鄭國晨

（廣西長洲水電開發(fā)有限責(zé)任公司，廣西 梧州 543002）

軸承潤滑油流量開關(guān)在貫流式機(jī)組上的應(yīng)用與思考

鄭國晨

（廣西長洲水電開發(fā)有限責(zé)任公司，廣西 梧州 543002）

軸承潤滑油對(duì)機(jī)組軸瓦的冷卻運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。潤滑油的流量信號(hào)一般都會(huì)作用于機(jī)組的事故停機(jī)流程中，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行有著重要意義。所以合理使用流量開關(guān)是影響流量監(jiān)控的重要環(huán)節(jié)。本文結(jié)合個(gè)人的工作經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)貫流式機(jī)組軸承潤滑的特點(diǎn)、流量開關(guān)的原理、安裝位置、應(yīng)用現(xiàn)狀，然后提出個(gè)人的建議。希望對(duì)貫流式機(jī)組流量開關(guān)的應(yīng)用起到一定的借鑒作用，從而避免更多的電廠在軸承潤滑油流量開關(guān)的設(shè)計(jì)、使用過程中走進(jìn)誤區(qū)。

原理分析；應(yīng)用現(xiàn)狀；現(xiàn)場安裝；使用建議

1 問題的提出

貫流式水輪發(fā)電設(shè)備從1892年開始研制的，至今有一百多年歷史。20世紀(jì)80年代以來，燈泡貫流式水輪機(jī)組在我國應(yīng)用日益普及，20M水頭段以下已進(jìn)入實(shí)用性階段。我國擁有豐富的水能資源，發(fā)展水電的資源優(yōu)勢相當(dāng)突出。

由于貫流式機(jī)組單位容量投資相對(duì)較低，水資源相對(duì)豐富，機(jī)組效率高，運(yùn)行成本相對(duì)較低，社會(huì)效益更大。2000年以來，燈泡貫流式機(jī)組的生產(chǎn)制造進(jìn)入了第五個(gè)發(fā)展階段，可自行設(shè)計(jì)、制造大型燈泡貫流式機(jī)組，技術(shù)得到全面提升。此種機(jī)型在我國水電機(jī)組中占的比例越來越大，重要性也日漸突出。

軸承潤滑油流量開關(guān)是電站中的一種重要的自動(dòng)化元件，它監(jiān)測著機(jī)組軸承潤滑油的供應(yīng)情況，絕大多數(shù)電廣都將此信號(hào)引進(jìn)機(jī)組的自動(dòng)化控制流程中，事關(guān)機(jī)組的事故停機(jī)流程，所以其重要性不言而喻。

一般的電廠都使用熱敏式流量開關(guān)和機(jī)械檔板式流量開關(guān)。但在使用過程中都存在著這樣那樣的問題。但是怎樣應(yīng)用好這兩種原件呢？我們首先分析一下這兩種流量開關(guān)的原理，然后再根據(jù)使用過程中遇到的問題，提出使用建議。

2 兩種流量開關(guān)的原理分析及對(duì)比

2.1 熱敏式流量開關(guān)原理

熱敏式流量開關(guān)的技術(shù)是成熟的。原理是基于熱交換原理的自動(dòng)化元件。它有2個(gè)傳感器元件，當(dāng)2個(gè)傳感器元件被置于流體中并通電后，其中一個(gè)傳感器元件被加熱導(dǎo)恒溫，另一個(gè)傳感器元件用于感溫流體過程。2個(gè)傳感器元件之間的溫差與流體過程流速以及過程介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。2個(gè)傳感器元件之間的溫差在無流量狀態(tài)下最大，但隨著流量的增加，其中一個(gè)傳感器元件被冷卻，溫差減少，流體流速直接影響熱擴(kuò)散的程度。它主要是利用液體介質(zhì)流動(dòng)時(shí)帶走流量的多少來感應(yīng)被測對(duì)象的流動(dòng)速度。

在自然大氣環(huán)境中熱敏式流量開關(guān)在通電的條件下，探頭的溫度在45～50℃。被測液體介質(zhì)的溫度要低于探頭的溫度且差距越大越有利。熱敏式流量開關(guān)適用于被測流體介質(zhì)的流速要穩(wěn)定，溫度（溫度不能超過50℃）恒定的流體介質(zhì)。

另外還有一個(gè)安裝方式的問題也會(huì)影響熱敏式流量開關(guān)的測量結(jié)果，熱敏式流量開關(guān)一般探頭較短，易采用底裝或傾斜-45°的方式進(jìn)行安裝，這樣可以保證傳感器探頭能始終在被測的液體介質(zhì)中。熱敏式流量開關(guān)具有指示燈，可以指示現(xiàn)場流量開關(guān)的工作情況。但不能直接觀察到流體介質(zhì)的流動(dòng)情況。

由于是電氣元件，所以熱敏式流量開關(guān)會(huì)因電氣元件的老化而具有一定的壽命，與機(jī)械檔板式流量開關(guān)相比壽命較短。

2.2 機(jī)械檔板式流量開關(guān)原理

這種流量開關(guān)采用機(jī)械檔板式方式，是一種純機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整機(jī)構(gòu)上的整定位置，調(diào)整輸出信號(hào)的位置。它對(duì)液體介質(zhì)有一種阻尼作用，能起到一定的穩(wěn)流作用。一般這種機(jī)械檔板式流量開關(guān)具有觀察窗，能方便地觀察被測介質(zhì)的流動(dòng)情況，方便根據(jù)現(xiàn)場的情況進(jìn)行整定。

安裝方式上有一定的要求，一般不易直接安裝在出流體介質(zhì)的出口位置和管道的轉(zhuǎn)彎處，要求安裝在出口和管道轉(zhuǎn)彎處的管道直徑的6～8倍處，此處的測量效果是最優(yōu)的。

由于是純機(jī)械結(jié)構(gòu)，使用壽命長，質(zhì)量穩(wěn)定。

2.3 兩種流量開關(guān)的優(yōu)缺點(diǎn)（見表1）

表1 兩種流量開關(guān)比較

2.4 應(yīng)用范圍的分析

熱敏式流量開關(guān)：適用于恒溫恒流速的流體介質(zhì)。

機(jī)械式檔板流量開關(guān)：適用于恒流速的流體介質(zhì)。

3 現(xiàn)場使用過程中遇到的問題思考及建議

但是根據(jù)貫流式機(jī)組的軸瓦潤滑結(jié)構(gòu)決定了機(jī)組潤滑油的出口是一個(gè)不穩(wěn)定的流體介質(zhì)，而且絕大部分電廠據(jù)說是根據(jù)安全的考慮都將潤滑油流量開關(guān)安裝在潤滑油的出口處，根據(jù)上述對(duì)這兩種流量開關(guān)優(yōu)缺點(diǎn)的分析，我們知道這就導(dǎo)致了這兩種流量開關(guān)測量不穩(wěn)定的現(xiàn)象。針對(duì)貫流式機(jī)組潤滑油流量開關(guān)安裝在軸承潤滑油出口處這個(gè)情況，此處要想獲得一個(gè)穩(wěn)定的潤滑油流量信號(hào)，對(duì)這兩種流量開關(guān)本身而言是一個(gè)無法克服的困難，雖然這種安裝方式從原理上和現(xiàn)實(shí)上保證了機(jī)組軸瓦的運(yùn)行安全，但它卻犧牲了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。我認(rèn)為這種設(shè)計(jì)思想太過于理想化，而是一種缺乏現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的表現(xiàn)。

根據(jù)前面的分析，我們看到目前這種困境的核心是流體介質(zhì)的流速不穩(wěn)，介質(zhì)存在紊流現(xiàn)象。如果要解決就要從產(chǎn)生這個(gè)問題的根本原因上去尋找解決辦法。但是貫流式機(jī)組軸瓦的潤滑結(jié)構(gòu)已經(jīng)決定了這個(gè)形式，如果要去改造貫流式機(jī)組軸瓦的潤滑結(jié)構(gòu)顯然不太現(xiàn)實(shí)，但在電廠的現(xiàn)實(shí)工作中又要求流量的信號(hào)穩(wěn)定，怎么辦？那我們只有繞開這個(gè)攔路虎，從別的方面來考慮這個(gè)問題的解決方案。

一是采用電子化的方法，結(jié)合兩種流量開關(guān)原理優(yōu)缺點(diǎn)，從電氣方面另辟蹊徑。用檔板式流量開關(guān)加裝取流量均值的方法來解決潤滑油流速不穩(wěn)的問題，從而取得相應(yīng)穩(wěn)定的測量信號(hào)，且要求取均值的時(shí)間可以根據(jù)現(xiàn)場的需要進(jìn)行人工設(shè)定，這樣既保證了流量信號(hào)的穩(wěn)定，又保證了軸瓦潤滑的安全性。

二是流量開關(guān)不變，在軸瓦潤滑油管和出口處加裝油流的緩沖裝置，比如一個(gè)小型的油箱或者是將管徑變大然后再變回原管道的管徑，然后將流量開關(guān)安裝在變徑管道后方一定距離的原管道上，使軸瓦潤滑油流量開關(guān)能穩(wěn)定的流出。當(dāng)然現(xiàn)場使用這種方法時(shí)，要對(duì)加裝的變徑管或者小儲(chǔ)油箱的尺寸進(jìn)行必要的核算才行，太大不安全，太小起不到作用。這樣也能解決潤滑油流速不穩(wěn)的問題。

三是如果機(jī)械檔板式流量開關(guān)安裝在機(jī)組潤滑油進(jìn)口處，也能穩(wěn)定的進(jìn)行潤滑油流量的測量，保持一個(gè)穩(wěn)定的潤滑油流量信號(hào)。但是對(duì)這個(gè)問題貫流式電廠有不同的看法，他們認(rèn)為安裝在潤滑油流量進(jìn)口處，存在燒瓦的安全風(fēng)險(xiǎn)。原因是潤滑油泵供油，流量開信號(hào)穩(wěn)定，但在流量開關(guān)靠近軸瓦（遠(yuǎn)離油泵）的位置上出現(xiàn)管路跑油時(shí)，軸瓦無油了，但流量開關(guān)的信號(hào)還是穩(wěn)定的，這樣會(huì)造成機(jī)組軸瓦的燒損。這樣考慮是有一定道理的，但是我認(rèn)為如果加強(qiáng)電廠的生產(chǎn)管理工作，也能避免這種情況。所以我個(gè)人建議，如果在無新元件使用和沒有改造可能，出口處流量開關(guān)信號(hào)不穩(wěn)，又經(jīng)常造成事故停機(jī)的情況下可以考慮將潤滑油流量開關(guān)安裝在軸瓦潤滑油的進(jìn)口處。其實(shí)我們想想，就算裝在出口處安全是安全了，但流量開關(guān)工作異常時(shí)，是否也存在軸瓦燒損的可能呢？自動(dòng)化元件不能絕對(duì)保證100%的安全，需要電廠同時(shí)加強(qiáng)生產(chǎn)方面的管理，雙管齊下才能保證一個(gè)良好的安全生產(chǎn)局面。

4 使用建議

（1）對(duì)于貫流式機(jī)組建議采用機(jī)械檔板式流量開關(guān)，嚴(yán)格按產(chǎn)品要求進(jìn)行安裝，且可以考慮機(jī)組潤滑油進(jìn)口處的安裝位置并輔以完善的管理手段確保機(jī)組軸瓦運(yùn)行的安全。

（2）安裝在潤滑油出口處的機(jī)械檔板式流量開關(guān)考慮上述的改造意見。建議開發(fā)以機(jī)械檔板式流量開關(guān)為基礎(chǔ)的均值式流量開關(guān)。

（3）設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)時(shí)也要考慮機(jī)組投運(yùn)后潤滑油流量開關(guān)測量的困難。把困難解決在設(shè)計(jì)階段和機(jī)組制造出廠之前?？煽紤]加裝緩沖裝置的方法。

（4）設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮現(xiàn)場的運(yùn)行實(shí)際情況，綜合考慮機(jī)組的運(yùn)行安全、實(shí)施的可能性、維護(hù)的方便性、機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等多種因素，從而采取最優(yōu)的設(shè)計(jì)方式，而不能只是理論上的設(shè)計(jì)。

以上的淺見和不成熟的建議，希望對(duì)電廠特別是貫流式水電廠的潤滑油流量測量方面，以及相關(guān)的設(shè)計(jì)人員有所幫助，希望在以后新投運(yùn)的貫流式機(jī)組上再也不存在軸承潤滑油流量測量不穩(wěn)的困難。

TV743

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1672-5387（2016）07-0072-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.07.024

2016-04-07

鄭國晨（1975-），男，電氣工程師，從事水電站自動(dòng)化技術(shù)管理工作。