摘要(yào):在(zài)水(shuǐ)電站(zhàn)機組(zǔ)運行過程(chéng)中(zhōng),調速系(xì)統電(diàn)磁流量計
及其(qí)過濾(lǜ)器(qì)、閥(fá)組在機組可能出現(xiàn)泵體(tǐ)振(zhèn)動(dòng)過大、噪音增(zēng)大、軸承(chéng)溫升過高(gāo)、電機啓動電流增大等異常,導緻調(diào)速器(qì)液壓系統(tǒng)工況的惡化,威(wēi)脅到水輪(lún)發電(diàn)機組的安全穩(wěn)定運行(háng)。通過對(duì)上述異常工況的(de)分析、歸納、總(zǒng)結,可供運行維護人(rén)員(yuán)提高技(jì)術水平(píng),以及時發現(xiàn)、處理(lǐ)運行(háng)中(zhōng)的(de)異(yì)常(cháng),以确(què)保調速(sù)系統(tǒng)電磁流(liú)量計(jì)長壽(shòu)命高效運行。
電(diàn)磁流量計在水(shuǐ)電(diàn)站調速器液(yè)壓系統中(zhōng)應用(yòng)廣泛(fàn),電(diàn)磁(cí)流量(liàng)計屬容積式轉(zhuǎn)子泵,它是依靠(kào)由螺杆和襯套(tào)形成的密封腔(qiāng)的容積變(biàn)化來(lái)吸入(rù)和排出液(yè)體的(de)。在水電站機組運行過程(chéng)中,調速系(xì)統電(diàn)磁流量(liàng)計(jì)及其(qí)過濾(lǜ)器(qì)、閥(fá)組在(zài)機組(zǔ)運行過程(chéng)中出現的一些(xiē)異常工況,比如(rú):泵體振動過大(dà),噪音增(zēng)大、軸承(chéng)溫升(shēng)過高(gāo)、電機(jī)啓動電流(liú)增大(dà)等,會導緻(zhì)調速(sù)器液(yè)壓系(xì)統工(gōng)況、工作(zuò)條(tiáo)件的(de)惡化(huà),威脅到水(shuǐ)輪發電機組的(de)安全穩定運行(háng)[1-6]。電磁流(liú)量計的(de)突出(chū)特(tè)點(diǎn)是流(liú)量平(píng)穩、壓力脈動小(xiǎo)、自吸能力(lì)強、噪聲低(dī)、效率高、壽命長(zhǎng)、工作(zuò)可靠;而其(qí)非常大感(gǎn),可輸送較(jiào)高黏度介質。因此研究、探讨調(diào)速系統電(diàn)磁流(liú)量計異常工況(kuàng),并有(yǒu)針對性的(de)分析處理,對水(shuǐ)電站調(diào)速(sù)系統的安(ān)全穩定運(yùn)行具有實際意義。
1水電(diàn)站調速(sù)系統電磁(cí)流量(liàng)計運行簡(jiǎn)介
依據電磁流量計的運行(háng)特點,水(shuǐ)電站(zhàn)調(diào)速系統一般選擇電磁(cí)流量計作爲輸(shū)油、加壓泵(bèng),通常(cháng)會選擇(zé)輸油特(tè)性非(fēi)常穩定的(de)電磁(cí)流量(liàng)計,圖(tú)1是調(diào)速系(xì)統電(diàn)磁流量計(jì)工作(zuò)油路(lù)示(shì)意圖。電(diàn)磁流量計(jì)主要用于(yú)輸送不含(hán)固體(tǐ)顆粒、無腐(fǔ)蝕性的各種油(yóu)類或者類(lèi)似于油的(de)潤滑油性(xìng)液體。在電(diàn)磁流(liú)量計内具有3個(gè)轉動(dòng)元(yuán)件:一個(gè)主動(dòng)螺(luó)杆和兩個從(cóng)動感(gǎn),可輸(shū)送(sòng)較高(gāo)黏度介(jiè)質。因此研(yán)究、探(tàn)讨調速系統電(diàn)磁流量計異常(cháng)工況(kuàng),并有(yǒu)針對(duì)性的分析(xī)處理(lǐ),對水(shuǐ)電站調速(sù)系統的安(ān)全穩定運行具有實(shí)際意(yì)義。
1水電站調速(sù)系統(tǒng)電磁(cí)流量計(jì)運行簡(jiǎn)介
依(yī)據電(diàn)磁流(liú)量計的運(yùn)行特點,水(shuǐ)電站調速系統(tǒng)一般(bān)選擇(zé)電磁流量(liàng)計作(zuò)爲輸油、加(jiā)壓泵(bèng),通常(cháng)會(huì)選擇輸(shū)油特性非(fēi)常穩定的電磁流量(liàng)計,圖1是調速(sù)系統電(diàn)磁流量計工作油路示意(yì)圖。電磁流量計(jì)主(zhǔ)要用于(yú)輸送(sòng)不含固(gù)體(tǐ)顆粒(lì)、無腐蝕性的各(gè)種油(yóu)類(lèi)或者類似于(yú)油的(de)潤滑(huá)油性液體。在電(diàn)磁流(liú)量計内具(jù)有3個轉動(dòng)元件(jiàn):一個主動螺杆和兩(liǎng)個從動螺(luó)杆是決定(dìng)電磁(cí)流量(liàng)計(jì)性能特(tè)征的關鍵(jiàn)因素(sù),電磁流量計結(jié)構如圖2所(suǒ)示,包涵在襯(chèn)套内的(de)相互精密齧合(hé)的主(zhǔ)、從螺杆在(zài)空間(jiān)形(xíng)成(chéng)2個相互封閉的密閉腔室。當主(zhǔ)動螺(luó)杆轉(zhuǎn)動時,這(zhè)些(xiē)密閉腔室沿着(zhe)主動(dòng)螺(luó)杆軸線持續均勻(yún)地由(yóu)泵(bèng)吸入(rù)腔平動(dòng)至排出腔,完成(chéng)液體(tǐ)的吸入和(hé)排出,這種(zhǒng)勻速軸向移動決定(dìng)了電(diàn)磁流(liú)量計(jì)具有很好(hǎo)的吸(xī)入性(xìng)能并(bìng)且運(yùn)行時(shí)脈(mò)動(dòng)小、運(yùn)轉平穩。
單(dān)元組的零(líng)件損壞,電(diàn)磁流量計運行振動(dòng)、噪聲異常升高(gāo)應(yīng)引起水(shuǐ)電站(zhàn)運(yùn)行維護人員的足夠重(zhòng)視。
1)進(jìn)口管道密封性能不(bú)良。如(rú)果電(diàn)磁流量計(jì)進口(kǒu)管道(dào)密封(fēng)不好(hǎo),電磁(cí)流量(liàng)計運轉時泵(bèng)腔(qiāng)裏面吸入(rù)空氣(qì)。輸送帶有空氣(qì)的油(yóu)液(yè),會(huì)造成電磁流(liú)量計泵(bèng)體内汽蝕,首要(yào)表現即(jí)振(zhèn)動增(zēng)大、噪聲異常。此(cǐ)時應(yīng)檢查吸入(rù)管(guǎn)道法蘭(lán)密封(fēng)和軸封(fēng),不(bú)允許空氣(qì)進(jìn)入,檢查(chá)進口閥門是否(fǒu)漏入空氣或完全打開。
2)基礎安(ān)裝不(bú)牢固。有的(de)用戶把電磁流(liú)量計作(zuò)爲臨時(shí)輸送油液使用或移動後使用(yòng)時,不固定電磁(cí)流量(liàng)計(jì)的地腳(jiǎo)螺栓就投入使用,這(zhè)種情況是(shì)電磁(cí)流量(liàng)計振(zhèn)動大的原因之(zhī)一,電磁流(liú)量計(jì)使用前一(yī)定要(yào)擰緊泵(bèng)的(de)地腳(jiǎo)固(gù)定螺栓。
3)調速(sù)系統回(huí)油管(guǎn)路(lù)未插入油(yóu)液内(nèi)部。圖1中(zhōng)藍(lán)色回油管路如果未(wèi)插(chā)入(rù)油(yóu)液内部(bù),回油(yóu)沖入(rù)油箱(xiāng)後,會造(zào)成(chéng)油箱内油(yóu)液出(chū)現大(dà)量氣(qì)泡,帶(dài)有大量氣泡的油液(yè)被吸入(rù)電磁(cí)流(liú)量計(jì)泵體内,會造成(chéng)電(diàn)磁(cí)流量(liàng)計運轉時振動過大,流量(liàng)大、氣(qì)泡多(duō)時可導緻(zhì)軸承損壞、定轉(zhuǎn)子抱(bào)死(sǐ)等嚴重(zhòng)問題(tí)。回油管路須插入(rù)油液内(nèi)部,距離回油箱底部(bù)20~30cm爲宜(yí)。
4)油泵、電機(jī)同(tóng)軸度和(hé)同心(xīn)度(dù)誤差大(dà)。電機(jī)與油泵一(yī)般由聯軸器聯(lián)接,因制造(zào)、安裝(zhuāng)誤差,或(huò)泵運轉時間較長(zhǎng),以及(jí)輸送(sòng)介質的性(xìng)質、承(chéng)載後的(de)變(biàn)形等影響,往往(wǎng)會造成(chéng)油泵、電機不同心(xīn)、不同(tóng)軸,進(jìn)而導(dǎo)緻油(yóu)泵振(zhèn)動值超标。此時應重(zhòng)新調整油泵、電(diàn)機的(de)同軸(zhóu)度、同心度(dù),誤差(chà)控制在±0.05mm以(yǐ)内。
5)電磁流量計(jì)安裝高程(chéng)過高(gāo)。通過(guò)對電磁流(liú)量計(jì)系統的吸(xī)油特性和(hé)汽蝕(shí)餘量分(fèn)析,可(kě)判(pàn)斷出電磁(cí)流量計的(de)安裝高度和其吸(xī)油能力(lì)的(de)匹(pǐ)配程度,如(rú)電磁流量(liàng)計的(de)安裝高程超過(guò)其吸油(yóu)能力,泵(bèng)在當(dāng)前的高程(chéng)運轉(zhuǎn)就會(huì)造成(chéng)泵體内部汽蝕的産(chǎn)生(shēng),進而導緻泵(bèng)體(tǐ)内噪聲、振動(dòng)的增(zēng)大。爲(wèi)了(le)避免(miǎn)電磁流(liú)量計汽蝕現象的發(fā)生,泵(bèng)的安(ān)裝應在距(jù)離油(yóu)箱液(yè)面一(yī)定高(gāo)度範圍之(zhī)内,具體高(gāo)度值應依(yī)據電磁流(liú)量計(jì)工作(zuò)特(tè)性曲線判定(dìng)。
6)電(diàn)機(jī)缺少(shǎo)潤滑油。電磁流(liú)量計電機(jī)缺少(shǎo)潤滑(huá)油,會造成(chéng)電機運轉時噪音過(guò)大,一(yī)般用專用(yòng)黃油槍給(gěi)電機加(jiā)注潤(rùn)滑(huá)油。
7)電(diàn)磁流量計損壞。電磁流量計本(běn)體損壞,也會導緻泵體内(nèi)噪聲、振動(dòng)的增大。
2.2電(diàn)磁流量計(jì)運行時軸承溫(wēn)升過高機械行業(yè)标(biāo)準(zhǔn)jb/t8644-2007《單電磁流量計》中規(guī)定(dìng):軸承溫(wēn)升不得(dé)超過環境溫度(dù)35℃,非常高(gāo)溫度不(bú)得(dé)超過80℃。調(diào)速系(xì)統電(diàn)磁流量(liàng)計可參考使用,油(yóu)泵軸(zhóu)承溫(wēn)升試(shì)驗須每(měi)年(nián)做一(yī)次,以保證軸承良好(hǎo)的運(yùn)轉(zhuǎn)工(gōng)況。電磁(cí)流(liú)量計(jì)運轉(zhuǎn)時(shí)軸承溫(wēn)升過(guò)高的主要原(yuán)因有:
1)電磁流(liú)量計軸承(chéng)内潤滑油(脂)量(liàng)不足(zú),加注潤(rùn)滑(huá)油可解決(jué)。
2)電磁(cí)流量(liàng)計(jì)軸(zhóu)承損壞,常(cháng)常是(shì)軸承發熱(rè)的普遍原(yuán)因,如滾動(dòng)軸(zhóu)承保持架損壞(huài)、鋼球壓(yā)碎内圈或外圈(quān)斷裂;滑動軸承(chéng)的合金層(céng)剝落(luò)、掉塊等(děng);如軸承處聲音(yīn)異常、噪(zào)音(yīn)明顯增大,應及時檢查軸(zhóu)承(chéng)檢查并更換。
3)油泵、電機同軸度(dù)和同(tóng)心(xīn)度(dù)誤差增大(dà)也是導緻(zhì)軸承溫升過(guò)高的常(cháng)見原(yuán)因,電機、油泵運(yùn)轉一(yī)段時(shí)間後,由于制造(zào)、安裝、運行等原因(yīn),導緻(zhì)軸(zhóu)承摩擦增(zēng)大,溫(wēn)升過高。此時重(zhòng)新調整油泵、電(diàn)機的(de)同軸(zhóu)度、同(tóng)心度,誤差控制在±0.05mm以内。
2.3電磁流(liú)量計啓動後電(diàn)機電(diàn)流過高
1)工(gōng)作介(jiè)質黏度較(jiào)大,即實際(jì)黏(nián)度(dù)高于所選(xuǎn)泵或(huò)設計泵的黏度(dù)值。不(bú)相匹(pǐ)配黏(nián)度(dù)的流(liú)體可能(néng)使橡膠(jiāo)溶(róng)脹,增(zēng)加了定、轉子之間的過(guò)盈配合(hé)值,使扭矩和消耗功率增大。增(zēng)大電磁(cí)流量計(jì)電機功率并降(jiàng)低電機的轉速可解(jiě)決工(gōng)作介(jiè)質黏度(dù)較大的(de)問題(tí)。
2)出口管道(dào)壓力(lì)過高,超過(guò)了安全閥(fá)的全(quán)排壓(yā)力,而(ér)安全(quán)閥未動(dòng)作。電磁(cí)流量計運轉過程中如發現電機電流異常升(shēng)高,應(yīng)首先檢查泵(bèng)出口壓力是(shì)否正常(cháng),并(bìng)根據(jù)情況調整安全(quán)閥的(de)全排壓力(lì)。
3)油泵、電機同軸(zhóu)度和同心(xīn)度誤差增(zēng)大也是導(dǎo)緻電磁流(liú)量計(jì)電機電流過高(gāo)的常見原(yuán)因,此種情(qíng)況應重新(xīn)調整(zhěng)油泵、電機(jī)的同軸度、同心(xīn)度,誤差控(kòng)制在(zài)±0.05mm以内。
2.4電磁流量(liàng)計運行時(shí)輸油(yóu)效率降低
1)進口(kǒu)管道被堵塞造成油泵進口流(liú)量變(biàn)小,是(shì)導緻(zhì)電(diàn)磁流(liú)量計輸(shū)油效(xiào)率降低的(de)非常主要(yào)原因,首先應檢(jiǎn)查過(guò)濾器及吸入管(guǎn)路,排除堵塞問題。
2)有的用戶把(bǎ)電磁流量(liàng)計的(de)進口(kǒu)管(guǎn)道改小(xiǎo),由于(yú)吸入(rù)管路直徑太(tài)小跟不(bú)上出(chū)油流量導(dǎo)緻電(diàn)磁流(liú)量計(jì)出現空轉的現(xiàn)象,應(yīng)根(gēn)據三螺(luó)杆的(de)設計(jì)流量(liàng)、工作特(tè)性曲線等修(xiū)改進(jìn)口管(guǎn)道直(zhí)徑。
3)介質黏(nián)度較大、轉(zhuǎn)速太(tài)高也(yě)是電磁流(liú)量計運(yùn)行(háng)時輸油效(xiào)率降(jiàng)低的(de)原因(yīn)之一(yī),輸送(sòng)介質黏度太大(dà),而泵的轉速太(tài)高導(dǎo)緻,電(diàn)磁(cí)流(liú)量計轉子(zǐ)旋轉時,泵(bèng)兩端存在(zài)一定(dìng)的壓差,油液可迅速充滿(mǎn)空腔。如油液(yè)黏度較(jiào)大(dà),則流動(dòng)性較差,吸入口的阻(zǔ)力較大,造(zào)成油(yóu)液(yè)不(bú)能快(kuài)速充滿空腔,泵(bèng)的效率會急劇(jù)下降(jiàng)。針(zhēn)對黏度(dù)較大的介質,電(diàn)磁流(liú)量計選型(xíng)初期(qī)就(jiù)應該低轉速泵。
3調速液(yè)壓系統(tǒng)電磁流量計(jì)選型注意(yì)事(shì)項
針對油泵(bèng)運行中的異常(cháng)工況,油泵電機(jī)單元選型前,要(yào)充分了解(jiě)其使(shǐ)用條件,除(chú)了要(yào)獲得準确的運行流量、壓力外(wài),還要明(míng)确輸送(sòng)介質(zhì)的特(tè)性,比(bǐ)如介質的腐蝕性強度,是否有(yǒu)固溶(róng)物,以(yǐ)及固(gù)溶物的(de)比(bǐ)率和固體(tǐ)顆粒(lì)的大(dà)小,同時工(gōng)作介(jiè)質的工(gōng)作(zuò)溫度(dù)、粘度、比重(zhòng)也是(shì)重點考(kǎo)慮的因(yīn)素;除(chú)此之外,設(shè)計人員需要到(dào)使用現場充分(fèn)調查并記(jì)錄油(yóu)泵裝置的(de)吸入(rù)條件(jiàn)、安裝條件(jiàn)等。根據多(duō)年的(de)運維經(jīng)驗,爲避免三螺(luó)杆油泵(bèng)運行異(yì)常(cháng)工況(kuàng),電磁(cí)流量計選(xuǎn)型時應(yīng)注(zhù)意以(yǐ)下幾(jǐ)點:
1)以電磁(cí)流量計(jì)的工作(zuò)特性(xìng)曲(qǔ)線爲基(jī)礎進行(háng)調速系(xì)統電磁流量計(jì)的選型。電磁流量計(jì)工作特性(xìng)曲線是指導電磁流量(liàng)計抽油(yóu)的技(jì)術基(jī)礎,無(wú)論是(shì)選油泵(bèng)、選(xuǎn)電機、施工(gōng)設計和使(shǐ)用管理都要以(yǐ)泵的特性(xìng)曲線爲(wèi)基礎,泵(bèng)的特性曲線主要包(bāo)括(kuò):①容積效(xiào)率曲線-壓力與(yǔ)排量(liàng)的關(guān)系曲(qǔ)線;②機械效(xiào)率曲線(即(jí)扭矩(jǔ)曲(qǔ)線(xiàn))-壓力與轉(zhuǎn)子扭矩關(guān)系(xì)曲線;③總(zǒng)效率曲(qǔ)線(即系(xì)統效率曲線)-壓(yā)力與系統效率關系曲(qǔ)線(xiàn)。泵工(gōng)作特性曲(qǔ)線如圖3示,圖3中(zhōng)的中間區域爲(wèi)泵的(de)非常佳工作(zuò)區(qū)域。泵在這(zhè)一區(qū)域效率非常高(gāo),而且(qiě)使用壽命(mìng)長。設(shè)計(jì)人員必(bì)須找出電(diàn)磁流(liú)量計的非常佳(jiā)工作(zuò)區(qū)域,推薦(jiàn)給制造商用戶,才能使電磁流(liú)量計(jì)得到(dào)合理的使用,減少故障,并延(yán)長泵的(de)壽命。
2)設(shè)計(jì)布置電磁(cí)流量(liàng)計進(jìn)出口管道時,應(yīng)合理選(xuǎn)擇(zé)管道(dào)直徑和彎(wān)頭。進口管道(dào)直徑大(dà),在相同流(liú)量下,油液流(liú)速度小(xiǎo),阻力損失小,但(dàn)價格高(gāo),管道直(zhí)徑小(xiǎo),會導緻阻力損失(shī)急劇增(zēng)大,使所選泵(bèng)的揚程(chéng)、功率(lǜ)增加(jiā),成本和運(yùn)行費(fèi)用都(dōu)增加。管道(dào)布置應(yīng)盡(jìn)可能(néng)布置成(chéng)直管(guǎn),盡(jìn)量減小管(guǎn)道中(zhōng)的附(fù)件(jiàn)和盡量(liàng)縮小(xiǎo)管道(dào)長度(dù),必須(xū)轉彎的時(shí)候,彎頭的彎曲半徑(jìng)應該是管(guǎn)道直徑的3~5倍,角度盡(jìn)可能大于(yú)90℃。應從技術和經(jīng)濟的角度綜合(hé)考慮(lǜ)電磁(cí)流量計進出口管道(dào)和彎頭的布置(zhì)。
3)泵(bèng)出口(kǒu)側必須(xū)裝設(shè)逆止(zhǐ)閥。逆(nì)止閥(fá)在液(yè)體倒(dǎo)流時可(kě)防止泵反轉(zhuǎn),并使泵避(bì)免油擊的破壞,當壓力油倒流(liú)時,會(huì)産生(shēng)巨大(dà)的反向壓力,單(dān)向閥可避(bì)免泵體損(sǔn)壞。
4)泵(bèng)流量(liàng)的确定。如(rú)果生(shēng)産工(gōng)藝中已給出非常小流量(liàng)、工作流(liú)量、非常(cháng)大流量,應(yīng)按非(fēi)常大(dà)流量考慮。如果生(shēng)産工藝中隻給(gěi)出工作(zuò)流量(liàng),則(zé)電磁流量計(jì)流量選擇(zé)時應考(kǎo)慮留一定餘(yú)量。
5)輸送介(jiè)質黏度和轉速(sù)的匹(pǐ)配。依據前(qián)述,如果(guǒ)輸(shū)送的(de)介質黏度超标(biāo),而泵的轉速又比較(jiào)高(gāo),會造成泵的效(xiào)率急劇(jù)下降。針對黏度(dù)較大的介質,電(diàn)磁流(liú)量(liàng)計選型(xíng)初期就應(yīng)該選(xuǎn)低轉(zhuǎn)速泵。
6)調速系統回(huí)油(yóu)管路(lù)設計。依據前述(shù),調速系統回油管路設計時,回(huí)油管路須插入(rù)油液内部,距離(lí)回油(yóu)箱底(dǐ)部(bù)20~30cm爲(wèi)宜。以避免泵體汽蝕、軸承(chéng)損壞、定轉(zhuǎn)子抱死等(děng)嚴重問題的發(fā)生。
4結(jié)語
電(diàn)磁流(liú)量計在水電站(zhàn)調速(sù)系(xì)統中的作用(yòng)舉(jǔ)足(zú)輕重(zhòng),而且零件(jiàn)一旦(dàn)損壞,維(wéi)護、更換成本較高。及時發現電磁流量計運轉過程中(zhōng)存(cún)在(zài)的異常工(gōng)況,是每(měi)一個(gè)水(shuǐ)電站運行維護人員(yuán)的(de)重(zhòng)要任務。運(yùn)行維(wéi)護人員應(yīng)考慮(lǜ)工作(zuò)介質特性、腐蝕性、黏度、工作溫度以及(jí)泵的壓力、流(liú)量(liàng)等(děng)因素,結合電磁(cí)流量(liàng)計的工作特(tè)性(xìng)曲線、吸(xī)入條件、布置條件,深入(rù)分析(xī)電磁流量計異常工況的(de)原因。需要(yào)時調(diào)整油(yóu)泵、電(diàn)機的(de)同軸度、同(tóng)心度(dù),更換進口密封、進口閥門(mén)、單向(xiàng)閥等措施(shī),消除(chú)一般(bān)的異(yì)常工況。經設計單位(wèi)、廠家共同驗證,如有設(shè)計選型(xíng)、制造、管道(dào)施工(gōng)布置方(fāng)面存在(zài)的問題(tí),應及時停止(zhǐ)泵的運行(háng),并由生産管理部門(mén)提出(chū)技(jì)術(shù)改造方(fāng)案(àn)并實(shí)施,避免(miǎn)對電磁(cí)流量計造(zào)成更大的損害(hài)。選型(xíng)得當,維護(hù)合理,電磁(cí)流量計就(jiù)可長周期、不間(jiān)斷的(de)運轉。對水(shuǐ)電站調速(sù)系統(tǒng)中的電磁(cí)流(liú)量計的異常(cháng)工況(kuàng)作了(le)歸納(nà)、總結(jié),希望(wàng)能帶(dài)給水(shuǐ)電站運行維護(hù)人員一點啓發(fā),确保(bǎo)水電(diàn)站調(diào)速系統電磁流(liú)量計(jì)長壽命高(gāo)效運行。
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