某型汽輪燃 (滑)油泵液壓速關(guān)系統(tǒng)的改進(jìn)

葉進(jìn)林,周圣兵,包志強(qiáng),余海威

(1.海軍湛江地區(qū)裝備修理監(jiān)修室,廣東湛江 524009;2.4804工廠,廣東湛江 524009)

0 引言

液壓速關(guān)系統(tǒng)是汽輪燃 (滑)油泵重要的保安環(huán)節(jié),可確保汽輪原機(jī)不超過(guò)規(guī)定的轉(zhuǎn)速,保證整個(gè)機(jī)組平穩(wěn)安全的運(yùn)轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)的液壓速關(guān)裝置中,均采用節(jié)流墊片給油遮斷器提供脈沖油壓。筆者在多年的裝備管理和維修工作中發(fā)現(xiàn),對(duì)速關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行維修調(diào)試時(shí)必須不斷調(diào)整、更換該節(jié)流墊片,才能保證實(shí)現(xiàn)脈沖油壓的可靠性和精確性。整個(gè)調(diào)試過(guò)程需要在汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行,而機(jī)組在艦上所處空間狹小且環(huán)境溫度較高,給墊片的更換工作帶來(lái)極大困難,客觀上也拖延了修理周期,增加了成本。很明顯,該處節(jié)流墊片的設(shè)置給維修工作造成了困難,存在需要改進(jìn)的地方。

1 液壓速關(guān)系統(tǒng)原理

該型泵液壓速關(guān)系統(tǒng)由機(jī)帶脈沖油泵、調(diào)速器(閥)、油遮斷器、節(jié)流墊片、機(jī)組油箱組成,其相互作用原理圖見(jiàn)圖 1。

汽輪機(jī)組啟動(dòng)并投入正常運(yùn)行后,脈沖油泵將工作油壓提供給調(diào)速器和油遮斷器,調(diào)速器控制和穩(wěn)定汽輪機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn),油遮斷器控制調(diào)速器的速關(guān)停機(jī)保安動(dòng)作,其工作回油都通過(guò)節(jié)流墊片內(nèi)孔回油到油箱。

圖1 液壓速關(guān)系統(tǒng)原理圖

汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速與油遮斷器的脈沖油壓存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)燃油泵的汽輪原機(jī)在額定轉(zhuǎn)速 12 115 r/min工作時(shí) (滑油泵為 11 600 r/min,二者結(jié)構(gòu)相同,但工作有所不同,下文只對(duì)燃油泵展開(kāi)討論),油遮斷器脈沖油壓為 0.21～0.24MPa。

對(duì)液壓速關(guān)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)速關(guān)的具體要求是:當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到 13 570～13 950 r/min時(shí),油遮斷器脈沖油壓要相應(yīng)的達(dá)到 0.29～0.31 MPa,從而引起油開(kāi)關(guān)的工作,使機(jī)組自動(dòng)速關(guān)停機(jī)。

節(jié)流墊片的關(guān)鍵作用是當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí),脈動(dòng)油泵排出油量增加,由于節(jié)流墊片油孔為一固定值,因此節(jié)流使流動(dòng)阻力增大,調(diào)速器和油遮斷器油壓升高,油遮斷器內(nèi)部的滑閥動(dòng)作,推動(dòng)調(diào)速器關(guān)閉新汽閥,使汽輪機(jī)自動(dòng)停機(jī)。

2 節(jié)流墊片對(duì)調(diào)試工作量的影響

汽輪燃油泵的維修工作完成后,需要對(duì)液壓速關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)汽輪原機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到 13 570～13 950 r/min時(shí),油遮斷器脈沖油壓要能準(zhǔn)確的調(diào)整到 0.29～0.31 MPa的范圍內(nèi)。由汽輪燃油泵液壓調(diào)節(jié)和速關(guān)系統(tǒng)工作原理可知,節(jié)流墊片對(duì)系統(tǒng)的調(diào)速特性、速關(guān)保安都起著非常重要的作用,是維持機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)十分重要的一環(huán)。

調(diào)試中,節(jié)流墊片節(jié)流孔的面積不能預(yù)先確定。汽輪機(jī)組經(jīng)過(guò)修理后,其液壓系統(tǒng)特性發(fā)生了改變,因此節(jié)流墊片的節(jié)流孔也要隨之重新設(shè)定,即要更換一個(gè)合適的節(jié)流墊片。由于液壓調(diào)節(jié)和速關(guān)系統(tǒng)特性改變是一不確定的動(dòng)態(tài)值,也就無(wú)法預(yù)先確定節(jié)流墊片內(nèi)孔取值,因此調(diào)試數(shù)臺(tái)汽輪機(jī)所需的節(jié)流墊片就要預(yù)先加工幾個(gè)內(nèi)孔直徑數(shù)值級(jí)別的多套墊片進(jìn)行準(zhǔn)備,通過(guò)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)情況來(lái)確定節(jié)流墊片選取,拆裝節(jié)流墊片工作要做數(shù)次才能滿足機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)要求。

3 對(duì)系統(tǒng)改進(jìn)的思路和方法

鑒于汽輪燃油泵液壓調(diào)節(jié)和速關(guān)系統(tǒng)的工作特性,要克服由更換節(jié)流墊片帶來(lái)的弊端,其根本在于將調(diào)整節(jié)流墊片的離散過(guò)程相應(yīng)的改為一個(gè)動(dòng)態(tài)連續(xù)調(diào)整的過(guò)程,并且該過(guò)程的調(diào)整最終也能保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,即汽輪機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí),油遮斷器脈沖油壓維持在 0.21～0.24 MPa之間,這是對(duì)該系統(tǒng)改進(jìn)的前提;而對(duì)速關(guān)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)要求汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速在 13 570～13 950 r/m in時(shí),油遮斷器脈沖油壓的調(diào)整相應(yīng)的達(dá)到 0.29～0.31 MPa之間。筆者提出的解決方案是通過(guò)連續(xù)地微調(diào)節(jié)流孔通流面積到所需油壓,并將最終被調(diào)節(jié)好大小的閥位置鎖定。要達(dá)到這一目的,可將圖 1中的節(jié)流墊片一環(huán)改為可調(diào)節(jié)的帶鎖止的節(jié)流閥,改進(jìn)后的示意圖見(jiàn)圖 2。

對(duì)該節(jié)流閥結(jié)構(gòu)上的具體要求是:①該閥在全關(guān)狀態(tài)下也不能完全關(guān)閉,以維持系統(tǒng)回油的最低要求 (最小節(jié)流面積),而且其節(jié)流通道截面積大小的調(diào)節(jié)要是線性的,調(diào)節(jié)范圍應(yīng)與維持系統(tǒng)調(diào)速器、油遮斷器工作脈沖油壓 0.21～0.31 MPa相對(duì)應(yīng)。筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)為節(jié)流孔面積取值范圍在4.9～9.7 mm2之間可滿足使用,節(jié)流孔越小,系統(tǒng)脈沖油壓越高,節(jié)流孔越大,系統(tǒng)脈沖油壓越低;但如果節(jié)流孔面積調(diào)節(jié)范圍太寬,閥的調(diào)節(jié)開(kāi)度增大,不利于閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),也失去調(diào)整的意義。②維持液壓油系統(tǒng)的密性,調(diào)節(jié)好后鎖止能保證所調(diào)的節(jié)流面積參數(shù)保持不變,以保證機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定和安全。

圖2 液壓速關(guān)系統(tǒng)改進(jìn)原理

經(jīng)過(guò)上述的改進(jìn),整個(gè)液壓控制系統(tǒng)的性質(zhì)沒(méi)有發(fā)生根本變化,只將節(jié)流墊片的功用改為節(jié)流閥承擔(dān),增加的只是速關(guān)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能,對(duì)機(jī)組操作使用沒(méi)有影響。

4 結(jié)論

按照規(guī)定要求,在汽輪燃 (滑)油泵機(jī)組定期使用和檢修過(guò)后,要對(duì)自身的安全性進(jìn)行檢測(cè),即需檢查各相關(guān)的安全參數(shù)是否發(fā)生改變,然后作出相應(yīng)的調(diào)整,以保證機(jī)組持續(xù)工作的可靠和穩(wěn)定。因此,對(duì)速關(guān)脈沖油壓的調(diào)整是一項(xiàng)必不可少的工作。無(wú)論是船方自修還是在修期修理,工作者所做的工作都是一樣的,就是使汽輪機(jī) (燃油泵)速關(guān)轉(zhuǎn)速為 13 570～13 950 r/min時(shí),調(diào)整油遮斷器脈沖油壓為 0.29～0.31 MPa。

如果速關(guān)系統(tǒng)采用改進(jìn)后的節(jié)流閥,那么調(diào)整工作將變得十分輕松,只需將節(jié)流閥鎖止松開(kāi),在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)到 13 570～13 950 r/min時(shí),將脈沖油壓調(diào)到 0.29～0.31 MPa,然后再將鎖止上緊固定即可。調(diào)試中無(wú)需將汽輪機(jī)停機(jī),也不用擔(dān)心周圍溫度的影響,調(diào)整時(shí)間隨之縮短,而且所花費(fèi)的人力物力減少,調(diào)試試驗(yàn)的成本降低,產(chǎn)生的效益非常顯著。