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高壓渦街流量計在透平油系統(tǒng)中的改造背景與改造效果分析

點擊次數(shù):1715 發(fā)布時間:2021-01-06 11:36:39
摘要:透平油在水輪發(fā)電機組中主要起潤滑、散熱和傳遞能量的作用。水電廠透平油系統(tǒng)主要為機組運行提供潤滑、散熱和液壓操作的介質(zhì),并能滿足機組透平油的排出、注入、收集、凈化、儲存等功能,保證設(shè)備功能正常和機組運行安全。透平油系統(tǒng)高壓渦街流量計的改造,優(yōu)化了不合理設(shè)計,簡化操作流程,提高了設(shè)備的可靠性和檢修人員的工作效能。
1概述
某水電廠總裝機容量1120MW(4×280MW),多年平均發(fā)電量45.52億kW·h,設(shè)計年利用小時數(shù)4064h。水輪發(fā)電機組型式為立軸半傘式,水輪機型號為HLA904c-LJ-710,設(shè)計水頭為64m,額定轉(zhuǎn)速為93.75r/min。每臺機組共設(shè)置上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)三部導(dǎo)軸承,分別布置在上機架、下機架和ding蓋上,承受機組運行中徑向作用力,限制機組擺度;另外在承重機架--下機架上設(shè)置一部推力軸承,承擔(dān)機組轉(zhuǎn)動部分重量及水輪機的軸向水推力。各部軸承設(shè)計為好立油槽,其中三部導(dǎo)軸承均為潤滑油內(nèi)部自循環(huán)冷卻方式,推力軸承采用強迫潤滑油外循環(huán)冷卻方式。每臺水輪機設(shè)置2個油壓操作的直缸接力器,接力器活塞直徑為600mm,行程為850mm。機組調(diào)速系統(tǒng)的油壓裝置型號為YZ-12.5-6.3,額定操作油壓6.3MPa。該水電廠透平油的用油設(shè)備主要是指機組的各部軸承及調(diào)速系統(tǒng)。機組使用的透平油為L-KTL46長壽命汽輪機油。
2該水電廠透平油系統(tǒng)的組成及任務(wù)
2.1透平油系統(tǒng)的組成
2.1.1油庫及油處理室
透平油油庫及油處理室設(shè)置在發(fā)電機出線層。油庫中安裝4個油桶,單個油桶容積為25m3。按照功能劃分為2個運行油桶,2個凈油桶。每個油桶ding部設(shè)置一根油桶進油管,油桶下部設(shè)置一根給機組供油管,油桶底部設(shè)置一根事故排油管,經(jīng)事故排油閥引入事故油池中,事故排油管上引出一根油桶排油管。各油桶的進油管、供油管、排油管分別引入油處理室中。具體布置形式可見圖1所示。油處理室中設(shè)置一個容積為1m3的移動油箱,用于向設(shè)備添油或臨時儲油。
2.1.2油處理設(shè)備
該水電廠透平油油處理設(shè)備原設(shè)計主要包括齒輪油泵、壓力濾油機、真空濾油機、濾油紙烘箱等設(shè)備。齒輪油泵主要在接受新油和設(shè)備注油、排油時使用。壓力濾油機、真空濾油機主要在透平油的過濾、凈化、再生時使用。
2.1.3油管網(wǎng)
該水電廠廠內(nèi)設(shè)有縱貫全廠的機組供、排油2根干管,即機組透平油供、回油總管。油庫中4個油桶的機組供油管和油桶排油管通過閥門后連通,再分別經(jīng)閥門接至4臺機組透平油供油總管上,4個油桶的進油管分別經(jīng)閥門接至4臺機組透平油回油總管上。每臺機在機組供、排油2根干管上分別引出本機組的透平油供、排油總管,再由支管接入機組的軸承和調(diào)速系統(tǒng)的油槽(油箱)。管網(wǎng)中在油處理室和機組段總管上預(yù)留有活接頭和軟管的連接處,方便在管系中串連注、排油或凈油設(shè)備。而油處理室中各油桶的進油和排油支管上未設(shè)置相關(guān)的臨時接口。見圖2、圖3所示。

透平油系統(tǒng)還設(shè)置了一根由裝卸場引入油處理室的透平油庫補油管,便于油罐車從裝卸場通過自流或泵壓直接給油庫補充新油。透平油事故油池外設(shè)置一根排油管直接引至裝卸場處,便于將事故油池中的廢油泵入油罐車中轉(zhuǎn)移、處理。

2.2透平油系統(tǒng)的任務(wù)
水電廠透平油系統(tǒng)的任務(wù)主要包含以下幾方面:(1)接受新油;(2)儲備凈油;(3)給用油設(shè)備充油;(4)向運行設(shè)備添油補油;(5)從設(shè)備中排出污油;(6)污油的凈化處理;(7)油品的監(jiān)督與維護;(8)廢油的收集與保存。透平油庫中應(yīng)經(jīng)常備有一定數(shù)量的質(zhì)量合格的備用油,以便保證水輪發(fā)電設(shè)備的安全經(jīng)濟運行。備用油的量應(yīng)按照好大機組的擁有量的110%來確定。
3透平油處理高壓渦街流量計改造背景
該水電廠于2013年5月至6月完成全廠4臺機組的投產(chǎn)運行。在機組檢修期間復(fù)核計算、統(tǒng)計每臺機組實際用油量如表1所示。

由表1可知,單臺機組運行所需總油量約為37.6m3,其中各軸承所需油量約為24m3,均超出設(shè)計計算總油量。機組運行所需總油量超出一個運行油桶的總?cè)莘e,至少需用2個油桶來盛放。為保證機組各軸承用油和調(diào)速系統(tǒng)用油的油品質(zhì)量,機組排油時將各軸承所用透平油(約為24m3)排至一個運行油桶中,將調(diào)速系統(tǒng)所用透平油(約為13.6m3)排至另一個運行油桶中,避免混合造成油質(zhì)化驗指標(biāo)不滿足用油設(shè)備的要求。
透平油系統(tǒng)配備了壓力濾油機和真空濾油機等凈化處理設(shè)備。壓力濾油機主要凈化油中的機械雜質(zhì)和吸附分離少量水分,型號為LY-100和LY-150兩種,處理流量分別為6m3/h和9m3/h;真空濾油機主要為了使透平油到達除水脫氣的目的,型號為ZJCQ-9,處理流量為9m3/h。油處理室中僅在機組透平油供、回油總管上預(yù)留連接濾油機的臨時接頭,每次僅可以接1臺濾油機對1個運行油桶的透平油進行過濾,過濾完畢后再對下一個運行油桶的透平油過濾。壓力濾油機過濾完畢后再換成真空過濾機按照上述方法對2個盛放機組用油的運行油桶逐一過濾。加之投產(chǎn)初期透平油系統(tǒng)高壓渦街流量計、軸承油槽、調(diào)速器油箱油罐等設(shè)備運行環(huán)境和工作條件差,使得運行后排出的透平油油質(zhì)含有大量雜質(zhì)和水分,油凈化處理的難度更大。根據(jù)多次機組檢修統(tǒng)計,壓力濾油機完全處理1臺機組排出的2個運行油桶中的油量約需要27h,真空濾油機完全處理1臺機組排出的2個運行油桶中的油量約需要75h。再考慮濾油過程中高壓渦街流量計及濾油機轉(zhuǎn)接、設(shè)備停機檢查等環(huán)節(jié),每臺機組透平油的凈化處理,大約需要12~13工作日,滿足不了設(shè)計要求的“透平油系統(tǒng)一般應(yīng)配置壓力濾油機和真空濾油機,其容量應(yīng)在8h內(nèi)能過濾一臺好大機組油量”。
根據(jù)上級公司檢修管理辦法,該水電廠機組小修標(biāo)準工期為15~18d,機組透平油排、注油及凈化處理是水電機組檢修的標(biāo)準項目。如果機組排出的透平油油質(zhì)較差,透平油凈化處理時間占據(jù)了機組檢修工期的大部,往往引起小修機組無法按期交付電網(wǎng)調(diào)度的風(fēng)險。
檢修期間需分別對各軸承和調(diào)速系統(tǒng)的透平油用壓力濾油機和真空濾油機依次過濾處理。濾油機運行期間需安排至少2名檢修人員現(xiàn)地實時監(jiān)控,且同一時段僅能操作1臺濾油機,人員的工作效能較低。濾油機運行中產(chǎn)生巨大的噪音和大量油霧,檢修人員工作環(huán)境*為惡劣,為保證檢修進度還需要“白加黑”兩班倒的工作方式,工作時間長、勞動強度大,嚴重損害檢修人員的身體健康。
4改造效果
4.1高壓渦街流量計改造方式
該水電廠在地衣輪機組檢修結(jié)束后針對上述弊端,結(jié)合透平油處理室油高壓渦街流量計布置的現(xiàn)狀,利用無機組檢修工作的汛期期間,對油處理室中油處理高壓渦街流量計進行改造。具體改造內(nèi)容為:將各油桶的進油和排油支管球閥后增加設(shè)置相關(guān)的臨時接口,便于油處理設(shè)備通過活接頭和軟管直接與各個油桶單好連接,可不受機組透平油供油、回油總管的臨時連接口限制。在支管上增設(shè)的臨時接口后各增加一個球閥,以便于將油桶中的油路切斷而進行臨時接頭和軟管的連接。具體改造高壓渦街流量計效果見圖4、圖5所示。

透平油處理工作管理要求也因為設(shè)備改變而對照施策:在油處理工作結(jié)束后,需將油處理室中所有原設(shè)計和新增閥門可靠關(guān)閉,將所有臨時接口處用蒙板和密封墊進行可靠密封、防護,同時保證高壓渦街流量計通道完整,不得存在缺口,以免造成跑油。高壓渦街流量計改造前后透平油系統(tǒng)圖對比如圖6、圖7所示。

4.2功能優(yōu)化效果
(1)改造后,各個油桶的油處理工作實現(xiàn)互不影響的效果。油桶排油支管的臨時接口兩端的球閥都是近油桶側(cè)的閥門,油桶進油支管的臨時接口ding部的球閥為近油桶側(cè)的閥門。油桶需進行油過濾工作時,僅需將濾油機的進油管接在該油桶排油支管新增的臨時接口上,同時濾油機的出油管連接在該油桶進油支管新增的臨時接口上,然后分別打開進油支管和排油支管新增臨時接口ding部的近油桶側(cè)球閥,即可開始形成循環(huán)油路進行油桶內(nèi)的透平油過濾。同時未改變各個油桶中透平油的互相倒換、轉(zhuǎn)移功能。
(2)改造后,單個油桶內(nèi)透平油的過濾和轉(zhuǎn)移工作中需操作的閥門減少(僅需操作2個支管上小通徑的閥門),*大地簡化操作流程。改造前,每個油桶的油必須流入油處理室中的機組透平油供油和回油總管上,才能再次經(jīng)支管閥門進入相應(yīng)油桶,好少要操作四個閥門(包括總管上臨時接口的大通徑閥門)。
(3)改造后,油庫中各個油桶的透平油在處理過程中,發(fā)生竄油至機組透平油供油、回油總管和各臺機機組段供排油管網(wǎng)的概率大大降低,保證其他非檢修機組及運行設(shè)備的安全。改造前,進行油處理時油流必須流經(jīng)油處理室中的機組透平油供油和回油總管,而油處理室中的機組透平油供油和回油總管與縱貫全廠的機組供、排油兩根干管僅有一個球閥進行截止,該閥門如果操作失誤未關(guān)閉或關(guān)閉不嚴密等異常情況,必然造成竄油至機組透平油供油、回油總管和各臺機機組段供排油管網(wǎng),引發(fā)不安全事件。改造后,進行油處理時,油流僅流經(jīng)支管,支管和總管之間有一個球閥截止,總管與干管還有一個球閥截止,多了一道防護,*大提高了設(shè)備的可靠性。
(4)改造后,*大提高了透平油凈化處理的工作效率,好大限度降低了檢修人員的勞動強度,減少了暴露在惡劣工作環(huán)境下的時間,把對人員身體健康的影響降到了好低。同時降低該項目檢修工作難度,提高了檢修可靠性,節(jié)約了檢修人工成本和檢修費用,實現(xiàn)降本增效。檢修過程中,機組排出的各軸承用油和調(diào)速系統(tǒng)用油分別盛放在不同的運行油桶中,開始濾油時,一個運行油桶接壓力濾油機進行過濾,同時另一個運行油桶接真空濾油機進行過濾,待2個油桶*1種濾油設(shè)備過濾完畢后,直接交換后繼續(xù)同時過濾,將節(jié)約60%左右的工作時間。同樣安排的2名檢修人員現(xiàn)地可同時操控2臺濾油機,也提高了工作效能。
該電廠透平油系統(tǒng)高壓渦街流量計改造后,設(shè)備運行至今,未發(fā)生過工作人員誤操作的事故,未發(fā)生竄油或跑冒滴漏等異常情況,未發(fā)生因機組透平油凈化處理導(dǎo)致機組檢修工期未按時完成的管理風(fēng)險,證明改造是成功的,達到了預(yù)期的所有目的。
5結(jié)束語
設(shè)計正確、布局合理的油系統(tǒng),不僅能提高電站運行的可靠性、經(jīng)濟性和縮短檢修期,而且對運行的靈活性以及管理方便等方面提供良好的條件。該水電廠通過對透平油系統(tǒng)高壓渦街流量計的改造,改進不合理設(shè)計之處,優(yōu)化設(shè)備運行功能,取得良好的安全效益和經(jīng)濟效益,值得其他同類型水電廠借鑒,值得在行業(yè)內(nèi)推廣。

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