水电站调速器油压装置进气问题浅析

蔺峰

摘 要：水电站调速器主要用于调节机组转速、调整机组负荷和机组开、停机，其中油压装置系统是调速器的重要组成部分，用于提供机组调节所需高压透平油，但如果油压装置系统设备及管路内部进入气体，将会对调速系统正常运行产生不良影响。本文以向家坝电站调速系统所用设备为载体，着重分析气体对油泵、过滤器、油泵加卸载阀运行的影响及相应解决措施，可供参考。

关键词：油泵进气；过滤器；故障现象

中图分类号：TV734.4 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0054-02

1 油泵进气

1.1 调速系统油泵结构特点

油压装置所用油泵一般采用螺杆泵，向家坝电站所用油泵为三螺杆泵，螺杆泵为容积式转子泵。其依靠由螺杆和衬套形成的密封腔的容积变化来吸入和排出液体的，优点主要包括结构紧凑、油泵效率高、油液流量大、压力脉动小、维护方便等。油泵轴承采用自润滑和自动冷却形式，油泵卸载时要求油泵具有一定的卸载压力，保证轴承的润滑和冷却效果。

1.2 油泵内气体的危害

油泵检修或新油泵安装完成后，油泵内长期存在大量空气，根据三螺杆泵的结构特点，气体将使螺杆间无油液隔离，螺杆直接接触，导致螺杆磨损并使油泵产生巨大噪音和振动。油泵端部轴承因无法及时获得透平油的润滑和冷却，导致轴承磨损或烧毁，对油泵运行安全造成极大影响。

1.3 油泵内部气体消除措施

（1）新油泵安装完成或排油检修后手动转动油泵进行充油，排除泵内空气；

（2）保证透平油液位高于油泵吸油口液位，防止油泵吸入空氣；

（3）保证油泵进口过滤器流量满足要求，滤芯无堵塞；

（4）确保油泵卸载时出口压力>0.3MPa，保证轴承润滑和冷却。

2 油泵出口过滤器进气

向家坝电站油泵出口过滤器采用互为备用的双筒过滤器，过滤器滤芯精度20μm，滤芯采用磷酸盐脂材质的褶皱结构，表面分布直径20μm左右的小孔。油泵运行过程中，透平油从滤芯外围通过滤芯后流出过滤器，完成对透平油的过滤。

油泵出口滤芯在年度检修中或过滤器发出差压报警信号后会进行更换，更换后手动转动油泵对过滤器进行充油排气，过滤器内大部分空气将被排除，然而尽管经过充分的排气操作，在低压情况下仍能听见无规律的气泡撞击过滤器壳体的声音，且声音主要集中在过滤器中、上部分[1]。

经过对滤芯结构的分析，滤芯内存在许多过滤小孔，在新滤芯放入后，透平油将很快填满整个滤芯，但在滤材表面及过滤孔周围将会聚集部分气泡，这些气泡在滤芯首次运行中会随着油液流动动而被带走，但仍有极少量气泡留在过滤器内。进出油管位于过滤器中下部，残留的气泡很容易聚集到过滤器顶部并在此区域内旋转、撞击，很难排出过滤器，因此这些残留的气泡需要较长的时间才能溶解在油液中被带走。

为了更好地减小或消除气泡导致的过滤器异响，在安将新滤芯时，检查过滤器筒体内有无杂质残留，将滤芯放入装有透平油的过滤器中，来回摇晃滤芯，直至滤芯内无气泡溢出为止，回装过器滤端盖并打开排气孔，手动转动油泵排除过滤器筒体内气体，经过上述步骤，过滤器产生异响的可能性将大幅降低或消除。

3 油泵加卸载阀进气

3.1 加卸载阀的作用

油泵频繁启停会降低油泵寿命，调速系统每分钟用油量<油泵加载量，因此不需要油泵持续加载，为了在机组运行期间保持油泵持续运行，且又不会使系统超压，调速系统设计采用油泵加卸载阀来控制油泵加载时机。

3.2 工作原理

向家坝电站调速器油泵加卸载阀采用插装阀结构，如图1所示，组合阀出油口与系统管路相联，机组正常运行过程中，出油口压力为系统正常工作压力，加载活塞后端压力和出油口压力相同。油泵卸载时，卸载活塞后端无压，透平油从进油口进入顶开卸载活塞并通过回油口回到集油槽；当油泵加载时，卸载活塞后端与进油口连通，由于活塞前后端存在面积差，使卸载活塞关闭，当进油口压力足够大时，加载活塞被顶开，透平油通过出油口进入系统管路，为系统补充压力油。

3.3 故障现象

向家坝电站部分机组加卸载阀在长时间（约7d）停机后首次启泵时，卸载状态下进油口管路存在较大振动和有规律的异响，振动频律约100次/min。油泵加载后，管路振动消失，油泵再次卸载时，管路同样无振动和异响，故障现象消失。

3.4 原因分析

（1）经检查，加卸载阀本体无明显振动，内部无明显异响，与进油管另一端相联的油泵出口过滤器也无振动和异响，油泵无振动和异响；

（2）机组正常运行时，加载活塞后端压力等于系统压力（约6.1MPa），因此组合阀卸载状态下，加载活塞不会来回往复动作；

（3）油泵卸载活塞与衬套之间采用多道减压槽密封，在配合间隙过大的情况下存在卸载阀后端透平油泄漏过快的可能；

（4）油泵长时间停止运行，卸载阀后端活塞腔透平油已漏完，后端及控制管路内将全部充满空气。在油泵首次运行时，卸载阀后腔因油泵出口压力过低（约为0.1MPa）导致空气无法排出，透平油通过卸载阀时，卸载活塞被压缩；当活塞开度增大，压力减小后，活塞在空气的作用力下回弹，撞击活塞衬套。如此往复，使透平油压力波动，导致管路产生振动和异响。在油泵加载时，压力油进入卸载阀活塞后端，空气被挤出活塞腔，当再次卸载时，活塞腔后端充满压力油。因此当油泵再次卸载时，由于活塞腔无空气，卸载阀不会来回动作，管路异响消除[2]。

3.5 造成的影响

（1）卸载阀活塞反复撞击衬套会造成活塞或衬套损坏，在油泵加载时，卸载阀封闭不严而导致油泵无法成功加载。

（2）加卸载阀进油管振动过大会损坏法兰密封，导致法兰漏油，同时长期振动会导致管路焊缝疲劳，容易产生裂纹，危及系统安全。

3.6 缺陷处理方法

（1）更换卸载阀活塞及衬套。卸载阀后端带气的根本原因是后端透平油泄漏，而泄漏途径为卸载阀间隙密封处，因此更换为间隙更小的卸载阀组套，可以明显延长透平油泄漏时间。

（2）控制启泵间隙时间。根据卸载阀后端渗漏油速度合理确定油泵启动间隙时间，确保卸载阀后端透平油不泄漏。

（3）油泵启动运行后，直接进行加载，再卸载，反复2～3次，让卸载阀后端充满油，缩短油泵卸载时间，保护出口管路。

4 结束语

综上所述，调速系统进气对系统安全运行将造成许多不利影响，气体的高压缩特性将使系统各部件无法正常运行，在生产实践中，需采取各种方法，尽可能避免系统带气运行。

参考文献

[1]谭中美，杨维平，李士哲.水电厂调速器油压装置报警逻辑完善[J].自动化应用，2017（02）：75～76+89.

[2]郭 磊.水电站调速器油压系统改造方案研究[J].南昌工程学院学报，2014，33（06）：34～37.

收稿日期：2018-3-13

作者简介：蔺 峰（1986-），男，四川乐山人，工程师，本科，从事检修维护工作。