汽動給水泵跳閘原因分析及改進

蒲樹晨

(元寶山發電有限責任公司，內蒙古 赤峰 024070)

1 系統簡介

元寶山電廠3號機組為N600-16.7/537/537-I型、亞臨界、一次中間再熱、凝汽式汽輪機，額定蒸汽流量為1 806 t/h。機組的給水系統中配置了2臺50 %容量的汽動給水泵及1臺50 %容量的電動備用給水泵。汽泵選用80 CHTA/4型、純凝汽式汽輪機作為驅動裝置。如圖1所示，其調節保安用油由主機控制液系統供給，潤滑油系統用油由2臺離心式交流油泵提供，同時也向控制液系統的薄膜閥提供復位油壓。此外，還備有1臺直流油泵作為事故油泵，以便在故障狀態下為汽泵提供緊急備用油源。交流油泵出口的壓力油經冷油器后引至汽泵各軸承處作為潤滑用油。

圖1 機組潤滑油系統

正常運行中，2臺交流油泵互為備用。同時，從安全角度考慮，汽泵設有低油壓連鎖保護裝置。動作原理為：當系統的潤滑油壓小于0.1 MPa時，聯啟1號交流潤滑油泵；當系統的潤滑油壓小于0.09 MPa時，聯啟2號交流潤滑油泵；當運行油泵跳閘，聯啟備用油泵； 當潤滑油壓降至0.08 MPa或2臺交流油泵跳閘時，聯啟直流油泵；當系統的復位油壓低于0.24 MPa或潤滑油壓小于0.06 MPa時，汽泵跳閘。

2 存在問題

機組自1997年投產以來，3號機2臺汽泵曾多次出現運行中交流油泵故障后，備用泵在聯動過程中因復位油壓或潤滑油壓降至跳閘值以下致使汽泵跳閘的缺陷。由此造成汽包水位大幅度波動，在負荷較高的情況下，若電泵未能同步啟動，還會因汽包低水位保護動作而導致跳機事故的發生，給運行人員的正常操作和機組的安全運行帶來極大的困難。為查找故障原因，對3號機A/B汽泵低油壓連鎖保護裝置進行了校驗，結果表明保護定值精確無誤，排除了保護拒動的可能性。

通過查閱歷史記錄分析導致油壓迅速降低的真正原因，發現油泵出現故障與備用油泵聯啟這2個動作并不同步，存在一定時間差，在這段時間范圍內系統沒有壓力來源，因而無法及時補充軸瓦等部位消耗的大量潤滑油，直接導致了備用油泵聯啟過程中復位油壓或潤滑油壓在短時間內降至跳機值以下，以致汽泵跳閘。

為確定該時間間隔的長短，利用停機備用機會，進行了靜態油壓試驗：強制按下事故按鈕，將運行油泵停止，記錄從該時刻到油泵出口油壓恢復到正常值的時間。試驗結果表明，在運行泵跳閘后4 s左右，油泵出口油壓才能逐漸恢復到正常值。

3 解決方案

作為一種儲能元件，蓄能器具有良好的儲能、保壓及穩壓性能，能在液壓回路失壓后迅速將存油釋放出來。故考慮在交流油泵出口母管上加裝1組蓄能器，對備用油泵聯啟前這一段時間內所消耗的潤滑油及時加以補充，從根本上消除汽泵跳閘的缺陷。改造能否成功取決于蓄能器皮囊的充氮壓力、蓄能容量的選擇及蓄能器的連接位置是否得當。

3.1 蓄能器連接位置的選擇

1998年小修期間，將蓄能器連接在冷油器出口的供油管路上，以便有效地減緩系統潤滑油壓的下降速度。實踐表明，該方案不可取。由于系統冷油器的出口壓力只有0.25～0.3 MPa，蓄能器的蓄能壓力低，不能滿足系統的壓力補充要求；又由于無法向薄膜閥的復位油壓提供壓力供給，使復位油壓先于潤滑油壓低于跳閘值，造成汽泵跳閘。

2006年，通過計算校核，選擇把蓄能器聯接在潤滑油泵出口的復位油壓管路上。新的連接點油壓可達到0.5 MPa，能保證足夠高的蓄能壓力，同時保證油泵跳閘聯啟過程中蓄能器同時向復位油壓管路和潤滑油管路供油，從而防止汽泵跳閘。

3.2 蓄能器皮囊充氮壓力的選擇

充氮壓力需依據交流油泵出口的系統油壓、備用油泵聯啟及汽泵跳閘的油壓定值等參數綜合考慮、合理選擇。充氮壓力過高，蓄能器皮囊將占據較大空間，存油量就要相應減少很多。充氮壓力過低，雖然可以蓄積更多的油，但一旦油系統發生故障失壓后也會由于皮囊壓力低，膨脹速度過慢而影響補油的速度，無法迅速扭轉油壓下降的勢頭。鑒于油泵出口壓力為0.5 MPa，汽泵跳閘值為0.09 MPa，故選擇蓄能器的壓力值為0.3 MPa，使其與油泵出口系統壓力和汽泵跳閘壓力之間均有明顯的壓差，一方面可充入更多的潤滑油，另一方面在油壓降至跳閘值之前尚有較為充足的反應時間。

3.3 蓄能器容量的選擇

蓄能器的容量要根據系統中交流油泵的出力及運行油泵發生故障后系統油壓恢復時間等合理選擇。交流油泵的型號及相關參數如下：

型號：YX65-65-250；

流量Q：25 m3/h；

蓄能器連接處工作壓力：0.5 MPa。

油泵出口壓力恢復時間T按4 s計算，蓄能器儲油量Q蓄應滿足如下條件：蓄能器內的氣體狀態變化可按理想氣體定溫過程的狀態方程進行近似計算：

式中：P——蓄能器充氮壓力，取0.3 MPa；

V——蓄能器容積，L；

P’——蓄能器充油后的氮氣壓力，MPa；

V’——蓄能器充油后的皮囊體積，L。

由(1)、(2)式推得：

可見，為使蓄能器維持對系統4 s的供油量，至少應選擇2個40 L的蓄能器，當充氮壓力為0.3 MPa、蓄能器連接處工作壓力0.5 MPa時，蓄能器組共可存油為：

4 靜態油壓試驗

利用3號機檢修機會，按照上述方案實施了在A，B汽泵油系統中加裝蓄能器的改造，并在更改后進行了靜態油壓試驗，結果如表1所示。

表1 改造后進行靜態油壓試驗的結果

由試驗結果可知，在潤滑油泵聯動過程中，蓄能器的投入對保持調節油壓和潤滑油壓在跳閘值以上效果明顯，但不會對小機跳閘產生負面影響。

在3號機A，B汽泵油系統中實施蓄能器改造后，徹底消除了因交流油泵故障而造成汽泵跳閘的缺陷，使給水系統運行可靠、穩定，避免了由此導致的甩負荷、停機等影響機組安全運行的事故。

1 谷 巍，王宏強，盧 祥，邵正禮，蔣順軍．蓄能器在解決汽動給水泵跳閘問題中的應用[J]．電力安全技術，2007(1).