轴承润滑油流量开关在贯流式机组上的应用与思考

郑国晨

（广西长洲水电开发有限责任公司，广西 梧州 543002）

轴承润滑油流量开关在贯流式机组上的应用与思考

郑国晨

（广西长洲水电开发有限责任公司，广西 梧州 543002）

轴承润滑油对机组轴瓦的冷却运行起着关键作用。润滑油的流量信号一般都会作用于机组的事故停机流程中，对机组的安全运行有着重要意义。所以合理使用流量开关是影响流量监控的重要环节。本文结合个人的工作经验，依据贯流式机组轴承润滑的特点、流量开关的原理、安装位置、应用现状，然后提出个人的建议。希望对贯流式机组流量开关的应用起到一定的借鉴作用，从而避免更多的电厂在轴承润滑油流量开关的设计、使用过程中走进误区。

原理分析；应用现状；现场安装；使用建议

1 问题的提出

贯流式水轮发电设备从1892年开始研制的，至今有一百多年历史。20世纪80年代以来，灯泡贯流式水轮机组在我国应用日益普及，20M水头段以下已进入实用性阶段。我国拥有丰富的水能资源，发展水电的资源优势相当突出。

由于贯流式机组单位容量投资相对较低，水资源相对丰富，机组效率高，运行成本相对较低，社会效益更大。2000年以来，灯泡贯流式机组的生产制造进入了第五个发展阶段，可自行设计、制造大型灯泡贯流式机组，技术得到全面提升。此种机型在我国水电机组中占的比例越来越大，重要性也日渐突出。

轴承润滑油流量开关是电站中的一种重要的自动化元件，它监测着机组轴承润滑油的供应情况，绝大多数电广都将此信号引进机组的自动化控制流程中，事关机组的事故停机流程，所以其重要性不言而喻。

一般的电厂都使用热敏式流量开关和机械档板式流量开关。但在使用过程中都存在着这样那样的问题。但是怎样应用好这两种原件呢？我们首先分析一下这两种流量开关的原理，然后再根据使用过程中遇到的问题，提出使用建议。

2 两种流量开关的原理分析及对比

2.1 热敏式流量开关原理

热敏式流量开关的技术是成熟的。原理是基于热交换原理的自动化元件。它有2个传感器元件，当2个传感器元件被置于流体中并通电后，其中一个传感器元件被加热导恒温，另一个传感器元件用于感温流体过程。2个传感器元件之间的温差与流体过程流速以及过程介质的性质有关。2个传感器元件之间的温差在无流量状态下最大，但随着流量的增加，其中一个传感器元件被冷却，温差减少，流体流速直接影响热扩散的程度。它主要是利用液体介质流动时带走流量的多少来感应被测对象的流动速度。

在自然大气环境中热敏式流量开关在通电的条件下，探头的温度在45～50℃。被测液体介质的温度要低于探头的温度且差距越大越有利。热敏式流量开关适用于被测流体介质的流速要稳定，温度（温度不能超过50℃）恒定的流体介质。

另外还有一个安装方式的问题也会影响热敏式流量开关的测量结果，热敏式流量开关一般探头较短，易采用底装或倾斜-45°的方式进行安装，这样可以保证传感器探头能始终在被测的液体介质中。热敏式流量开关具有指示灯，可以指示现场流量开关的工作情况。但不能直接观察到流体介质的流动情况。

由于是电气元件，所以热敏式流量开关会因电气元件的老化而具有一定的寿命，与机械档板式流量开关相比寿命较短。

2.2 机械档板式流量开关原理

这种流量开关采用机械档板式方式，是一种纯机械结构，通过调整机构上的整定位置，调整输出信号的位置。它对液体介质有一种阻尼作用，能起到一定的稳流作用。一般这种机械档板式流量开关具有观察窗，能方便地观察被测介质的流动情况，方便根据现场的情况进行整定。

安装方式上有一定的要求，一般不易直接安装在出流体介质的出口位置和管道的转弯处，要求安装在出口和管道转弯处的管道直径的6～8倍处，此处的测量效果是最优的。

由于是纯机械结构，使用寿命长，质量稳定。

2.3 两种流量开关的优缺点（见表1）

表1 两种流量开关比较

2.4 应用范围的分析

热敏式流量开关：适用于恒温恒流速的流体介质。

机械式档板流量开关：适用于恒流速的流体介质。

3 现场使用过程中遇到的问题思考及建议

但是根据贯流式机组的轴瓦润滑结构决定了机组润滑油的出口是一个不稳定的流体介质，而且绝大部分电厂据说是根据安全的考虑都将润滑油流量开关安装在润滑油的出口处，根据上述对这两种流量开关优缺点的分析，我们知道这就导致了这两种流量开关测量不稳定的现象。针对贯流式机组润滑油流量开关安装在轴承润滑油出口处这个情况，此处要想获得一个稳定的润滑油流量信号，对这两种流量开关本身而言是一个无法克服的困难，虽然这种安装方式从原理上和现实上保证了机组轴瓦的运行安全，但它却牺牲了机组运行的稳定性和经济性。我认为这种设计思想太过于理想化，而是一种缺乏现场实际运行经验的表现。

根据前面的分析，我们看到目前这种困境的核心是流体介质的流速不稳，介质存在紊流现象。如果要解决就要从产生这个问题的根本原因上去寻找解决办法。但是贯流式机组轴瓦的润滑结构已经决定了这个形式，如果要去改造贯流式机组轴瓦的润滑结构显然不太现实，但在电厂的现实工作中又要求流量的信号稳定，怎么办？那我们只有绕开这个拦路虎，从别的方面来考虑这个问题的解决方案。

一是采用电子化的方法，结合两种流量开关原理优缺点，从电气方面另辟蹊径。用档板式流量开关加装取流量均值的方法来解决润滑油流速不稳的问题，从而取得相应稳定的测量信号，且要求取均值的时间可以根据现场的需要进行人工设定，这样既保证了流量信号的稳定，又保证了轴瓦润滑的安全性。

二是流量开关不变，在轴瓦润滑油管和出口处加装油流的缓冲装置，比如一个小型的油箱或者是将管径变大然后再变回原管道的管径，然后将流量开关安装在变径管道后方一定距离的原管道上，使轴瓦润滑油流量开关能稳定的流出。当然现场使用这种方法时，要对加装的变径管或者小储油箱的尺寸进行必要的核算才行，太大不安全，太小起不到作用。这样也能解决润滑油流速不稳的问题。

三是如果机械档板式流量开关安装在机组润滑油进口处，也能稳定的进行润滑油流量的测量，保持一个稳定的润滑油流量信号。但是对这个问题贯流式电厂有不同的看法，他们认为安装在润滑油流量进口处，存在烧瓦的安全风险。原因是润滑油泵供油，流量开信号稳定，但在流量开关靠近轴瓦（远离油泵）的位置上出现管路跑油时，轴瓦无油了，但流量开关的信号还是稳定的，这样会造成机组轴瓦的烧损。这样考虑是有一定道理的，但是我认为如果加强电厂的生产管理工作，也能避免这种情况。所以我个人建议，如果在无新元件使用和没有改造可能，出口处流量开关信号不稳，又经常造成事故停机的情况下可以考虑将润滑油流量开关安装在轴瓦润滑油的进口处。其实我们想想，就算装在出口处安全是安全了，但流量开关工作异常时，是否也存在轴瓦烧损的可能呢？自动化元件不能绝对保证100%的安全，需要电厂同时加强生产方面的管理，双管齐下才能保证一个良好的安全生产局面。

4 使用建议

（1）对于贯流式机组建议采用机械档板式流量开关，严格按产品要求进行安装，且可以考虑机组润滑油进口处的安装位置并辅以完善的管理手段确保机组轴瓦运行的安全。

（2）安装在润滑油出口处的机械档板式流量开关考虑上述的改造意见。建议开发以机械档板式流量开关为基础的均值式流量开关。

（3）设计部门在设计时也要考虑机组投运后润滑油流量开关测量的困难。把困难解决在设计阶段和机组制造出厂之前。可考虑加装缓冲装置的方法。

（4）设计部门在设计时要充分考虑现场的运行实际情况，综合考虑机组的运行安全、实施的可能性、维护的方便性、机组的经济运行等多种因素，从而采取最优的设计方式，而不能只是理论上的设计。

以上的浅见和不成熟的建议，希望对电厂特别是贯流式水电厂的润滑油流量测量方面，以及相关的设计人员有所帮助，希望在以后新投运的贯流式机组上再也不存在轴承润滑油流量测量不稳的困难。

TV743

B

1672-5387（2016）07-0072-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.07.024

2016-04-07

郑国晨（1975-），男，电气工程师，从事水电站自动化技术管理工作。