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灯泡贯流式机组油系统中金属管浮子流量计应用探索

来源:上海上仪股份公司作者:上海上仪股份公司网址:http://www.shsaic.net

灯泡贯流式机组轴承冷却油为外循环模式,该系统中大多设计有玻璃转子流量计,自机组投运后,多次发生玻璃转子流量计漏油故障,给电站带来极大的安全隐患和经济损失。上海上仪股份公司主要以流量计漏油故障处理实例,在玻璃转子流流量计结构、材质、安装使用环境等方面进行分析,提出相关整改建议,对电站油系统中流量计应用进行探讨。


1 概述

电站单机容量为 10. 42MW,在灯泡贯流式机组中属中小型,机组中心高程为 EL22. 3m,低位油箱布置于EL13. 7m 层,高位油箱布置于 EL44. 7m 层,玻璃转子流量计布置于 EL30. 0m 层。机组试运行及投运期间,玻璃转子流量计多次发生连接法兰渗油、玻璃管破裂现象,经过几年来的机组检修维护处理,流量计渗油漏油问题依然存在,非常后经过相关数据分析和市场调研,采用金属流量计对其进行了替换,此问题得到解决。


2 原用玻璃转子流量计介绍

按图纸设计要求,采用 LZB-50、80 型玻璃转子流量计。其设备构造主要由玻璃锥管、包塑浮子、衬套、上下基座、上下止档、支承板、前后罩支板、密封圈及密封圈隔膜等组成。


工作原理: 流体自下而上流经锥管时,流体动能在浮子上产生的升力和流体的浮力使浮子上升,当升力与浮力之和等于浮子自身重力时,浮子处于平衡,稳定在某一高度位置上,锥管上的刻度指示流体的流量值。


3 故障原因分析

3. 1 故障介绍

润滑油系统运行过程中,玻璃转子流量计玻璃锥管意外破裂,造成大量漏油; 润滑油系统运行过程中,玻璃转子流量计密封圈因各种原因产生异常松动或老化,造成不同程度的渗油现象。


自电站 4 台机组投运以来,已多次发生玻璃转子流量计玻璃锥管破裂,造成大量漏油。电站首批安装投入使用的玻璃转子流量计( 主要用于贯流式机组正推力瓦、反推力瓦、径向轴承、水导轴承供油,每台机 4 个,电站 4 台机组共 16 个) ,目前仅有一个还可投入使用,其余流量计均已更换且再次出现不同层次的问题。


3. 2 问题原因分析

3. 2. 1 玻璃锥管破裂原因

(1) 材质方面。玻璃属于脆性断裂,断裂前没有明显的拉伸变形。一般玻璃在安装时候会预留一定膨胀空间,否则极易因热胀冷缩产生破裂。而按照玻璃转子流量计结构,玻璃锥管在出厂时,由前后罩支板和上下基座螺栓配合锁紧固定,无任何热胀准缩空间,而机组长期停运后,一般开机前提前将润滑油系统投入,对油进行循环检查,检查合格后进行开机相关工作,在机组开机时,各轴瓦的瓦温会逐渐上升,直至达到机组正常瓦温,而在这整个温升的过程中,玻璃锥管是否会因内外温度不一致,产生热胀冷缩造成破裂值得考虑。


(2) 耐压方面。LZB-50 型玻璃转子流量计额定耐压为 0. 6MPa,LZB-80 型玻璃转子流量计额定耐压为 0.4MPa。电站 EL13. 7m 层低位油箱油泵出口压力 经 泄 压 后 调 整 为 0. 4 ~ 0. 45MPa ( 设 计 为0. 8MPa) ,润滑油由 EL13. 7m 层低位油箱润滑油泵增压后,润滑油由低位油箱通过系统管路供至44. 7m 层高位油箱,途中在EL30. 0m 层设有三通管路,另一路则直接供油到机组各轴承润滑系统。因系统管路沿途未设计压力表,所以在系统运行时,玻璃转子流量计所承受压力无法确定,是否存在压力过大直接造成玻璃锥管破裂值得思考。如在EL30. 0m层不布置三通,轴承供油管直接从高位油箱处开孔取油,因高位油箱设置有油呼吸器,故轴承供油管路应可定义自流供油,是否可以起到减少系统管路的供油压力值得考虑。


3. 2. 2 密封渗油原因

密封布置于玻璃锥管的头尾侧端头和头尾侧周向共 4 处,对玻璃锥管进行密封。从结构可以看出,玻璃锥管和上下基座无任何固定组合,密封是否严实直接取决于上下基座安装与前后罩支架的配合。而在我们的安装或者检修过程中,如在设备与管路法兰连接时,上下法兰的对齐情况、管路与设备组合尺寸偏差、组合螺栓的拧紧程度,将直接影响玻璃转子流量计的密封性能。同时在机组运行时,系统管路会随机组产生微量震动,而此处管路在设计时无任何减震措施,如在玻璃转子流量计两端增加软连接,是否会起到一定的减震作用,以减少密封的受力情况。


4 改造相关建议

据同类型电站小璇电站工作人员介绍,小璇电站至投运以来,玻璃转子流量计使用情况较好。随即本站进行了相关采购安装,在安装中,发现该厂所生产的 LZB-80 型玻璃转子流量计法兰尺寸偏小,无法与本站现有管路及阀门装配。经与厂家联系,得知其生产的流量计所用法兰为 0. 6MPa 等级法兰,而本站所用法兰、阀门均为 1. 6Pa 耐压等级,如要更换,必须一起更换管路法兰和对应阀门,而在系统中使用 0. 6 MPa 等级的阀门又将成为一处重要隐患。


基于上述分析,如果更改管路取油口(需在EL30. m 层和 EL44. 7m 高位油箱布置供油管路) 、增加软连接( 需在供油主管、支管共计 5 处增加软连接) 等,均需对系统管路进行大改,且玻璃转子流量计本身材质问题也很多,一旦改造完成之后仍因温度变化等原因再改造导致破裂发生,将得不偿失。经市场调查,发现一种金属管浮子流量计可以替代玻璃转子流量计。金属管浮子流量计主要有 2部分组成: 传感器和指示器。传感器主要有法兰、测量管、锥管、浮子和上下导向器组成; 指示器主要有磁耦合系统、电远传系统、指示盘、指针和壳体组成。


其工作原理为: 浮子内嵌一根磁钢,指示器中有磁耦合系统与之形成磁关联,池浮子在测量管中上下移动时,指示器中的磁耦合系统会带动指针移动。利用磁传感器检测并转换成电信号,经电路板处理后显示瞬时和累计流量,指针在指示盘上指示瞬时流量。


5 改造方案及分析

(1) 设备选型。据与金属管流量计厂家联系,金属管流量计 DN50 型耐压为 4. 0MPa;DN80 型为1. 6MPa,满足系统要求。


(2) 材质对比。金属管流量计通体为不锈钢结构,可与管路法兰直接组合装配,避免了玻璃转子流量计温度变化破裂的可能。


(3) 密封对比。金属管流量计内部无其他密封结构,解决了玻璃转子流量计内部密封渗油问题。


(4) 尺寸匹配。其配套的法兰尺寸与本站现用1. 6MPa 等级法兰尺寸相同,满足安装要求。设备总体高度为250mm,相比之前流量计( 高度 500 ~ 650mm) 节约空间。


(5) 设备安装。金属管流量计自带仪表一个,安装时需保持仪表朝向相同,需对管路法兰及阀门法兰进行配割调整,安装更换工作建议在机组年度检修时实施。


(6) 功能选用。金属管流量计工作电压可选用12 ~ 36VDC 4 ~ 20mA 两张制、220VAC 50Hz 交流供电、电池供电。考虑该流量计仅为现地检查流量所用,该系统其他位置布置有流量开关、压力变送器等原件,拟暂不使用其远程输出信号功能,为 此,建议使用电池供电( 厂家介绍单组电池可用1a) ,定期更换电池即可。


6 结语

(1) 就玻璃转子流量计而言,其绝大部分仅适用于水、气介质系统,主要起到观测、流量调整作用,但受其本身结构和材质约束,其抗压性着实较差,安装尺寸及工艺较为苛刻( 曾出现正常拆装玻璃管意外破裂现象) ,上海上仪股份公司使用在电站带压的油系统是否适合值得深思。


(2) 玻璃转子流量计与金属流量计二者对比,金属管流量计优点主要是在结构材质及抗压方面,其各项参数指标完全能够胜任电站润滑油系统的各项需求。唯一不足就是金属管流量计不能实现肉眼观测油色功能,而这一不足可在低位油箱、高位油箱布置油杯给予解决。