某型汽輪燃 (滑)油泵液壓速關系統的改進

葉進林,周圣兵,包志強,余海威

(1.海軍湛江地區裝備修理監修室,廣東湛江 524009;2.4804工廠,廣東湛江 524009)

0 引言

液壓速關系統是汽輪燃 (滑)油泵重要的保安環節,可確保汽輪原機不超過規定的轉速,保證整個機組平穩安全的運轉。傳統的液壓速關裝置中,均采用節流墊片給油遮斷器提供脈沖油壓。筆者在多年的裝備管理和維修工作中發現,對速關系統進行維修調試時必須不斷調整、更換該節流墊片,才能保證實現脈沖油壓的可靠性和精確性。整個調試過程需要在汽輪機運行狀態下進行,而機組在艦上所處空間狹小且環境溫度較高,給墊片的更換工作帶來極大困難,客觀上也拖延了修理周期,增加了成本。很明顯,該處節流墊片的設置給維修工作造成了困難,存在需要改進的地方。

1 液壓速關系統原理

該型泵液壓速關系統由機帶脈沖油泵、調速器(閥)、油遮斷器、節流墊片、機組油箱組成,其相互作用原理圖見圖 1。

汽輪機組啟動并投入正常運行后,脈沖油泵將工作油壓提供給調速器和油遮斷器,調速器控制和穩定汽輪機組運轉,油遮斷器控制調速器的速關停機保安動作,其工作回油都通過節流墊片內孔回油到油箱。

圖1 液壓速關系統原理圖

汽輪機的轉速與油遮斷器的脈沖油壓存在對應關系。當燃油泵的汽輪原機在額定轉速 12 115 r/min工作時 (滑油泵為 11 600 r/min,二者結構相同,但工作有所不同,下文只對燃油泵展開討論),油遮斷器脈沖油壓為 0.21～0.24MPa。

對液壓速關系統的實現速關的具體要求是:當汽輪機轉速達到 13 570～13 950 r/min時,油遮斷器脈沖油壓要相應的達到 0.29～0.31 MPa,從而引起油開關的工作,使機組自動速關停機。

節流墊片的關鍵作用是當汽輪機轉速升高時,脈動油泵排出油量增加,由于節流墊片油孔為一固定值,因此節流使流動阻力增大,調速器和油遮斷器油壓升高,油遮斷器內部的滑閥動作,推動調速器關閉新汽閥,使汽輪機自動停機。

2 節流墊片對調試工作量的影響

汽輪燃油泵的維修工作完成后,需要對液壓速關系統進行調試。當汽輪原機轉速達到 13 570～13 950 r/min時,油遮斷器脈沖油壓要能準確的調整到 0.29～0.31 MPa的范圍內。由汽輪燃油泵液壓調節和速關系統工作原理可知,節流墊片對系統的調速特性、速關保安都起著非常重要的作用,是維持機組穩定運轉十分重要的一環。

調試中,節流墊片節流孔的面積不能預先確定。汽輪機組經過修理后,其液壓系統特性發生了改變,因此節流墊片的節流孔也要隨之重新設定,即要更換一個合適的節流墊片。由于液壓調節和速關系統特性改變是一不確定的動態值,也就無法預先確定節流墊片內孔取值,因此調試數臺汽輪機所需的節流墊片就要預先加工幾個內孔直徑數值級別的多套墊片進行準備,通過汽輪機運轉試驗情況來確定節流墊片選取,拆裝節流墊片工作要做數次才能滿足機組運轉要求。

3 對系統改進的思路和方法

鑒于汽輪燃油泵液壓調節和速關系統的工作特性,要克服由更換節流墊片帶來的弊端,其根本在于將調整節流墊片的離散過程相應的改為一個動態連續調整的過程,并且該過程的調整最終也能保證系統運行的穩定性,即汽輪機在額定轉速時,油遮斷器脈沖油壓維持在 0.21～0.24 MPa之間,這是對該系統改進的前提;而對速關系統的動態參數要求汽輪機轉速在 13 570～13 950 r/m in時,油遮斷器脈沖油壓的調整相應的達到 0.29～0.31 MPa之間。筆者提出的解決方案是通過連續地微調節流孔通流面積到所需油壓,并將最終被調節好大小的閥位置鎖定。要達到這一目的,可將圖 1中的節流墊片一環改為可調節的帶鎖止的節流閥,改進后的示意圖見圖 2。

對該節流閥結構上的具體要求是:①該閥在全關狀態下也不能完全關閉,以維持系統回油的最低要求 (最小節流面積),而且其節流通道截面積大小的調節要是線性的,調節范圍應與維持系統調速器、油遮斷器工作脈沖油壓 0.21～0.31 MPa相對應。筆者多年的工作經驗為節流孔面積取值范圍在4.9～9.7 mm2之間可滿足使用,節流孔越小,系統脈沖油壓越高,節流孔越大,系統脈沖油壓越低;但如果節流孔面積調節范圍太寬,閥的調節開度增大,不利于閥的結構設計,也失去調整的意義。②維持液壓油系統的密性,調節好后鎖止能保證所調的節流面積參數保持不變,以保證機組運行的穩定和安全。

圖2 液壓速關系統改進原理

經過上述的改進,整個液壓控制系統的性質沒有發生根本變化,只將節流墊片的功用改為節流閥承擔,增加的只是速關系統的動態調節功能,對機組操作使用沒有影響。

4 結論

按照規定要求,在汽輪燃 (滑)油泵機組定期使用和檢修過后,要對自身的安全性進行檢測,即需檢查各相關的安全參數是否發生改變,然后作出相應的調整,以保證機組持續工作的可靠和穩定。因此,對速關脈沖油壓的調整是一項必不可少的工作。無論是船方自修還是在修期修理,工作者所做的工作都是一樣的,就是使汽輪機 (燃油泵)速關轉速為 13 570～13 950 r/min時,調整油遮斷器脈沖油壓為 0.29～0.31 MPa。

如果速關系統采用改進后的節流閥,那么調整工作將變得十分輕松,只需將節流閥鎖止松開,在機組運轉到 13 570～13 950 r/min時,將脈沖油壓調到 0.29～0.31 MPa,然后再將鎖止上緊固定即可。調試中無需將汽輪機停機,也不用擔心周圍溫度的影響,調整時間隨之縮短,而且所花費的人力物力減少,調試試驗的成本降低,產生的效益非常顯著。