高壓油頂起裝置壓力下降分析及處理

2018-05-08 06:03:37呂志鵬季懷杰

水電站機電技術 2018年4期

呂志鵬，季懷杰

（清遠蓄能發電有限公司，廣東清遠 511853）

1 引言

清遠抽水蓄能電站（以下簡稱“清蓄”）高壓頂起裝置系統由杭州東芝設計并制造，該裝置流體介質為L-TSA32型潤滑油，動力源由1套交流高壓齒輪油泵做主用、1套直流高壓齒輪油泵做備用組成，在機組啟動、停機過程中高壓頂起裝置投入工作，高壓油泵將取自下導推力油盆流經過濾器的潤滑油加壓，經過過濾器、溢流閥、逆止閥等輔件將13.7MPa穩定壓力的高壓油由12塊推力瓦中心的注油孔注射到推力瓦與鏡板之間，形成穩定的油膜以防止機組在低轉速的情況下推力瓦磨損嚴重。高壓油頂起裝置系統如圖1所示。

圖1 清蓄高壓油頂起裝置簡圖

2 現象的描述

清蓄1號機動態調試初始，機組啟動打開導葉的過程中推力軸承高壓油頂起裝置注油泵出口壓力多次從靜態調試過程中的整定值12.8～13.2MPa（設計值為13.7MPa）下降至低于10.8MPa的跳機整定值而導致機組QSD動作、啟動失敗。

圖2 高壓注油系統壓力曲線

圖2為機組啟動過程中高壓油頂起裝置油泵出口壓力的變化曲線圖，從圖中可以看出，油壓變化主要有3個階段：

A-B：備用直流高壓油泵建壓成功后關閉，再啟動主用交流高壓油泵，油壓呈現升高、降低、再升高的趨勢。

B-C：機組仍處于靜止狀態，高壓注油泵壓力穩定在12.8MPa，低于溢流閥泄壓設定值13.7MPa。

C-D：機組開始升速，油壓瞬間升高到14.2MPa在人為強制隔離油壓低跳機的信號情況下，油壓逐漸降低至10.5MPa左右后趨于穩定。

高壓油頂起裝置油壓低跳機整定值為10.8MPa，壓力油穩定在10.5MPa低于整定值，導致機組啟動失敗。

3 原因分析

（1）常規機組在正常情況下，整個過程由壓力繼電器控制使得高壓油頂起裝置油壓特性曲線如圖3所示：

圖3 油壓特性曲線

1）機組自動開機令發出后，高壓油泵起動，在瞬時建立峰值油壓Pmax，清蓄1號機初調試時的Pmax大約為17～18MPa。

2）油壓升高之后很快下降，此時轉子已處于頂起狀態，而后趨于平穩。

3）機組轉子將要起動時，油壓已經平穩，即壓力繼電器接點動作的整定值，如圖3中壓力P。清蓄1號機初調試時穩態油壓P1=13.1～13.2MPa（繼之，又降至12.8MPa,參見圖2）。

（2）從圖2可以看到，在清蓄機組開始轉動瞬間，注油泵出口壓力躍升至14MPa左右，然后下降至10.5MPa趨于平穩。

1）機組啟動瞬間注油泵出口壓力產生波動，為直流注油泵和交流注油泵切換導致，屬正常，且持續時間極短不會影響機組正常啟動進程。

2）表1是機組運行一段時間后推力軸瓦的瓦溫檢測記錄，可以看出瓦溫是穩定均衡的，應可推斷各塊軸瓦的負載大致均衡，未出現個別瓦因瓦隙泄油偏大的異常情況。

表1 推力軸承瓦瓦溫測量結果

從以上情況分析，由于機組開始轉動前注油泵出口壓力僅約12.8MPa是偏低的，這就可能造成機組轉動后注油壓力穩定值低至10.5MPa，小于整定值10.8MPa（下限），導致QSD跳機、啟動失敗。

（3）表2系機組靜態調試過程中高壓油頂起裝置作用下轉動部件的頂起量（相當于油膜厚度）的測量數據。

表2 轉動部件頂起量

從測量數據可以發現當注油泵出口壓力為10 MPa時大約有0.065mm頂起量，油膜約60μm左右。根據廠家要求及運行經驗，油膜厚度已滿足機組運行需要，但為保證油膜均勻、連續、穩定，減小推力瓦間的油膜厚度的不均衡性，降低高壓油頂起裝置的壓力波動，可以確定高壓注油泵出口壓力下限確定為10.8MPa、溢流閥整定值確定為13.7MPa是非常必要的，不宜進行下調。

4 采取的調整措施

（1）根據清蓄電站高壓油頂起裝置系統的設計原理，調整各塊推力瓦接通油路上的節流閥是能夠起到調節各塊推力瓦注油壓力、流量的作用。根據一般的經驗，由于各塊推力軸瓦的油膜溢油量是不盡相等的，可以采取調整推力瓦前節流閥的開度，直至各推力瓦溢油量調整相差不大，再檢測各推力瓦油膜厚度予以驗證。繼之進行進一步精調整，最終使推力瓦油膜厚度調整到相互差值不大于0.02mm，并鎖定節流閥。

（2）清蓄電站采用MG型雙向節流閥（見圖4），其工作原理是：壓力油通過圖示的“旁孔”流向閥體和可調套筒之間形成的節流口，轉動套筒能夠改變節流口的斷面，進而調節壓力油的壓力和流量。清蓄機組采用MG-3/8”型雙向節流閥，流量與壓力差的關系曲線則如圖5所示。