燈泡貫流式機組油系統(tǒng)流量計應用探索

張周偉，李 偉

(湖北省漢江興隆水利樞紐管理局，湖北 武漢 430062)

1 概述

電站單機容量為10.42MW，在燈泡貫流式機組中屬中小型，機組中心高程為EL22.3m，低位油箱布置于EL13.7m層，高位油箱布置于EL44.7m層，玻璃轉(zhuǎn)子流量計布置于EL30.0m層。機組試運行及投運期間，玻璃轉(zhuǎn)子流量計多次發(fā)生連接法蘭滲油、玻璃管破裂現(xiàn)象，經(jīng)過幾年來的機組檢修維護處理，流量計滲油漏油問題依然存在，最后經(jīng)過相關(guān)數(shù)據(jù)分析和市場調(diào)研，采用金屬流量計對其進行了替換，此問題得到解決。

2 原用玻璃轉(zhuǎn)子流量計介紹

按圖紙設(shè)計要求，采用LZB-50、80型玻璃轉(zhuǎn)子流量計。其設(shè)備構(gòu)造主要由玻璃錐管、包塑浮子、襯套、上下基座、上下止檔、支承板、前后罩支板、密封圈及密封圈隔膜等組成，如圖1所示。

圖1 玻璃轉(zhuǎn)子流量計設(shè)備構(gòu)造

工作原理：流體自下而上流經(jīng)錐管時，流體動能在浮子上產(chǎn)生的升力和流體的浮力使浮子上升，當升力與浮力之和等于浮子自身重力時，浮子處于平衡，穩(wěn)定在某一高度位置上，錐管上的刻度指示流體的流量值。

技術(shù)參數(shù)見表1。

3 故障原因分析

3.1 故障介紹

潤滑油系統(tǒng)運行過程中，玻璃轉(zhuǎn)子流量計玻璃錐管意外破裂，造成大量漏油；潤滑油系統(tǒng)運行過程中，玻璃轉(zhuǎn)子流量計密封圈因各種原因產(chǎn)生異常松動或老化，造成不同程度的滲油現(xiàn)象，如圖2所示。

表1 玻璃轉(zhuǎn)子流量計技術(shù)參數(shù)表

自電站4臺機組投運以來，已多次發(fā)生玻璃轉(zhuǎn)子流量計玻璃錐管破裂，造成大量漏油。電站首批安裝投入使用的玻璃轉(zhuǎn)子流量計(主要用于貫流式機組正推力瓦、反推力瓦、徑向軸承、水導軸承供油，每臺機4個，電站4臺機組共16個)，目前僅有一個還可投入使用，其余流量計均已更換且再次出現(xiàn)不同層次的問題。

圖2 潤滑油系統(tǒng)運行過程中玻璃轉(zhuǎn)子流量計漏油

3.2 問題原因分析

3.2.1玻璃錐管破裂原因

(1)材質(zhì)方面。玻璃屬于脆性斷裂，斷裂前沒有明顯的拉伸變形。一般玻璃在安裝時候會預留一定膨脹空間，否則極易因熱脹冷縮產(chǎn)生破裂。而按照玻璃轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu)，玻璃錐管在出廠時，由前后罩支板和上下基座螺栓配合鎖緊固定，無任何熱脹準縮空間，而機組長期停運后，一般開機前提前將潤滑油系統(tǒng)投入，對油進行循環(huán)檢查，檢查合格后進行開機相關(guān)工作，在機組開機時，各軸瓦的瓦溫會逐漸上升，直至達到機組正常瓦溫，而在這整個溫升的過程中，玻璃錐管是否會因內(nèi)外溫度不一致，產(chǎn)生熱脹冷縮造成破裂值得考慮。

(2)耐壓方面。LZB-50型玻璃轉(zhuǎn)子流量計額定耐壓為0.6MPa，LZB-80型玻璃轉(zhuǎn)子流量計額定耐壓為0.4MPa。電站EL13.7m層低位油箱油泵出口壓力經(jīng)泄壓后調(diào)整為0.4～0.45MPa(設(shè)計為0.8MPa)，潤滑油由EL13.7m層低位油箱潤滑油泵增壓后，潤滑油由低位油箱通過系統(tǒng)管路供至44.7m層高位油箱，途中在EL30.0m層設(shè)有三通管路，另一路則直接供油到機組各軸承潤滑系統(tǒng)。因系統(tǒng)管路沿途未設(shè)計壓力表，所以在系統(tǒng)運行時，玻璃轉(zhuǎn)子流量計所承受壓力無法確定，是否存在壓力過大直接造成玻璃錐管破裂值得思考。如在EL30.0m層不布置三通，軸承供油管直接從高位油箱處開孔取油，因高位油箱設(shè)置有油呼吸器，故軸承供油管路應可定義自流供油，是否可以起到減少系統(tǒng)管路的供油壓力值得考慮。

3.2.2密封滲油原因

由圖1可知，密封布置于玻璃錐管的頭尾側(cè)端頭和頭尾側(cè)周向共4處，對玻璃錐管進行密封。從結(jié)構(gòu)可以看出，玻璃錐管和上下基座無任何固定組合，密封是否嚴實直接取決于上下基座安裝與前后罩支架的配合。而在我們的安裝或者檢修過程中，如在設(shè)備與管路法蘭連接時，上下法蘭的對齊情況、管路與設(shè)備組合尺寸偏差、組合螺栓的擰緊程度，將直接影響玻璃轉(zhuǎn)子流量計的密封性能。同時在機組運行時，系統(tǒng)管路會隨機組產(chǎn)生微量震動，而此處管路在設(shè)計時無任何減震措施，如在玻璃轉(zhuǎn)子流量計兩端增加軟連接，是否會起到一定的減震作用，以減少密封的受力情況。

4 改造相關(guān)建議

據(jù)同類型電站小璇電站工作人員介紹，小璇電站至投運以來，玻璃轉(zhuǎn)子流量計使用情況較好。隨即本站進行了相關(guān)采購安裝，在安裝中，發(fā)現(xiàn)該廠所生產(chǎn)的LZB-80型玻璃轉(zhuǎn)子流量計法蘭尺寸偏小，無法與本站現(xiàn)有管路及閥門裝配。經(jīng)與廠家聯(lián)系，得知其生產(chǎn)的流量計所用法蘭為0.6MPa等級法蘭，而本站所用法蘭、閥門均為1.6Pa耐壓等級，如要更換，必須一起更換管路法蘭和對應閥門，而在系統(tǒng)中使用0.6 MPa等級的閥門又將成為一處重要隱患。

基于上述分析，如果更改管路取油口(需在EL30.m層和EL44.7m高位油箱布置供油管路)、增加軟連接(需在供油主管、支管共計5處增加軟連接)等，均需對系統(tǒng)管路進行大改，且玻璃轉(zhuǎn)子流量計本身材質(zhì)問題也很多，一旦改造完成之后仍因溫度變化等原因再改造導致破裂發(fā)生，將得不償失。經(jīng)市場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)一種金屬管浮子流量計可以替代玻璃轉(zhuǎn)子流量計。金屬管浮子流量計主要有2部分組成：傳感器和指示器。傳感器主要有法蘭、測量管、錐管、浮子和上下導向器組成；指示器主要有磁耦合系統(tǒng)、電遠傳系統(tǒng)、指示盤、指針和殼體組成。結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 金屬管浮子流量計結(jié)構(gòu)

其工作原理為：浮子內(nèi)嵌一根磁鋼，指示器中有磁耦合系統(tǒng)與之形成磁關(guān)聯(lián)，池浮子在測量管中上下移動時，指示器中的磁耦合系統(tǒng)會帶動指針移動。利用磁傳感器檢測并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)電路板處理后顯示瞬時和累計流量，指針在指示盤上指示瞬時流量。

5 改造方案及分析

(1)設(shè)備選型。據(jù)與金屬管流量計廠家聯(lián)系，金屬管流量計DN50型耐壓為4.0MPa；DN80型為1.6MPa，滿足系統(tǒng)要求。

(2)材質(zhì)對比。金屬管流量計通體為不銹鋼結(jié)構(gòu)，可與管路法蘭直接組合裝配，避免了玻璃轉(zhuǎn)子流量計溫度變化破裂的可能。

(3)密封對比。金屬管流量計內(nèi)部無其他密封結(jié)構(gòu)，解決了玻璃轉(zhuǎn)子流量計內(nèi)部密封滲油問題。

(4)尺寸匹配。其配套的法蘭尺寸與本站現(xiàn)用1.6MPa等級法蘭尺寸相同，滿足安裝要求。設(shè)備總體高度為250mm，相比之前流量計(高度500～650mm)節(jié)約空間。

(5)設(shè)備安裝。金屬管流量計自帶儀表一個，安裝時需保持儀表朝向相同，需對管路法蘭及閥門法蘭進行配割調(diào)整，安裝更換工作建議在機組年度檢修時實施。

(6)功能選用。金屬管流量計工作電壓可選用12～36VDC 4～20mA兩張制、220VAC 50Hz交流供電、電池供電。考慮該流量計僅為現(xiàn)地檢查流量所用，該系統(tǒng)其他位置布置有流量開關(guān)、壓力變送器等原件，擬暫不使用其遠程輸出信號功能，為此，建議使用電池供電(廠家介紹單組電池可用1a)，定期更換電池即可。

6 結(jié)語

(1)就玻璃轉(zhuǎn)子流量計而言，其絕大部分僅適用于水、氣介質(zhì)系統(tǒng)，主要起到觀測、流量調(diào)整作用，但受其本身結(jié)構(gòu)和材質(zhì)約束，其抗壓性著實較差，安裝尺寸及工藝較為苛刻(曾出現(xiàn)正常拆裝玻璃管意外破裂現(xiàn)象)，使用在電站帶壓的油系統(tǒng)是否適合值得深思。

(2)玻璃轉(zhuǎn)子流量計與金屬流量計二者對比，金屬管流量計優(yōu)點主要是在結(jié)構(gòu)材質(zhì)及抗壓方面，其各項參數(shù)指標完全能夠勝任電站潤滑油系統(tǒng)的各項需求。唯一不足就是金屬管流量計不能實現(xiàn)肉眼觀測油色功能，而這一不足可在低位油箱、高位油箱布置油杯給予解決。