發(fā)電廠小機(jī)油系統(tǒng)加裝蓄能器可行性分析

蔣保光

摘要：發(fā)電廠汽輪機(jī)組的運(yùn)行過程中，小機(jī)的運(yùn)行狀況直接影響主機(jī)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行，而油系統(tǒng)又是小機(jī)運(yùn)行的核心部分，本文分析了小機(jī)油系統(tǒng)存在的安全隱患，并提出的解決方案并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施驗(yàn)證，實(shí)際解決了此類問題。對(duì)類似的問題起到了借鑒作用。

關(guān)鍵詞：油系統(tǒng)；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(jī)組為上汽廠首批國(guó)產(chǎn)300MW機(jī)組，給水泵汽輪機(jī)油系統(tǒng)由上汽廠設(shè)計(jì)供貨。每臺(tái)給水泵汽輪機(jī)油系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩臺(tái)主油泵，一臺(tái)交流油泵和一臺(tái)直流油泵，為給水泵汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)和調(diào)速油系統(tǒng)供油。該廠后續(xù)對(duì)給水泵汽輪機(jī)調(diào)速油系統(tǒng)進(jìn)行了改造，保留原危急保安器的基礎(chǔ)上，將汽門油動(dòng)機(jī)全部改造為抗燃油系統(tǒng)油動(dòng)機(jī)，新增如下部套：復(fù)位遮斷噴油閥組件、隔膜閥、調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)、主汽閥油動(dòng)機(jī)、高低壓蓄能器。改造后的給水泵汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)從汽輪機(jī)EH調(diào)速系統(tǒng)壓力母管引入壓力油進(jìn)行控制。改造后給水泵汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安油路系統(tǒng)圖見附圖1。

近期該廠2臺(tái)汽動(dòng)給水泵組并列運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)給水泵汽輪機(jī)潤(rùn)滑油主油泵因故障跳泵，雖然該給水泵潤(rùn)滑油備用主油泵啟動(dòng)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(dòng)過程中，低壓安全油（LPT）壓力迅速降低，隔膜閥動(dòng)作，造成高壓安全油（HPT）失壓，給水泵汽輪機(jī)跳機(jī)。

2分析原因

給水泵汽輪機(jī)因油壓跳閘原因有兩個(gè)：一是潤(rùn)滑油壓低于跳閘值，一是低壓安全油壓低于保護(hù)動(dòng)作值。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)了解情況：（1）從主泵停止運(yùn)行到備用泵投運(yùn)、且壓力恢復(fù)需要5～6s。（2）連鎖過程中，低壓安全油壓（LPT）在5s內(nèi)降到隔膜閥動(dòng)作值以下，甚至觸發(fā)壓力開關(guān)動(dòng)作，而此時(shí)給水泵汽輪機(jī)已因高壓安全油（HPT）失壓跳閘。

通過上述情況可見，當(dāng)運(yùn)行主泵故障停運(yùn)、備用泵投入，系統(tǒng)壓力會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，且系統(tǒng)壓力恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)。主要原因?yàn)椋罕脛?dòng)態(tài)響應(yīng)慢，從給出啟動(dòng)信號(hào)，到泵出力正常的啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)，泵出口壓力母管內(nèi)油液無法及時(shí)補(bǔ)充，從而造成給水泵汽輪機(jī)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(dòng)態(tài)響應(yīng)太慢，從開啟到運(yùn)行正常，耗時(shí)太長(zhǎng)。從而造成泵出口壓力油母管壓力波動(dòng)。

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

針對(duì)大流量的泵及更大負(fù)載的電機(jī)，響應(yīng)速度提升能力有限；增設(shè)容積泵施工操作過于繁瑣，另增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度，維護(hù)量、可靠性上值得商榷。

綜合對(duì)比幾種方案的成本、施工、風(fēng)險(xiǎn)等因素，最經(jīng)濟(jì)、合理的方案應(yīng)當(dāng)為增加作為輔助動(dòng)力源使用的蓄能器。該方案無需新設(shè)動(dòng)力源，不對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響，工作穩(wěn)定，使用周期長(zhǎng)，維護(hù)量小，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員極為熟悉，且現(xiàn)場(chǎng)施工工作量較小，費(fèi)用較低。

當(dāng)泵因故障聯(lián)動(dòng)、進(jìn)行聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，蓄能器補(bǔ)充油液至泵出口壓力母管，彌補(bǔ)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(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等原因造成的壓降，避免因潤(rùn)滑油壓力低保護(hù)，或安全油壓力低保護(hù)動(dòng)作跳閘。

4可行性

甲、乙小機(jī)油系統(tǒng)各加1組蓄能器，每個(gè)蓄能器罐均有單獨(dú)的板式球閥控制進(jìn)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(hù)工作。

由于潤(rùn)滑油系統(tǒng)壓力低，蓄能器排出液體時(shí)的壓差很小，所以不能采用標(biāo)準(zhǔn)蓄能器。要特殊設(shè)計(jì)蓄能器的菇狀閥，及蓄能器模塊上的元件、管路均應(yīng)采用大口徑，并盡量減少?gòu)澋溃越档凸苈窊p失，使得蓄能器罐可以適應(yīng)低壓高流工作狀況，從而保證蓄能器在短時(shí)間、大流量、低壓差的工況下正常工作。

當(dāng)主油泵因故障聯(lián)動(dòng)或主油泵進(jìn)行定期切換時(shí)，蓄能器補(bǔ)充油液至主油泵出口壓力母管，彌補(bǔ)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(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等原因造成的壓降，避免因潤(rùn)滑油壓力低保護(hù)或安全油壓力低保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致小機(jī)跳閘。

該系統(tǒng)改造完成后，進(jìn)行了多次主油泵跳閘聯(lián)啟的試驗(yàn)，完全滿足了改造預(yù)期。