位正常位置。另外,在油泵出口還設(shè)有油壓報警信號接點,用于判斷主油泵是否正常工作,若主用油泵投入而油壓過低,說明主用油泵有故障,須及時投入備用油泵,以保證機(jī)組潤滑油供應(yīng)正常,同時在油泵出口也有油壓報警接點,若備用油泵投入而油壓過低,說明備用油泵有故障,此時要及時報警并停機(jī)檢查。在機(jī)組正常運行時,不間斷運行主用油泵供油,使高位油箱油位控制在溢流面與正常油位之間;若主用油泵故障,啟動備用油泵不間斷運行,使高位油箱油位控制在正常油位與偏低油位之間;若油泵均正常,而由于其他“特殊”故障的原因,高位油箱油位低于偏低油位,啟用備用油泵,并保持兩臺油泵同時工作,直到達(dá)到正常油位,才停備用油泵,而主油泵繼續(xù)運行。在機(jī)組停機(jī)時,高位油箱油位低于偏低油位,啟用備用油泵,直到油位達(dá)到正常油位,才停備用油泵,使高位油箱油位控制在偏低油位與正常油位之間。具體的高位油箱及油泵的控制流程可參見圖1、圖2。需要特別說明的是,兩臺油泵在每一輪油泵運行完畢后,均要自動切換主備用狀態(tài),可保證在上面提到的“特殊”故障情況下,備用油泵由兩臺油泵輪流充當(dāng),延長其啟停間隔;機(jī)組停機(jī)復(fù)歸時,切換兩臺油泵的主備用狀態(tài),保證機(jī)組正常運行(備用油泵未啟動過)完畢后,下一輪能換一臺油泵工作;機(jī)組停機(jī)狀態(tài),備用油泵啟停一次,才切換兩臺油泵主備用狀態(tài)。停機(jī)狀態(tài)最多只有一臺油泵工作。2.2潤滑流量開關(guān)信號臥式外循環(huán)冷卻發(fā)電機(jī)組由于其特殊結(jié)構(gòu),必須有一循環(huán)系統(tǒng)為徑向?qū)лS承、導(dǎo)軸軸承、正反推力軸承提供足夠的潤滑油,潤滑油流量的正確控制至關(guān)重要。臥式外循環(huán)冷卻發(fā)電機(jī)組潤滑油供油管道上的油閥,離機(jī)組軸承較遠(yuǎn),軸承的油槽都有一定容量,機(jī)組長時間停機(jī)后,油閥后端至軸承出口處均無潤滑油。機(jī)組重新開機(jī)時,從打開油閥到軸承出口有潤滑油,需用時間大約2min,當(dāng)溫度較低時,該時間會更長些。一般潤滑油的流量開關(guān),安裝在各個軸承的出口處,這樣只有當(dāng)潤滑油充滿各個軸承的油槽,并從其出口處流出,才能使安裝在潤滑油出口處的流量開關(guān)接點動作。潤滑油流量開關(guān)信號,參與機(jī)組開機(jī)回路和事故停機(jī)回路,以及事故報警回路。當(dāng)機(jī)組有開機(jī)令油閥打開,該流量信號達(dá)到開機(jī)流量,在其他開機(jī)條件滿足時,機(jī)組即可開機(jī),不延時判斷。機(jī)組開機(jī)前,該信號只指示,不報警、不動作事故停機(jī)回路;機(jī)組開機(jī)后直至機(jī)組停機(jī)復(fù)歸前,當(dāng)該流量信號低于報警流量且高于事故流量時,只報警但不動作事故停機(jī)回路;當(dāng)該流量信號低于事故流量時,立即報警并且動作事故停機(jī)回路關(guān)機(jī)。在停機(jī)狀態(tài),油閥關(guān)閉,該流量信號只指示,不報警、不動作事故停機(jī)回路。從上面的潤滑油流量監(jiān)控方式可以看出,此種方式不存在人為的潤滑油流量判斷以及人為的延時,因此該方式還會以在無潤滑油的情況下調(diào)速器開機(jī),而且機(jī)組啟動時間短;其次,機(jī)組轉(zhuǎn)動后立即投入潤滑油監(jiān)控,由于機(jī)組設(shè)有高位油箱,使?jié)櫥陀头€(wěn)定,供油流量恒定,且工作流量、報警流量、事故流量有很大的設(shè)計余量,因此能在潤滑油流量降低時報警,在潤滑油完全中斷前及時事故停機(jī)。3在機(jī)組的調(diào)試中，故障和分析處理3.1機(jī)組轉(zhuǎn)速較低,導(dǎo)致軸瓦面硬磨損,導(dǎo)致軸瓦面硬磨損,導(dǎo)致軸瓦溫直轉(zhuǎn)動軸和軸瓦之間硬磨損出現(xiàn)這種事故時,機(jī)組開機(jī)過程不能正常完成。經(jīng)過多方面的檢查分析,發(fā)現(xiàn)機(jī)組開機(jī)準(zhǔn)備時,潤滑油流量正常,當(dāng)機(jī)組開始轉(zhuǎn)動時,機(jī)組轉(zhuǎn)速較低(50%額定轉(zhuǎn)速以下),或是由于停機(jī)時間過長(72h以上),潤滑油沒能在軸瓦面形成一定厚度的油膜,造成轉(zhuǎn)動軸和軸瓦之間形面硬磨擦,引起軸承瓦溫突然過高。根據(jù)此現(xiàn)象,經(jīng)過對軸承裝配分析處理,在軸承的油箱體上加設(shè)了一個小型手搖油泵,每次在機(jī)組開機(jī)前,先人為手動搖動手搖油泵,使?jié)櫥湍茉谳S瓦面形成一定厚度的油膜,這樣就能保證機(jī)組正常開機(jī)。3.2機(jī)組停機(jī)試驗這種事故存在時,機(jī)組開機(jī)過程不能正常完成。經(jīng)過多方面的檢查分析,發(fā)現(xiàn)機(jī)組開機(jī)準(zhǔn)備時,潤滑油流量正常,當(dāng)機(jī)組開始轉(zhuǎn)動時,潤滑油出口流量瞬間的波動較大,使流量信號輸出瞬間小于停機(jī)流量,造成機(jī)組事故停機(jī),而機(jī)組在50%額定轉(zhuǎn)速以上運行時,潤滑油流量穩(wěn)定。根據(jù)此現(xiàn)象,在PLC控制流程中,對潤滑油流量信號作特殊處理,當(dāng)機(jī)組開始轉(zhuǎn)動至80%額定轉(zhuǎn)速的過程中,潤滑油流量連續(xù)10s小于停機(jī)流量,才發(fā)事故停機(jī)令,而機(jī)組其他運行狀,態(tài)潤滑油流量瞬間小于停機(jī)流量,立即發(fā)停機(jī)令。如此,既能保證機(jī)組正常開機(jī),又確保機(jī)組安全穩(wěn)定運行。4確保各軸瓦安全通過對外循環(huán)冷卻發(fā)電機(jī)組軸承潤滑油系統(tǒng)構(gòu)成和控制設(shè)計的介紹和分析,可以看出機(jī)組軸瓦的保護(hù),對保證機(jī)組正常穩(wěn)定的運行是很重要的,其設(shè)計也在不斷的完善。在機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)未完全失控時,能保證機(jī)組各軸瓦長時間正常工作,在潤滑油完全中斷前將機(jī)組及時停機(jī),保證各軸瓦安全,是非常必要的。通過對機(jī)組調(diào)試運行中發(fā)現(xiàn)問題的分析和處理,改善優(yōu)化設(shè)計軸承體,對機(jī)組的運行穩(wěn)定品質(zhì)有了很大的提升,這樣在調(diào)試運行中發(fā)現(xiàn)設(shè)計中不易考慮到的特殊現(xiàn)象,對今后設(shè)計有相當(dāng)大的指導(dǎo)意義。在對外循環(huán)冷卻機(jī)組的自動化設(shè)計時,一定要適合其機(jī)組的特性,機(jī)組制動系統(tǒng)也都