軸承潤滑油流量開關在貫流式機組上的應用與思考

鄭國晨

（廣西長洲水電開發有限責任公司，廣西 梧州 543002）

軸承潤滑油流量開關在貫流式機組上的應用與思考

鄭國晨

（廣西長洲水電開發有限責任公司，廣西 梧州 543002）

軸承潤滑油對機組軸瓦的冷卻運行起著關鍵作用。潤滑油的流量信號一般都會作用于機組的事故停機流程中，對機組的安全運行有著重要意義。所以合理使用流量開關是影響流量監控的重要環節。本文結合個人的工作經驗，依據貫流式機組軸承潤滑的特點、流量開關的原理、安裝位置、應用現狀，然后提出個人的建議。希望對貫流式機組流量開關的應用起到一定的借鑒作用，從而避免更多的電廠在軸承潤滑油流量開關的設計、使用過程中走進誤區。

原理分析；應用現狀；現場安裝；使用建議

1 問題的提出

貫流式水輪發電設備從1892年開始研制的，至今有一百多年歷史。20世紀80年代以來，燈泡貫流式水輪機組在我國應用日益普及，20M水頭段以下已進入實用性階段。我國擁有豐富的水能資源，發展水電的資源優勢相當突出。

由于貫流式機組單位容量投資相對較低，水資源相對豐富，機組效率高，運行成本相對較低，社會效益更大。2000年以來，燈泡貫流式機組的生產制造進入了第五個發展階段，可自行設計、制造大型燈泡貫流式機組，技術得到全面提升。此種機型在我國水電機組中占的比例越來越大，重要性也日漸突出。

軸承潤滑油流量開關是電站中的一種重要的自動化元件，它監測著機組軸承潤滑油的供應情況，絕大多數電廣都將此信號引進機組的自動化控制流程中，事關機組的事故停機流程，所以其重要性不言而喻。

一般的電廠都使用熱敏式流量開關和機械檔板式流量開關。但在使用過程中都存在著這樣那樣的問題。但是怎樣應用好這兩種原件呢？我們首先分析一下這兩種流量開關的原理，然后再根據使用過程中遇到的問題，提出使用建議。

2 兩種流量開關的原理分析及對比

2.1 熱敏式流量開關原理

熱敏式流量開關的技術是成熟的。原理是基于熱交換原理的自動化元件。它有2個傳感器元件，當2個傳感器元件被置于流體中并通電后，其中一個傳感器元件被加熱導恒溫，另一個傳感器元件用于感溫流體過程。2個傳感器元件之間的溫差與流體過程流速以及過程介質的性質有關。2個傳感器元件之間的溫差在無流量狀態下最大，但隨著流量的增加，其中一個傳感器元件被冷卻，溫差減少，流體流速直接影響熱擴散的程度。它主要是利用液體介質流動時帶走流量的多少來感應被測對象的流動速度。

在自然大氣環境中熱敏式流量開關在通電的條件下，探頭的溫度在45～50℃。被測液體介質的溫度要低于探頭的溫度且差距越大越有利。熱敏式流量開關適用于被測流體介質的流速要穩定，溫度（溫度不能超過50℃）恒定的流體介質。

另外還有一個安裝方式的問題也會影響熱敏式流量開關的測量結果，熱敏式流量開關一般探頭較短，易采用底裝或傾斜-45°的方式進行安裝，這樣可以保證傳感器探頭能始終在被測的液體介質中。熱敏式流量開關具有指示燈，可以指示現場流量開關的工作情況。但不能直接觀察到流體介質的流動情況。

由于是電氣元件，所以熱敏式流量開關會因電氣元件的老化而具有一定的壽命，與機械檔板式流量開關相比壽命較短。

2.2 機械檔板式流量開關原理

這種流量開關采用機械檔板式方式，是一種純機械結構，通過調整機構上的整定位置，調整輸出信號的位置。它對液體介質有一種阻尼作用，能起到一定的穩流作用。一般這種機械檔板式流量開關具有觀察窗，能方便地觀察被測介質的流動情況，方便根據現場的情況進行整定。

安裝方式上有一定的要求，一般不易直接安裝在出流體介質的出口位置和管道的轉彎處，要求安裝在出口和管道轉彎處的管道直徑的6～8倍處，此處的測量效果是最優的。

由于是純機械結構，使用壽命長，質量穩定。

2.3 兩種流量開關的優缺點（見表1）

表1 兩種流量開關比較

2.4 應用范圍的分析

熱敏式流量開關：適用于恒溫恒流速的流體介質。

機械式檔板流量開關：適用于恒流速的流體介質。

3 現場使用過程中遇到的問題思考及建議

但是根據貫流式機組的軸瓦潤滑結構決定了機組潤滑油的出口是一個不穩定的流體介質，而且絕大部分電廠據說是根據安全的考慮都將潤滑油流量開關安裝在潤滑油的出口處，根據上述對這兩種流量開關優缺點的分析，我們知道這就導致了這兩種流量開關測量不穩定的現象。針對貫流式機組潤滑油流量開關安裝在軸承潤滑油出口處這個情況，此處要想獲得一個穩定的潤滑油流量信號，對這兩種流量開關本身而言是一個無法克服的困難，雖然這種安裝方式從原理上和現實上保證了機組軸瓦的運行安全，但它卻犧牲了機組運行的穩定性和經濟性。我認為這種設計思想太過于理想化，而是一種缺乏現場實際運行經驗的表現。

根據前面的分析，我們看到目前這種困境的核心是流體介質的流速不穩，介質存在紊流現象。如果要解決就要從產生這個問題的根本原因上去尋找解決辦法。但是貫流式機組軸瓦的潤滑結構已經決定了這個形式，如果要去改造貫流式機組軸瓦的潤滑結構顯然不太現實，但在電廠的現實工作中又要求流量的信號穩定，怎么辦？那我們只有繞開這個攔路虎，從別的方面來考慮這個問題的解決方案。

一是采用電子化的方法，結合兩種流量開關原理優缺點，從電氣方面另辟蹊徑。用檔板式流量開關加裝取流量均值的方法來解決潤滑油流速不穩的問題，從而取得相應穩定的測量信號，且要求取均值的時間可以根據現場的需要進行人工設定，這樣既保證了流量信號的穩定，又保證了軸瓦潤滑的安全性。

二是流量開關不變，在軸瓦潤滑油管和出口處加裝油流的緩沖裝置，比如一個小型的油箱或者是將管徑變大然后再變回原管道的管徑，然后將流量開關安裝在變徑管道后方一定距離的原管道上，使軸瓦潤滑油流量開關能穩定的流出。當然現場使用這種方法時，要對加裝的變徑管或者小儲油箱的尺寸進行必要的核算才行，太大不安全，太小起不到作用。這樣也能解決潤滑油流速不穩的問題。

三是如果機械檔板式流量開關安裝在機組潤滑油進口處，也能穩定的進行潤滑油流量的測量，保持一個穩定的潤滑油流量信號。但是對這個問題貫流式電廠有不同的看法，他們認為安裝在潤滑油流量進口處，存在燒瓦的安全風險。原因是潤滑油泵供油，流量開信號穩定，但在流量開關靠近軸瓦（遠離油泵）的位置上出現管路跑油時，軸瓦無油了，但流量開關的信號還是穩定的，這樣會造成機組軸瓦的燒損。這樣考慮是有一定道理的，但是我認為如果加強電廠的生產管理工作，也能避免這種情況。所以我個人建議，如果在無新元件使用和沒有改造可能，出口處流量開關信號不穩，又經常造成事故停機的情況下可以考慮將潤滑油流量開關安裝在軸瓦潤滑油的進口處。其實我們想想，就算裝在出口處安全是安全了，但流量開關工作異常時，是否也存在軸瓦燒損的可能呢？自動化元件不能絕對保證100%的安全，需要電廠同時加強生產方面的管理，雙管齊下才能保證一個良好的安全生產局面。

4 使用建議

（1）對于貫流式機組建議采用機械檔板式流量開關，嚴格按產品要求進行安裝，且可以考慮機組潤滑油進口處的安裝位置并輔以完善的管理手段確保機組軸瓦運行的安全。

（2）安裝在潤滑油出口處的機械檔板式流量開關考慮上述的改造意見。建議開發以機械檔板式流量開關為基礎的均值式流量開關。

（3）設計部門在設計時也要考慮機組投運后潤滑油流量開關測量的困難。把困難解決在設計階段和機組制造出廠之前。可考慮加裝緩沖裝置的方法。

（4）設計部門在設計時要充分考慮現場的運行實際情況，綜合考慮機組的運行安全、實施的可能性、維護的方便性、機組的經濟運行等多種因素，從而采取最優的設計方式，而不能只是理論上的設計。

以上的淺見和不成熟的建議，希望對電廠特別是貫流式水電廠的潤滑油流量測量方面，以及相關的設計人員有所幫助，希望在以后新投運的貫流式機組上再也不存在軸承潤滑油流量測量不穩的困難。

TV743

B

1672-5387（2016）07-0072-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.07.024

2016-04-07

鄭國晨（1975-），男，電氣工程師，從事水電站自動化技術管理工作。