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新聞詳情

燈泡貫流式機組油系統中金屬管浮子流量計應用探索

來源:上海上儀股份公司作者:上海上儀股份公司網址:http://www.pingthepug.com

燈泡貫流式機組軸承冷卻油為外循環模式,該系統中大多設計有玻璃轉子流量計,自機組投運后,多次發生玻璃轉子流量計漏油故障,給電站帶來極大的安全隱患和經濟損失。上海上儀股份公司主要以流量計漏油故障處理實例,在玻璃轉子流流量計結構、材質、安裝使用環境等方面進行分析,提出相關整改建議,對電站油系統中流量計應用進行探討。


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,玻璃轉子流量計布置于 EL30. 0m 層。機組試運行及投運期間,玻璃轉子流量計多次發生連接法蘭滲油、玻璃管破裂現象,經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,非常后經過相關數據分析和市場調研,采用金屬流量計對其進行了替換,此問題得到解決。


2 原用玻璃轉子流量計介紹

按圖紙設計要求,采用 LZB-50、80 型玻璃轉子流量計。其設備構造主要由玻璃錐管、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。


工作原理: 流體自下而上流經錐管時,流體動能在浮子上產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,穩定在某一高度位置上,錐管上的刻度指示流體的流量值。


3 故障原因分析

3. 1 故障介紹

潤滑油系統運行過程中,玻璃轉子流量計玻璃錐管意外破裂,造成大量漏油; 潤滑油系統運行過程中,玻璃轉子流量計密封圈因各種原因產生異常松動或老化,造成不同程度的滲油現象。


自電站 4 臺機組投運以來,已多次發生玻璃轉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不同層次的問題。


3. 2 問題原因分析

3. 2. 1 玻璃錐管破裂原因

(1) 材質方面。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生破裂。而按照玻璃轉子流量計結構,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投入,對油進行循環檢查,檢查合格后進行開機相關工作,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外溫度不一致,產生熱脹冷縮造成破裂值得考慮。


(2) 耐壓方面。LZB-50 型玻璃轉子流量計額定耐壓為 0. 6MPa,LZB-80 型玻璃轉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 泄 壓 后 調 整 為 0. 4 ~ 0. 45MPa ( 設 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管路供至44. 7m 層高位油箱,途中在EL30. 0m 層設有三通管路,另一路則直接供油到機組各軸承潤滑系統。因系統管路沿途未設計壓力表,所以在系統運行時,玻璃轉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管路的供油壓力值得考慮。


3. 2. 2 密封滲油原因

密封布置于玻璃錐管的頭尾側端頭和頭尾側周向共 4 處,對玻璃錐管進行密封。從結構可以看出,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,如在設備與管路法蘭連接時,上下法蘭的對齊情況、管路與設備組合尺寸偏差、組合螺栓的擰緊程度,將直接影響玻璃轉子流量計的密封性能。同時在機組運行時,系統管路會隨機組產生微量震動,而此處管路在設計時無任何減震措施,如在玻璃轉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 改造相關建議

據同類型電站小璇電站工作人員介紹,小璇電站至投運以來,玻璃轉子流量計使用情況較好。隨即本站進行了相關采購安裝,在安裝中,發現該廠所生產的 LZB-80 型玻璃轉子流量計法蘭尺寸偏小,無法與本站現有管路及閥門裝配。經與廠家聯系,得知其生產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,均需對系統管路進行大改,且玻璃轉子流量計本身材質問題也很多,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生,將得不償失。經市場調查,發現一種金屬管浮子流量計可以替代玻璃轉子流量計。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、電遠傳系統、指示盤、指針和殼體組成。


其工作原理為: 浮子內嵌一根磁鋼,指示器中有磁耦合系統與之形成磁關聯,池浮子在測量管中上下移動時,指示器中的磁耦合系統會帶動指針移動。利用磁傳感器檢測并轉換成電信號,經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) 設備選型。據與金屬管流量計廠家聯系,金屬管流量計 DN50 型耐壓為 4. 0MPa;DN80 型為1. 6MPa,滿足系統要求。


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


(3) 密封對比。金屬管流量計內部無其他密封結構,解決了玻璃轉子流量計內部密封滲油問題。


(4) 尺寸匹配。其配套的法蘭尺寸與本站現用1. 6MPa 等級法蘭尺寸相同,滿足安裝要求。設備總體高度為250mm,相比之前流量計( 高度 500 ~ 650mm) 節約空間。


(5) 設備安裝。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??紤]該流量計僅為現地檢查流量所用,該系統其他位置布置有流量開關、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 結語

(1) 就玻璃轉子流量計而言,其絕大部分僅適用于水、氣介質系統,主要起到觀測、流量調整作用,但受其本身結構和材質約束,其抗壓性著實較差,安裝尺寸及工藝較為苛刻( 曾出現正常拆裝玻璃管意外破裂現象) ,上海上儀股份公司使用在電站帶壓的油系統是否適合值得深思。


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


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