发电厂小机油系统加装蓄能器可行性分析

蒋保光

摘要：发电厂汽轮机组的运行过程中，小机的运行状况直接影响主机能否安全稳定运行，而油系统又是小机运行的核心部分，本文分析了小机油系统存在的安全隐患，并提出的解决方案并进行现场实施验证，实际解决了此类问题。对类似的问题起到了借鉴作用。

关键词：油系统；蓄能器；可行性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.120

1存在的问题

该厂300MW机组为上汽厂首批国产300MW机组，给水泵汽轮机油系统由上汽厂设计供货。每台给水泵汽轮机油系统设计两台主油泵，一台交流油泵和一台直流油泵，为给水泵汽轮机润滑油系统和调速油系统供油。该厂后续对给水泵汽轮机调速油系统进行了改造，保留原危急保安器的基础上，将汽门油动机全部改造为抗燃油系统油动机，新增如下部套：复位遮断喷油阀组件、隔膜阀、调节阀油动机、主汽阀油动机、高低压蓄能器。改造后的给水泵汽轮机调速系统从汽轮机EH调速系统压力母管引入压力油进行控制。改造后给水泵汽轮机调节保安油路系统图见附图1。

近期该厂2台汽动给水泵组并列运行时，一台给水泵汽轮机润滑油主油泵因故障跳泵，虽然该给水泵润滑油备用主油泵启动正常，但泵出口压力母管压力下降迅速（图中红线位置），在备用主油泵启动过程中，低压安全油（LPT）压力迅速降低，隔膜阀动作，造成高压安全油（HPT）失压，给水泵汽轮机跳机。

2分析原因

给水泵汽轮机因油压跳闸原因有两个：一是润滑油压低于跳闸值，一是低压安全油压低于保护动作值。经现场了解情况：（1）从主泵停止运行到备用泵投运、且压力恢复需要5～6s。（2）连锁过程中，低压安全油压（LPT）在5s内降到隔膜阀动作值以下，甚至触发压力开关动作，而此时给水泵汽轮机已因高压安全油（HPT）失压跳闸。

通过上述情况可见，当运行主泵故障停运、备用泵投入，系统压力会产生波动，且系统压力恢复时间较长。主要原因为：泵动态响应慢，从给出启动信号，到泵出力正常的启动时间过长，泵出口压力母管内油液无法及时补充，从而造成给水泵汽轮机低压安全油压（LPT）低跳闸。

3采取的措施

上述情况的根源在于：主泵动态响应太慢，从开启到运行正常，耗时太长。从而造成泵出口压力油母管压力波动。

解决该问题的方案有很多，核心为：保证泵切换期间系统内的油液补充，从而消除压降。可以更换主泵、功率更大的电机以加快响应速度；也可增设容积泵，在LPT压力降低至警戒值时便启动，压力恢复正常停止，以保证泵切换过程中压力平稳的过渡；还可通过增加辅助动力源（蓄能器）作为泵切换过程中油液补充来源。

针对大流量的泵及更大负载的电机，响应速度提升能力有限；增设容积泵施工操作过于繁琐，另增加系统的复杂程度，维护量、可靠性上值得商榷。

综合对比几种方案的成本、施工、风险等因素，最经济、合理的方案应当为增加作为辅助动力源使用的蓄能器。该方案无需新设动力源，不对控制系统产生任何影响，工作稳定，使用周期长，维护量小，现场维护人员极为熟悉，且现场施工工作量较小，费用较低。

当泵因故障联动、进行联动试验时，蓄能器补充油液至泵出口压力母管，弥补泵的流量不足，升压缓慢等泵自身特性问题，从而解决因主泵响应时间长等原因造成的压降，避免因润滑油压力低保护，或安全油压力低保护动作跳闸。

4可行性

甲、乙小机油系统各加1组蓄能器，每个蓄能器罐均有单独的板式球阀控制进油、排油，并配有压力表组件，以便日常判断蓄能器工作状况，以及隔离维护工作。

由于润滑油系统压力低，蓄能器排出液体时的压差很小，所以不能采用标准蓄能器。要特殊设计蓄能器的菇状阀，及蓄能器模块上的元件、管路均应采用大口径，并尽量减少弯道，以降低管路损失，使得蓄能器罐可以适应低压高流工作状况，从而保证蓄能器在短时间、大流量、低压差的工况下正常工作。

当主油泵因故障联动或主油泵进行定期切换时，蓄能器补充油液至主油泵出口壓力母管，弥补泵的流量不足，升压缓慢等泵自身特性问题，从而解决因主油泵响应时间长等原因造成的压降，避免因润滑油压力低保护或安全油压力低保护动作导致小机跳闸。

该系统改造完成后，进行了多次主油泵跳闸联启的试验，完全满足了改造预期。