某型汽轮燃 (滑)油泵液压速关系统的改进

叶进林,周圣兵,包志强,余海威

(1.海军湛江地区装备修理监修室,广东湛江 524009;2.4804工厂,广东湛江 524009)

0 引言

液压速关系统是汽轮燃 (滑)油泵重要的保安环节,可确保汽轮原机不超过规定的转速,保证整个机组平稳安全的运转。传统的液压速关装置中,均采用节流垫片给油遮断器提供脉冲油压。笔者在多年的装备管理和维修工作中发现,对速关系统进行维修调试时必须不断调整、更换该节流垫片,才能保证实现脉冲油压的可靠性和精确性。整个调试过程需要在汽轮机运行状态下进行,而机组在舰上所处空间狭小且环境温度较高,给垫片的更换工作带来极大困难,客观上也拖延了修理周期,增加了成本。很明显,该处节流垫片的设置给维修工作造成了困难,存在需要改进的地方。

1 液压速关系统原理

该型泵液压速关系统由机带脉冲油泵、调速器(阀)、油遮断器、节流垫片、机组油箱组成,其相互作用原理图见图 1。

汽轮机组启动并投入正常运行后,脉冲油泵将工作油压提供给调速器和油遮断器,调速器控制和稳定汽轮机组运转,油遮断器控制调速器的速关停机保安动作,其工作回油都通过节流垫片内孔回油到油箱。

图1 液压速关系统原理图

汽轮机的转速与油遮断器的脉冲油压存在对应关系。当燃油泵的汽轮原机在额定转速 12 115 r/min工作时 (滑油泵为 11 600 r/min,二者结构相同,但工作有所不同,下文只对燃油泵展开讨论),油遮断器脉冲油压为 0.21～0.24MPa。

对液压速关系统的实现速关的具体要求是:当汽轮机转速达到 13 570～13 950 r/min时,油遮断器脉冲油压要相应的达到 0.29～0.31 MPa,从而引起油开关的工作,使机组自动速关停机。

节流垫片的关键作用是当汽轮机转速升高时,脉动油泵排出油量增加,由于节流垫片油孔为一固定值,因此节流使流动阻力增大,调速器和油遮断器油压升高,油遮断器内部的滑阀动作,推动调速器关闭新汽阀,使汽轮机自动停机。

2 节流垫片对调试工作量的影响

汽轮燃油泵的维修工作完成后,需要对液压速关系统进行调试。当汽轮原机转速达到 13 570～13 950 r/min时,油遮断器脉冲油压要能准确的调整到 0.29～0.31 MPa的范围内。由汽轮燃油泵液压调节和速关系统工作原理可知,节流垫片对系统的调速特性、速关保安都起着非常重要的作用,是维持机组稳定运转十分重要的一环。

调试中,节流垫片节流孔的面积不能预先确定。汽轮机组经过修理后,其液压系统特性发生了改变,因此节流垫片的节流孔也要随之重新设定,即要更换一个合适的节流垫片。由于液压调节和速关系统特性改变是一不确定的动态值,也就无法预先确定节流垫片内孔取值,因此调试数台汽轮机所需的节流垫片就要预先加工几个内孔直径数值级别的多套垫片进行准备,通过汽轮机运转试验情况来确定节流垫片选取,拆装节流垫片工作要做数次才能满足机组运转要求。

3 对系统改进的思路和方法

鉴于汽轮燃油泵液压调节和速关系统的工作特性,要克服由更换节流垫片带来的弊端,其根本在于将调整节流垫片的离散过程相应的改为一个动态连续调整的过程,并且该过程的调整最终也能保证系统运行的稳定性,即汽轮机在额定转速时,油遮断器脉冲油压维持在 0.21～0.24 MPa之间,这是对该系统改进的前提;而对速关系统的动态参数要求汽轮机转速在 13 570～13 950 r/m in时,油遮断器脉冲油压的调整相应的达到 0.29～0.31 MPa之间。笔者提出的解决方案是通过连续地微调节流孔通流面积到所需油压,并将最终被调节好大小的阀位置锁定。要达到这一目的,可将图 1中的节流垫片一环改为可调节的带锁止的节流阀,改进后的示意图见图 2。

对该节流阀结构上的具体要求是:①该阀在全关状态下也不能完全关闭,以维持系统回油的最低要求 (最小节流面积),而且其节流通道截面积大小的调节要是线性的,调节范围应与维持系统调速器、油遮断器工作脉冲油压 0.21～0.31 MPa相对应。笔者多年的工作经验为节流孔面积取值范围在4.9～9.7 mm2之间可满足使用,节流孔越小,系统脉冲油压越高,节流孔越大,系统脉冲油压越低;但如果节流孔面积调节范围太宽,阀的调节开度增大,不利于阀的结构设计,也失去调整的意义。②维持液压油系统的密性,调节好后锁止能保证所调的节流面积参数保持不变,以保证机组运行的稳定和安全。

图2 液压速关系统改进原理

经过上述的改进,整个液压控制系统的性质没有发生根本变化,只将节流垫片的功用改为节流阀承担,增加的只是速关系统的动态调节功能,对机组操作使用没有影响。

4 结论

按照规定要求,在汽轮燃 (滑)油泵机组定期使用和检修过后,要对自身的安全性进行检测,即需检查各相关的安全参数是否发生改变,然后作出相应的调整,以保证机组持续工作的可靠和稳定。因此,对速关脉冲油压的调整是一项必不可少的工作。无论是船方自修还是在修期修理,工作者所做的工作都是一样的,就是使汽轮机 (燃油泵)速关转速为 13 570～13 950 r/min时,调整油遮断器脉冲油压为 0.29～0.31 MPa。

如果速关系统采用改进后的节流阀,那么调整工作将变得十分轻松,只需将节流阀锁止松开,在机组运转到 13 570～13 950 r/min时,将脉冲油压调到 0.29～0.31 MPa,然后再将锁止上紧固定即可。调试中无需将汽轮机停机,也不用担心周围温度的影响,调整时间随之缩短,而且所花费的人力物力减少,调试试验的成本降低,产生的效益非常显著。