潤滑油快速補充和保壓裝置在高爐鼓風(fēng)機中的應(yīng)用

成 濤,陸振岳,曾大光,何金海

(上海梅山鋼鐵股份有限公司熱電廠,江蘇南京 210039）

引言

工業(yè)透平大型旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機組的正常運行需要一定壓力和流量的潤滑油對其轉(zhuǎn)子軸承處進行潤滑及冷卻作用，是旋轉(zhuǎn)機械必不可缺的輔助介質(zhì)。梅山鋼鐵公司熱電廠3號高爐鼓風(fēng)機汽輪機潤滑油系統(tǒng)工作壓力為0.265 MPa，兩臺電動油泵，正常運行一開一備為機組軸系供油。當(dāng)一臺電動油泵發(fā)生故障出力不足時壓力會下降，當(dāng)壓力下降到0.2 MPa時，備用泵啟動。由于備用泵從啟動到建立正常壓力大約需要3 s時間，期間潤滑油壓力無動力源，會繼續(xù)下降，當(dāng)壓力下降到0.15 MPa時，就會引發(fā)潤滑油壓力低保護跳機，甚至有可能造成汽輪機軸系損壞的事故。為解決因備用泵建立壓力過慢存在3 s無動力會造成停機的事故隱患，本文介紹了一種機組潤滑油壓低的快速補充保壓裝置。以保證機組安全運行，從而實現(xiàn)梅鋼公司大生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。

1 保壓裝置基本結(jié)構(gòu)介紹

本技術(shù)裝置包含廠用壓縮空氣氣源，儲氣罐，減壓閥，儲油罐，活塞，配重塊，磁翻板液位計，液位開關(guān)，壓力開關(guān)，氣動控制通斷裝置等組成。廠用0.5 MPa壓力的壓縮空氣通過手動閥進入儲氣罐，再通過減壓閥減壓至0.265 MPa進入儲油罐內(nèi)補充潤滑油和活塞配重之間，此時儲油罐內(nèi)部充滿補充油120 L。儲油罐底部外接出油管，出油管再經(jīng)過隔絕閥，再經(jīng)過快速氣動控制通斷裝置，再經(jīng)過隔絕閥進入機組潤滑油母管。壓力開關(guān)安裝在潤滑油母管上。

本技術(shù)的核心內(nèi)容在于設(shè)計了一種氣動快速通斷裝置，該裝置是控制補充潤滑油快速進入母管保壓的關(guān)鍵設(shè)備。充分利用了氣動控制的原理，實現(xiàn)了潤滑油補充的快速響應(yīng)的功能。

如圖1所示：廠用壓縮空氣壓力為0.5 MPa左右通過進氣閥17進入儲氣罐14，壓縮空氣經(jīng)過儲氣罐14頂部出氣管13至進氣閥11，再經(jīng)過減壓閥8減壓到0.265 MPa的氣源進入儲油罐9內(nèi)的補充潤滑油和活塞配重塊之間。活塞10與配重塊6固定連接，通過鋼絲繩15牽引，再加裝兩組定滑輪7和12。鋼絲繩的另一端加裝手輪16和搖柄20.儲油罐內(nèi)兩側(cè)加裝固定滑槽26和27.活塞可在滑槽自由上下運動。此時手輪16通過搖柄20，鋼絲繩15在定滑輪7和12的作用下，將活塞配重塊牽引至最高觸發(fā)位，搖柄20通過電磁鎖位裝置18固定鎖位。此時儲油罐9內(nèi)充滿120 L的潤滑油，0.265 MPa的壓力作用在儲油罐9內(nèi)的潤滑油和活塞10之間。此時補油閥22處于關(guān)閉狀態(tài)，儲油罐出口閥24處于打開狀態(tài)，氣動控制通斷裝置28處于切斷關(guān)閉狀態(tài)，潤滑油母管進油閥29處于打開狀態(tài)。電動油泵30，31正常一開一備將潤滑油箱32內(nèi)的潤滑油通過母管33打至機組軸系1以保證機組正常工作。

圖1 潤滑油補充和保壓裝置現(xiàn)場布置圖

2 潤滑油補充和保壓裝置工作原理

當(dāng)運行油泵發(fā)生故障或電動油泵切換過程中，由于備泵啟動有3 s的無動力源的真空期，此時壓力開關(guān)2檢測到潤滑油母管壓力低于0.2 MPa時，壓力開關(guān)2將接點信號送至中控室后臺DCS控制系統(tǒng)，DCS立即發(fā)出控制信號使氣動控制通斷裝置的二位三通電磁閥失電動作，二位三通電磁閥進氣口切斷，排氣口打通泄壓；DCS同時控制氣動通斷裝置的二位二通電磁閥失電打開，接通氣源。此時通斷裝置內(nèi)的活塞帶動堵頭向相反的方向運動，通斷裝置打通，此時儲油罐9內(nèi)承壓為0.265 MPa的潤滑油快速通過氣動控制通斷裝置向潤滑油母管補油，保壓。同時DCS控制電磁鎖位裝置失電動作，電磁鎖位裝置內(nèi)的鎖位鐵芯退位，搖柄呈自由狀態(tài)，鋼絲繩手輪搖柄脫離鎖位裝置，此時活塞配重塊在重力的作用下迅速在儲油罐內(nèi)向下運動，產(chǎn)生一個快速的爆發(fā)力，以充分保證100 L的潤滑油迅速進入母管保證母管壓力不低于0.2 MPa。杜絕了機組潤滑油壓力低保護跳機事故發(fā)生的可能，更加確保了機組軸系供油的穩(wěn)定，保證機組安全運行。

當(dāng)補油保壓動作完畢，母管壓力正常，備泵正常啟動工作，此時儲油罐內(nèi)剩余最低液位20 L左右，液位開關(guān)檢測到最低液位，發(fā)出接點信號至后臺DCS控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)立即控制氣動控制通斷裝置的兩組電磁閥得電動作，在氣源壓差的作用下，氣動通斷裝置活塞帶動推桿和堵頭回位，迅速切斷補充油路，以保證壓縮空氣不會進入到機組潤滑油母管威脅機組正常運行安全。

3 電磁鎖位裝置工作原理

機組正常工作情況下，即無需潤滑油保壓裝置工作的情況下，搖柄帶動手輪，手輪拉動鋼絲繩牽引儲油罐內(nèi)的活塞和配重塊上升的最高觸發(fā)點就位，此時搖柄正對電磁鎖位裝置包含的鎖位鐵芯，DCS控制電磁鎖位裝置線圈得電，鎖位鐵芯彈出，由于鎖位鐵芯設(shè)置中空，與搖柄桿套合，這樣通過電磁鎖位裝置實現(xiàn)了對儲油罐內(nèi)的活塞配重塊的預(yù)緊和就位。

當(dāng)潤滑油母管需要充油保壓時，在儲油罐內(nèi)的補充油快速運動的同時，控制系統(tǒng)立即輸出指令控制電磁鎖位裝置線圈失電，此時鎖位鐵芯回位，搖柄呈自由狀態(tài)，儲油罐內(nèi)的活塞和配重塊在重力的作用下，迅速向下運動，配合壓縮空氣的壓力對補充油增加一個快速的爆發(fā)力。充分保證了補油的響應(yīng)時間。

如圖2所示，氣動通斷裝置28內(nèi)部包含進油管46，出油管34，進油管46和出油管34均延伸出通斷裝置28外殼，進油管46與圖1中所示的儲油罐出口閥24對接，出油管與圖1中所示的潤滑油母管進油閥29對接。其中進油管46與出油管34在通斷裝置28內(nèi)部呈直角L型聯(lián)通安裝，在聯(lián)通處堵頭48位移的上下壁處加裝密封組件35，47和49，以方便推桿36帶動堵頭48進入進出油管聯(lián)通處并過盈起到隔絕阻斷作用。在裝置內(nèi)部的另一側(cè)加裝堵頭48，推桿36，活塞38。其中活塞，推桿，堵頭剛性連接，活塞38在加裝的固定滑槽37和43上下之間可以左右運動。在底部固定滑槽43加裝兩組限位擋塊41和44，以限制活塞的位移量，確保堵頭在進出油管聯(lián)通處的通斷功能的實現(xiàn)。在通斷裝置的活塞一側(cè)加裝切斷進氣口39，切斷進氣口39通過二位三通電磁閥40控制，氣源來自減壓閥8后。在裝置底部的活塞38另一側(cè)加裝聯(lián)通進氣口45，聯(lián)通進氣口45通過二位二通電磁閥42控制，氣源同樣接自減壓閥8后接口。

4 氣動控制通斷裝置切斷與聯(lián)通工作原理說明

機組正常運行，電動油泵工作正常，潤滑油母管壓力正常時，氣動控制通斷裝置呈切斷狀態(tài)，此時二位三通電磁閥和二位二通電磁閥均帶電工作，二位三通電磁閥帶電時，工作口2和工作口1想通，工作口2和排氣口3不通，二位二通電磁閥帶電時，工作口2和工作口1不通。此時氣源經(jīng)減壓閥通過二位三通電磁閥的工作口1和工作口2進入氣動控制通斷裝置活塞右側(cè)腔室，氣源壓力推動活塞帶動推桿和堵頭切斷進出管聯(lián)通處。即儲油罐內(nèi)的補充油不能通過氣動通斷裝置進入潤滑油母管。

當(dāng)壓力開關(guān)檢測到潤滑油母管壓力低于設(shè)定值，DCS控制系統(tǒng)開關(guān)信號動作，立即控制二位三通電磁閥失電，此時電磁閥工作口2和進氣口1不通，工作口2和排氣口3通，電磁閥將活塞右側(cè)腔室的氣源壓力快速排氣泄壓。同時，DCS控制二位二通電磁閥失電，電磁閥的工作口2和進氣口1氣源接通，氣源壓力經(jīng)過聯(lián)通進氣口進入通斷裝置內(nèi)活塞的左側(cè)腔室并快速推動活塞向相反的方向運動，此時推桿帶動堵頭離開進出油管聯(lián)通處，此時裝置內(nèi)部的進出油管接通，儲油罐內(nèi)的補充油迅速經(jīng)過通斷裝置進入到潤滑油母管內(nèi)實現(xiàn)保壓功能。

如圖3所示：1）；壓力開關(guān)PS檢測到母管油壓低與設(shè)定值時，將接點信號送至后臺DCS控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)控制氣動通斷裝置所涉及的兩組電磁閥失電動作，二位三通電磁閥失電排氣，二位二通電磁閥失電進氣，控制氣動通斷裝置聯(lián)通儲油罐出油和機組潤滑油母管，使補充油快速進入母管保壓。同時DCS控制電磁鎖位裝置 失電動作，搖柄脫位，使儲油罐內(nèi)上方的活塞配重自由向下運動。2）；液位開關(guān)LS檢測到儲油罐內(nèi)液位低于設(shè)定值時，立即將接點信號送至DCS后臺控制系統(tǒng)，DCS立即控制氣動通斷裝置所涉及的兩組電磁閥得電動作，二位二通電磁閥得電關(guān)閉，二位三通電磁閥得電打通，排氣口關(guān)閉。氣源正常控制通斷裝置切斷儲油罐出口和機組潤滑油母管通道。確保空氣不會進入油系統(tǒng)。

5 潤滑油補充及保壓裝置的技術(shù)要點

(1)提出了用一定壓力的壓縮空氣作為動力源推動潤滑油快速補充進入母管。由于是氣動推進，響應(yīng)快，完全滿足快速補充保壓的要求。

(2)設(shè)計了一種氣動控制快速通斷裝置，利用壓差的大小控制活塞推桿動作，再通過堵頭的作用控制介質(zhì)流通。充分保證了補充潤滑油在有效時間內(nèi)進入母管實現(xiàn)保壓功能。

(3)在氣源推動潤滑油運動的基礎(chǔ)上，再加上自動觸發(fā)的活塞配重，使?jié)櫥脱a充進入母管更加具有爆發(fā)力。實現(xiàn)保壓功能。

(4)提出了一種定滑輪組和鋼絲繩的牽引，以及手輪搖柄的自動鎖位與釋放的電磁鎖定裝置。更加確保了保壓的功能實現(xiàn)。

(5)利用壓力開關(guān)和氣動控制通斷裝置的組合作用實現(xiàn)控制油路快速聯(lián)通，補充油迅速進入母管保壓。

(6)利用液位開關(guān)和氣動控制通斷裝置的組合聯(lián)動作用實現(xiàn)儲油罐出油自動切斷，防止液位低空氣進入油管造成油中帶氣事故。

6 結(jié)束語

本技術(shù)裝置首次提出了用一定壓力的壓縮空氣作為動力源推動潤滑油快速補充進入母管。由于是氣動推進，響應(yīng)快，完全滿足快速補充保壓的要求。本技術(shù)設(shè)計了一種氣動控制快速通斷裝置，利用壓差的大小控制活塞推桿動作，再通過堵頭的作用控制介質(zhì)流通。充分保證了補充潤滑油在有效時間內(nèi)進入母管實現(xiàn)保壓功能。在氣源推動潤滑油運動的基礎(chǔ)上，再加上自動觸發(fā)的活塞配重，使?jié)櫥脱a充進入母管更加具有爆發(fā)力。實現(xiàn)保壓功能。提出了一種定滑輪組和鋼絲繩的牽引，以及手輪搖柄的自動鎖位與釋放的電磁鎖定裝置。更加確保了保壓的功能實現(xiàn)。利用壓力開關(guān)和氣動控制通斷裝置的組合作用實現(xiàn)控制油路快速聯(lián)通，補充油迅速進入母管保壓。通過上述功能的組合應(yīng)用，本技術(shù)裝置完全可以保證大型機組潤滑油系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。