--第七章-EH供油系统

第七章EH供油系统Chapter7supplyingoilsystem黄庆宏•EH—高压抗燃油•EH油系统的作用是提供高压抗燃油，并由它来驱动伺服执行机构。•EH油系统(如图7-1所示)自安装在座架上的不锈钢油箱有关的管道、蓄能器控制件叶片泵电动机、滤油器以及热交换器等组成。这些部件组成重复的两套供油系统，当一套投入运行时，另一套即可作为备用，如果需要即可自动投入。当汽轮机正常运行时，一台油泵足以满足系统所需的用油量。图7-1EH供油系统工作原理图•1-油箱；2-滤网；3-EH油泵；4-压力开关；5-压差开关；6-逆止阀；7-卸荷阀；8-截止阀；9-溢流阀；10、11-截止阀；12-蓄能器；13、14-压力开关；15-压力变换器；16-节流孔；17-压力开关；18-电磁阀；19-手动常闭阀；20-滤网；21、22-蓄能器；23-压力开关；24-热电偶；25-滤网；26-冷油器；27-换向阀；28-逆止阀；29-三通阀；30、31-热电偶；32-溢控开关•系统工作时，自交流电动机驱动高压叶片泵。油箱中的抗燃油通过油泵入口的滤网被吸入油泵。油泵输出的抗燃油经过EH控制单元中滤油器、卸荷阀、逆止阀和过压保护阀，进入高压集管和蓄能器，建立起系统需要的油压。高压叶片泵•当油压达到14.484MPa时，卸荷阀动作，切断油泵出口与高压油集管的联系，将油泵的出口油直接送回油箱。此时，油泵在卸荷(无负荷)状态下工作，EH系统的油压由蓄能器维持。•在运行中，伺服机构和系统中其他部件的间隙油使EH系统内的油压逐渐降低，当高压集管的油压降至12.42MPs时，卸荷阀复位，高压油泵的出油重又供向EH系统。高压油泵就这样在承载和卸荷的交变工况下运行，使能量的消耗量和油温的升高量减少。因而可以增加油泵的工作效率和延长油泵的寿命。油压交变变化回油•回油箱的抗燃油由方向控制阀导流，经进一组滤油器和冷油器流回油箱。抗燃油的回油管是压力回油管，回油管中的压力靠低压蓄能器维持。•正常运行时，油压自卸荷阀控制维持在12.420～14.484MPa范围内。当油泵在卸荷状态下工作时，位于卸荷阀和高压集管之间的逆止阀可防止抗燃油从EH油系统通过卸荷阀反流进入油箱。运行和备用的两套装置有一个共同的过压保护阀(溢流阀)，用以防止EH油系统油压过高，当压力达到15.86～16.21MPa时，过压阀动作，将油泵出口油直接进回油箱。卸荷阀溢流阀•在高压集管上装有压力开关，用于自动启动备用油泵和对油压偏离正常值进行报警。•另外，在冷油器出水管道上装有温度控制器，通过调节冷却水量来控制油箱的温度。油箱自部还装有温度测点和油位计，在油温过高和非正常油位时报警。压力开关温度控制器•为了提高控制系统的动态响应品质，带有电液调节系统的机组普遍采用了抗燃油作为动力油(三菱生产的350MW机组没有采用抗燃油系统)。抗燃油是一种三芳基磷酸酯的合成油，它具有良好的润滑性能，抗燃性能和流体稳定性，自燃点在360℃以上。第一节抗燃油•有3个原因：•(1)大型机组供油动机用的动力油和供轴承用的润滑油压力相差越来越大。大型中间再热机组对调节系统的动态特性要求越来越高。一、EH油系统与润滑供油系统分离的原因•特别是当电网发生故障汽轮机甩去全负荷时，要求汽轮机转速飞升不能超过3330r/min(11%n0)。对于数字式电液调节系统(DEH)来说，控制器电子元件的时间常数一般都很小，如果唯有作为执行机构的油动机时间常数很大，也会影响其动态特性。减少油动机时间常数•所以用提高油动机中油的压力来缩小油动机尺寸，减少油动机时间常数是一个非常有效的办法，通常要求油动机关闭时间0.15s，延迟时间为0.1s。•但是随着压力提高到13.7MPa左右，各部件的结构设计就需要有一系列的相应措施，而汽轮机的润滑油系统采用原来的透平油作为润滑仍是极为适宜的，它的压力不高。这样EH供油系统的压力与润滑油系统的压力之差就很大，故应独立供油。•(2)动力油系统与润滑油系统的介质不同。当动力油压力提高后。如仍采用透平油作为动力油，则极易引起火灾。火灾的产生往往是由于高压油管破裂，喷油所引起。•当汽轮机甩全负荷时，油动机活塞将迅速关闭到底座，形成巨大的冲击力。虽然油动机活塞与底坐之间会形成“油枕”，但冲击力仍然是很大的。•油动机关闭时间越短，冲击力越大，以致造成高压油管的破裂喷油。•为此，采用磷酸脂抗燃油代替透平油，可有效地避免火灾。•由于润滑油系统相当庞大，加上抗燃油价格昂贵。因此，润滑介质采用透平油比较适宜，相应地节省了抗燃油费用。•(3)动力用油和润滑用油对清洁度要求不同。由于动力油压力高，故各部件间的间隙更小，而且电液伺服阀等部件要求的高压抗燃油应具有很高的清洁度，为此应采用密闭的动力油系统。•另外，抗燃油还存在某些毒性，不宜吸入口腔，而且还有对油漆等的溶解性和对非金属材料的不适应性，也需要密闭循环。•只要在安装时严格清洗管道，在运行中及时检查及调整，就能较好地保持所要求的清洁度。•而润滑油对清洁度的要求不像动力用油那样严格，它的系统又大。流经轴承等处难以做到密闭流动，甚至还有蒸汽及水漏入，需在运行中不断进行油净化处理，以保持长期安全运行。•因此润滑油系统难于做到密闭循环。二、抗燃油的性能•为了保证电液控制系统的性能完好，在任何时候都应保持抗燃油油质良好，使其物理和化学性能都应符合规定。推荐的抗燃油的物理化学性能见表7-1。表7-1抗燃油物理化学性质•油箱是EH油系统中的最重要设备之一。国产引进型300MW机组的EH油箱，容量为757L，能保证系统全部设备运行所需的总油量。•第二节EH抗绣弛系统中的主要设备一、油葙油箱•由于抗燃油有一定的腐蚀性，油箱用不锈钢板制成。•油箱顶部装有浸入式加热器、控制单元组件、各种监视仪表和维修人孔等，油箱底部有一个手动泄放阀，油箱上还装有加油组件以及供油质监督取样的取样阀。•整个结构布置紧凑、工作可靠、检修方便。•四个装有磁棒的空心不锈钢杆全部浸泡在油中作为磁性过滤器，以吸附油中可能带有的导磁性杂质。它们必须定期清洗，每个不锈钢杆及磁芯可以单独拆出进行清洗。因此清洗工作可轮换进行。磁性过滤器•油箱除有就地的指示式油位计外，还设有两个浮子式油位继电器，在油位改变时，它们推动限位开关动作。其中一个用于低油位报警和低油位遮断停机，另一个则用于高油位报警和高油位遮断停机(如图7-2所示)。图7-2EH油箱油位•EH油箱的油位，标志着油箱储油的多少。•１)当油位低于430mm时，油箱内加热器将露出液面，此时投加热器会使加热器烧坏，故在此液位时不能投加热器。•2)当液位低于200mm时，油泵吸入滤网将露出液面，泵将空气吸入而产生气蚀，使系统压力不稳定或建立不起压力，造成EH油压低跳闸，故在此油位时，系统不能工作。•油箱油温由指针式温度计和温度控制继电器控制。由于当油的黏度较大时，将不利于泵的吸入与启动，故要求EH油系统不能在低于21.1℃的情况下长期运行，而且不得在低于10℃的情况下运行，为此在油箱内装有3个电加热器，在油温低于21.1℃时对油进行预热。而在油温升高到57℃～60℃时，温控继电器动作，发出报警信号或通过冷油器循环冷却水出口的温度调节阀调节冷油器的冷却水量，保持系统在正常油温范围运行。•国产引进型300MW机组EH油系统的压力抗燃油由交流电动机驱动的高压叶片泵提供。系统中装有两台相同的油泵，其出口流量为68L/min，设计排油压力为15MPa。两台泵并联装在油箱的下方，以保证在正吸入压头下工作。二、高压油泵高压叶片泵•两台油泵的进口共用一个安装在油箱内的吸油滤网，滤网由140μm的金属丝网构成，能很方便地由油箱顶部的人孔拆出进行维修，而不影响其他相邻部件的正常工作。吸油滤网•每台油泵输油到高压油集管的油路系统完全相同，并且相互独立。正常运行时，一台油泵的出油就能满足整个EH油系统的运行需要，故两台油泵互为备用。特殊情况下两台泵也可以同时运行。•如图7-1所示，两个压力开关4，分别监视两个油泵的出口压力。•另一个压力开关17可感受到油系统的压力过低信号，开关调整到当压力低至10.2～10.9MPa时，触点闭合，并启动备用泵。压力开关•电磁阀18装在油泵压力开关17邻近油路上，这样就可以对压力开关17进行调整及对备用油泵启动开关进行遥控试验。电磁阀在正常运行时是不通油的，只有电磁阀动作后可通油，使高压工作油路的油泄回油箱，这时油路失压。•随着压力的降低，备用油泵压力开关就使油泵启动。此电磁阀以及压力开关与高压油母管之间用节流孔16隔开。因此试验时，母管压力不会受影响，油泵启动开关的动作可以通过手动常闭阀19来进行试验，此常闭阀是装在油箱顶部靠近控制块的地方。•油泵启动后不会自动停运，必须操作相应控制开关手动停泵。该控制开关也是一个三位开关。停泵以后，从断开位置释放开关时，开关靠着弹簧力回到自动位置，此时泵被置于压力继电器的控制之下。为了保证系统的连续运行和提高系统的可靠性，正常运行时，备用泵的控制开关必须保持在自动位置。•美国GE公司的350MW机组采用了柱塞泵作为高压油泵。一般，进口机组的EH油系统工作压力均在10MPa以上，我国东方汽轮机厂生产的300MW机组的EH油系统工作压力为4MPa。•EH油箱上的控制块组件由两个卸荷阀、两个逆止阀、一个溢流阀(过压保护阀)、截止阀和四个金属过滤器等组成，安装在EH油箱顶盖上(如图7-3所示)。三、油箱控制块组件图7-3油箱控制块组件•1.滤芯式过滤器•从高压油泵的来油首先经过控制块中具有10μm金属丝网的滤芯式过滤器。对应每台油泵的出口，有两个过滤器，如图7-1所示。这4个过滤器分开安装，可以取出清洗并再次使用。滤芯式过滤器•为了判断滤网是否为污物堵塞，在两台油泵出口过滤器上都装有压差开关，用于感受过滤器进出口侧的压差。当过滤器进出口两侧压差达0.6898MPa时，压差开关引起音响警报，过滤器被堵，需要进行清洗或调换滤网。•高压油泵的来油经过滤网后流入卸荷阀(也称压力控制阀)，如图7-4所示。卸荷阀用于控制系统中的压力，它的动作压力由调整旋钮12调整锥形弹簧9的预紧力来整定。2.卸荷阀图7-4卸荷阀1-带阀弹簧；2-阀体，3-套筒，4-控制柱塞，5-控制滑块6-控制座；7-钢球；8-球座；9-锥形弹簧．10-密封活塞．11-O形密封圈；12-调整旋钮，13-控制滑阀；14、15-节流孔•系统高压油集管的油压引入卸荷阀并作用在控制柱塞4的左端。当集管压力低于14.484MPa且控制滑阀13处于关闭位置时，弹簧9将柱塞4推在左侧，钢球7堵住控制座6的通油口。控制滑阀13内腔的油不能排出，在弹簧1的作用下，控制滑阀13被顶在下方堵死套筒3的泄油窗口，此时卸荷阀处于关闭状态，油泵来油全部进入高压油集管。•当集管中油压达14.484MPa时，柱塞克服锥形弹簧力右移，将钢球7和球座8右推，控制滑阀13内腔压力通过节流孔14，经锥形弹簧泄油孔排至油箱，此时控制滑阀13内腔压力降低，作用在其下部的油泵出口油压作用力克服弹簧1和滑阀内腔油压作用力后使滑阀上移，打开套筒泄油窗口，将油泵来油直接送回油箱，卸荷阀处于排油状态。卸荷阀•由于油箱内油压很低，故卸荷阀处于排油状态时，高压油泵负载最轻，功耗最小，发热效应减小，有益于延长泵的使用寿命。系统中若无卸荷阀，则EH油泵将不断地向系统供油，而系统在某一段时间内不需供油时，多余的油就得不断地经溢流阀流回油箱，这样不仅增加了功率损失，而且使油温升高，对油泵的寿命及工作效率都将产生影响。卸荷阀•在排油状态下，球座8的左侧有压力油作用，产生一个附加的向右的油压力，这个力使锥形弹簧9在集管压力略有降低时不能推动球座。只有在集管压力降低到12.415MPa时，弹簧9才克服集管油压通过柱塞4作用在钢球上的力和球座两侧差压作用，将钢球7推向左侧堵住控制座6上油口。此时，通过节流孔15、14的油不能流出，使控制滑阀13内腔压力逐渐恢复到油泵出口压力，将滑阀推向关闭排油窗口的位置，油泵来油重又进入高压油集管，卸荷阀复位。•卸荷阀的排油和复位