汽动给水泵跳闸原因分析及改进

蒲树晨

(元宝山发电有限责任公司，内蒙古 赤峰 024070)

1 系统简介

元宝山电厂3号机组为N600-16.7/537/537-I型、亚临界、一次中间再热、凝汽式汽轮机，额定蒸汽流量为1 806 t/h。机组的给水系统中配置了2台50 %容量的汽动给水泵及1台50 %容量的电动备用给水泵。汽泵选用80 CHTA/4型、纯凝汽式汽轮机作为驱动装置。如图1所示，其调节保安用油由主机控制液系统供给，润滑油系统用油由2台离心式交流油泵提供，同时也向控制液系统的薄膜阀提供复位油压。此外，还备有1台直流油泵作为事故油泵，以便在故障状态下为汽泵提供紧急备用油源。交流油泵出口的压力油经冷油器后引至汽泵各轴承处作为润滑用油。

图1 机组润滑油系统

正常运行中，2台交流油泵互为备用。同时，从安全角度考虑，汽泵设有低油压连锁保护装置。动作原理为：当系统的润滑油压小于0.1 MPa时，联启1号交流润滑油泵；当系统的润滑油压小于0.09 MPa时，联启2号交流润滑油泵；当运行油泵跳闸，联启备用油泵； 当润滑油压降至0.08 MPa或2台交流油泵跳闸时，联启直流油泵；当系统的复位油压低于0.24 MPa或润滑油压小于0.06 MPa时，汽泵跳闸。

2 存在问题

机组自1997年投产以来，3号机2台汽泵曾多次出现运行中交流油泵故障后，备用泵在联动过程中因复位油压或润滑油压降至跳闸值以下致使汽泵跳闸的缺陷。由此造成汽包水位大幅度波动，在负荷较高的情况下，若电泵未能同步启动，还会因汽包低水位保护动作而导致跳机事故的发生，给运行人员的正常操作和机组的安全运行带来极大的困难。为查找故障原因，对3号机A/B汽泵低油压连锁保护装置进行了校验，结果表明保护定值精确无误，排除了保护拒动的可能性。

通过查阅历史记录分析导致油压迅速降低的真正原因，发现油泵出现故障与备用油泵联启这2个动作并不同步，存在一定时间差，在这段时间范围内系统没有压力来源，因而无法及时补充轴瓦等部位消耗的大量润滑油，直接导致了备用油泵联启过程中复位油压或润滑油压在短时间内降至跳机值以下，以致汽泵跳闸。

为确定该时间间隔的长短，利用停机备用机会，进行了静态油压试验：强制按下事故按钮，将运行油泵停止，记录从该时刻到油泵出口油压恢复到正常值的时间。试验结果表明，在运行泵跳闸后4 s左右，油泵出口油压才能逐渐恢复到正常值。

3 解决方案

作为一种储能元件，蓄能器具有良好的储能、保压及稳压性能，能在液压回路失压后迅速将存油释放出来。故考虑在交流油泵出口母管上加装1组蓄能器，对备用油泵联启前这一段时间内所消耗的润滑油及时加以补充，从根本上消除汽泵跳闸的缺陷。改造能否成功取决于蓄能器皮囊的充氮压力、蓄能容量的选择及蓄能器的连接位置是否得当。

3.1 蓄能器连接位置的选择

1998年小修期间，将蓄能器连接在冷油器出口的供油管路上，以便有效地减缓系统润滑油压的下降速度。实践表明，该方案不可取。由于系统冷油器的出口压力只有0.25～0.3 MPa，蓄能器的蓄能压力低，不能满足系统的压力补充要求；又由于无法向薄膜阀的复位油压提供压力供给，使复位油压先于润滑油压低于跳闸值，造成汽泵跳闸。

2006年，通过计算校核，选择把蓄能器联接在润滑油泵出口的复位油压管路上。新的连接点油压可达到0.5 MPa，能保证足够高的蓄能压力，同时保证油泵跳闸联启过程中蓄能器同时向复位油压管路和润滑油管路供油，从而防止汽泵跳闸。

3.2 蓄能器皮囊充氮压力的选择

充氮压力需依据交流油泵出口的系统油压、备用油泵联启及汽泵跳闸的油压定值等参数综合考虑、合理选择。充氮压力过高，蓄能器皮囊将占据较大空间，存油量就要相应减少很多。充氮压力过低，虽然可以蓄积更多的油，但一旦油系统发生故障失压后也会由于皮囊压力低，膨胀速度过慢而影响补油的速度，无法迅速扭转油压下降的势头。鉴于油泵出口压力为0.5 MPa，汽泵跳闸值为0.09 MPa，故选择蓄能器的压力值为0.3 MPa，使其与油泵出口系统压力和汽泵跳闸压力之间均有明显的压差，一方面可充入更多的润滑油，另一方面在油压降至跳闸值之前尚有较为充足的反应时间。

3.3 蓄能器容量的选择

蓄能器的容量要根据系统中交流油泵的出力及运行油泵发生故障后系统油压恢复时间等合理选择。交流油泵的型号及相关参数如下：

型号：YX65-65-250；

流量Q：25 m3/h；

蓄能器连接处工作压力：0.5 MPa。

油泵出口压力恢复时间T按4 s计算，蓄能器储油量Q蓄应满足如下条件：蓄能器内的气体状态变化可按理想气体定温过程的状态方程进行近似计算：

式中：P——蓄能器充氮压力，取0.3 MPa；

V——蓄能器容积，L；

P’——蓄能器充油后的氮气压力，MPa；

V’——蓄能器充油后的皮囊体积，L。

由(1)、(2)式推得：

可见，为使蓄能器维持对系统4 s的供油量，至少应选择2个40 L的蓄能器，当充氮压力为0.3 MPa、蓄能器连接处工作压力0.5 MPa时，蓄能器组共可存油为：

4 静态油压试验

利用3号机检修机会，按照上述方案实施了在A，B汽泵油系统中加装蓄能器的改造，并在更改后进行了静态油压试验，结果如表1所示。

表1 改造后进行静态油压试验的结果

由试验结果可知，在润滑油泵联动过程中，蓄能器的投入对保持调节油压和润滑油压在跳闸值以上效果明显，但不会对小机跳闸产生负面影响。

在3号机A，B汽泵油系统中实施蓄能器改造后，彻底消除了因交流油泵故障而造成汽泵跳闸的缺陷，使给水系统运行可靠、稳定，避免了由此导致的甩负荷、停机等影响机组安全运行的事故。

1 谷 巍，王宏强，卢 祥，邵正礼，蒋顺军．蓄能器在解决汽动给水泵跳闸问题中的应用[J]．电力安全技术，2007(1).