發電廠小機油系統加裝蓄能器可行性分析

蔣保光

摘要：發電廠汽輪機組的運行過程中，小機的運行狀況直接影響主機能否安全穩定運行，而油系統又是小機運行的核心部分，本文分析了小機油系統存在的安全隱患，并提出的解決方案并進行現場實施驗證，實際解決了此類問題。對類似的問題起到了借鑒作用。

關鍵詞：油系統；蓄能器；可行性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.120

1存在的問題

該廠300MW機組為上汽廠首批國產300MW機組，給水泵汽輪機油系統由上汽廠設計供貨。每臺給水泵汽輪機油系統設計兩臺主油泵，一臺交流油泵和一臺直流油泵，為給水泵汽輪機潤滑油系統和調速油系統供油。該廠后續對給水泵汽輪機調速油系統進行了改造，保留原危急保安器的基礎上，將汽門油動機全部改造為抗燃油系統油動機，新增如下部套：復位遮斷噴油閥組件、隔膜閥、調節閥油動機、主汽閥油動機、高低壓蓄能器。改造后的給水泵汽輪機調速系統從汽輪機EH調速系統壓力母管引入壓力油進行控制。改造后給水泵汽輪機調節保安油路系統圖見附圖1。

近期該廠2臺汽動給水泵組并列運行時，一臺給水泵汽輪機潤滑油主油泵因故障跳泵，雖然該給水泵潤滑油備用主油泵啟動正常，但泵出口壓力母管壓力下降迅速（圖中紅線位置），在備用主油泵啟動過程中，低壓安全油（LPT）壓力迅速降低，隔膜閥動作，造成高壓安全油（HPT）失壓，給水泵汽輪機跳機。

2分析原因

給水泵汽輪機因油壓跳閘原因有兩個：一是潤滑油壓低于跳閘值，一是低壓安全油壓低于保護動作值。經現場了解情況：（1）從主泵停止運行到備用泵投運、且壓力恢復需要5～6s。（2）連鎖過程中，低壓安全油壓（LPT）在5s內降到隔膜閥動作值以下，甚至觸發壓力開關動作，而此時給水泵汽輪機已因高壓安全油（HPT）失壓跳閘。

通過上述情況可見，當運行主泵故障停運、備用泵投入，系統壓力會產生波動，且系統壓力恢復時間較長。主要原因為：泵動態響應慢，從給出啟動信號，到泵出力正常的啟動時間過長，泵出口壓力母管內油液無法及時補充，從而造成給水泵汽輪機低壓安全油壓（LPT）低跳閘。

3采取的措施

上述情況的根源在于：主泵動態響應太慢，從開啟到運行正常，耗時太長。從而造成泵出口壓力油母管壓力波動。

解決該問題的方案有很多，核心為：保證泵切換期間系統內的油液補充，從而消除壓降。可以更換主泵、功率更大的電機以加快響應速度；也可增設容積泵，在LPT壓力降低至警戒值時便啟動，壓力恢復正常停止，以保證泵切換過程中壓力平穩的過渡；還可通過增加輔助動力源（蓄能器）作為泵切換過程中油液補充來源。

針對大流量的泵及更大負載的電機，響應速度提升能力有限；增設容積泵施工操作過于繁瑣，另增加系統的復雜程度，維護量、可靠性上值得商榷。

綜合對比幾種方案的成本、施工、風險等因素，最經濟、合理的方案應當為增加作為輔助動力源使用的蓄能器。該方案無需新設動力源，不對控制系統產生任何影響，工作穩定，使用周期長，維護量小，現場維護人員極為熟悉，且現場施工工作量較小，費用較低。

當泵因故障聯動、進行聯動試驗時，蓄能器補充油液至泵出口壓力母管，彌補泵的流量不足，升壓緩慢等泵自身特性問題，從而解決因主泵響應時間長等原因造成的壓降，避免因潤滑油壓力低保護，或安全油壓力低保護動作跳閘。

4可行性

甲、乙小機油系統各加1組蓄能器，每個蓄能器罐均有單獨的板式球閥控制進油、排油，并配有壓力表組件，以便日常判斷蓄能器工作狀況，以及隔離維護工作。

由于潤滑油系統壓力低，蓄能器排出液體時的壓差很小，所以不能采用標準蓄能器。要特殊設計蓄能器的菇狀閥，及蓄能器模塊上的元件、管路均應采用大口徑，并盡量減少彎道，以降低管路損失，使得蓄能器罐可以適應低壓高流工作狀況，從而保證蓄能器在短時間、大流量、低壓差的工況下正常工作。

當主油泵因故障聯動或主油泵進行定期切換時，蓄能器補充油液至主油泵出口壓力母管，彌補泵的流量不足，升壓緩慢等泵自身特性問題，從而解決因主油泵響應時間長等原因造成的壓降，避免因潤滑油壓力低保護或安全油壓力低保護動作導致小機跳閘。

該系統改造完成后，進行了多次主油泵跳閘聯啟的試驗，完全滿足了改造預期。