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泗陽第二抽水站油壓裝置改造論文
摘 要: 本文介紹了泗陽第二抽水站油壓裝置裝置改造的緣由。采用新型的蓄能式油壓裝置對原有儲能式裝置設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造,簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提高了設(shè)備自動控制的可靠性和工作效率, 改造后的壓力油裝置取得了良好的運(yùn)行效果,為同類泵站技術(shù)改造具有借鑒意義。
關(guān)鍵詞:泵站 油壓裝置 技術(shù)改造
一、引 言
泗陽第二抽水站(下稱泗陽二站)位于江蘇省泗陽縣城東郊,是江蘇省江水北調(diào)第四梯級站,淮水北調(diào)第一梯級站。該站建成于1996年,工程總投資6300萬元�？傃b機(jī)容量5600KW,設(shè)計(jì)流量為66m3/s。裝設(shè)2.8ZLQk-7.0液壓全調(diào)節(jié)軸流泵2臺,單機(jī)流量33 m3/s,配套TDL325/56-40立式同步電機(jī),泵站采用堤身式結(jié)構(gòu),肘形進(jìn)水流道,虹吸式出水流道,真空破壞閥斷流。泗陽二站水泵葉片角度調(diào)節(jié)是壓力油裝置是供給全調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)能量的。在正常運(yùn)行時(shí),又可根據(jù)不同水位,調(diào)節(jié)葉片角度,力爭使機(jī)組在高效區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn);在全調(diào)節(jié)水泵電機(jī)啟動時(shí),可將葉片角度調(diào)節(jié)至負(fù)角度,減少啟動力矩,使電機(jī)易于啟動,便于機(jī)組牽入同步。
二、泗陽二站油壓裝置原有狀況和存在問題
(一)泗陽二站原有的油壓裝置狀況及工作原理
原油壓裝置(見圖1)由回油箱、電機(jī)油泵(工作和備用各一套)壓力油箱及一些管道閥門組成。工作原理:回油箱內(nèi)的清潔透平油→齒輪油泵→連接管、閥門→壓力油箱,壓力油箱的中壓氣由中壓空壓機(jī)→中壓氣罐→連接管、閥門→壓力油箱。在調(diào)節(jié)葉片角度時(shí),貯能罐中的壓力油通過受油器的配壓閥→操作油管→水泵接力器活塞式油缸→通過油缸的力矩機(jī)構(gòu)→葉輪轉(zhuǎn)臂,達(dá)到改變?nèi)~片角度。為保證壓力油的相對穩(wěn)定性,貯能罐壓力油箱內(nèi)經(jīng)常保持1/3容積貯壓力油,2/3壓縮空氣,因壓縮空氣具有彈性,便于貯存壓力能供給調(diào)葉片機(jī)構(gòu)。
(二)存在問題
泗陽二站原油壓裝置管道閘閥密封不嚴(yán),有滲油漏氣現(xiàn)象。在主水泵運(yùn)行時(shí),要保持葉片一定角度不變,需保持壓力油箱的壓力在1.4Mpa~1.8 Mpa之間,保持油壓裝置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的油壓作用在活塞的推力傳遞給葉片,與葉片上的水的推力相平衡,才能保證水泵機(jī)組葉片在一定角度的平衡
圖1 泗陽二站原有油壓裝置示意圖
穩(wěn)定運(yùn)行,而壓力油箱的壓力是由壓力油和壓縮空氣兩部分共同組成,所占體積為油占1/3, 氣占體積2/3,如在運(yùn)行時(shí),在貯能壓力罐向水泵葉調(diào)機(jī)構(gòu)供油過程中,部份氣體因油的夾氣及罐體、管道、閘閥泄漏,造成貯能罐中氣體流失,壓力油箱壓力低于下限值,高壓油泵或中壓空壓機(jī)都可能啟動(都設(shè)定在自動控制位置),造成壓力油和壓縮空氣兩種媒介所占比例不合要求,破壞平衡,為保證貯能罐中的壓力穩(wěn)定,需每隔1小時(shí)左右采用人工進(jìn)行一次放油補(bǔ)氣,必須由運(yùn)行值班人員來頻繁調(diào)節(jié)油氣的比例,無法實(shí)現(xiàn)自動控制,無法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動監(jiān)控,無法實(shí)現(xiàn)泵站管理的現(xiàn)代化的“無人值班,少人值守”的運(yùn)行方式。維護(hù)工作量大;為降低值班人員勞動強(qiáng)度,提高工程管理自動化水平,急需對壓力油裝置進(jìn)行改造。
三、改造目標(biāo)和解決方法
改造的目標(biāo)是,保持壓力油箱壓力在一定范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)油氣兩種介質(zhì)混合所占體積比例符合要求,全部過程采用自動控制,系統(tǒng)密封性好,動作可靠,檢修維護(hù)工作量小,同時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控自動控制,根據(jù)泗陽二站油壓調(diào)節(jié)裝置的實(shí)際情況,經(jīng)過論證,擬采用將原油壓裝置的油罐改造為蓄能器式壓力容器。與傳統(tǒng)的油氣混裝壓力罐不同,油壓裝置的壓力容器采用油氣分離的囊式蓄能器。蓄能器總成與回油箱總成各為一體,油氣之間用密封的氣囊隔開,氣體密封在氣囊內(nèi),從而有效地避免了葉調(diào)過程中油的夾氣分離。同時(shí)由于壓力油與外界空氣不直接接觸,有利于壓力油的穩(wěn)定,不易氧化,補(bǔ)氣可采用常規(guī)氮?dú)馄?進(jìn)行補(bǔ)氣,
四、具體解決辦法
改造后的油壓裝置采用蓄能器式壓力容器。本油壓裝置為分離式,即蓄能器總成與回油箱總成各為一體,型號為YZ-0.8/8-2.5-TS 8NC2,額定壓力為2.5MPa。
油壓裝置中的專用功能閥組采用插裝式組合,即安全閥、電磁卸荷閥組合在一起,形成一個(gè)閥組。該閥組特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏、工作可靠。
新油壓裝置配備兩臺供油油泵,一臺為工作油泵,另一臺為備用油泵,可定期互相切換。油泵采用斷續(xù)運(yùn)行工作方式。為滿足用油裝置的要求,裝有組合閥、濾油器(在線可拆卸,雙向切換)、單向閥、壓力開關(guān)、壓力變送器、磁翻柱液位計(jì)(回油箱)、油混水信號器等。
圖2 泗陽二站改造后油壓裝置SYGZ-0示意圖
主要結(jié)構(gòu)組成
(一)蓄能器總成
蓄能器總成主要是由皮囊式蓄能器、蓄能器專用截止閥等部件組成。皮囊式蓄能器由皮囊將殼體內(nèi)腔分為兩個(gè)部分,囊內(nèi)裝氮?dú)?囊外充液壓油。當(dāng)液壓油充入蓄能器時(shí),充滿設(shè)定壓力氮?dú)獾钠つ揖褪軌鹤冃?氣體體積隨壓力增加而減少,液壓油被逐漸升壓儲存。若液壓系統(tǒng)需要壓力油時(shí),蓄能器將液壓油排出,使系統(tǒng)的能量得以補(bǔ)充。此種蓄能器將油氣相互分離,油液不容易被污染。
8個(gè)蓄能器聯(lián)接在一塊安裝于地面之上,通過管路與回油箱相連。蓄能器的頂部設(shè)有充氣閥,皮囊內(nèi)的氮?dú)獬浞?可通過連接充氣閥的專用充氣工具來實(shí)現(xiàn)。充氣工具上的壓力表,可顯示蓄能器內(nèi)的介質(zhì)壓力,將蓄能器中的油液放掉,即可檢測皮囊內(nèi)的氣體壓力。
(二)回油箱總成
它是由回油箱體、油泵組、組合閥、雙濾油器、磁翻柱液位計(jì)、油混水信號器等部件組成。
1.回油箱體
回油箱體是系統(tǒng)回油的匯集處,也是清潔油的儲存箱。
2.油泵組
本泵組采用的是內(nèi)嚙合齒輪泵和全封閉三相異步電動機(jī)組成。
3.組合閥
本組合閥是由一個(gè)插裝單元及兩個(gè)先導(dǎo)控制閥組成,包括了電磁卸荷閥、安全閥的功能。
組合閥設(shè)三個(gè)油口,進(jìn)油口和油泵出口相連,出油口與雙濾油器進(jìn)口相連,回油口與回油箱相連。
(1)電磁卸荷閥(YV1)
電磁卸荷閥是為油泵作連續(xù)運(yùn)行而設(shè)置的.
當(dāng)系統(tǒng)中的油壓升至工作油壓上限時(shí),壓力變送器發(fā)出信號,電磁卸荷閥線圈勵磁,將CV1控制腔的油排掉,則CV1打開排油,使油泵空載運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)油壓降至工作油壓下限時(shí),壓力變送器發(fā)出信號,電磁卸荷閥線圈失磁而復(fù)位,使CV1關(guān)閉,油泵恢復(fù)向系統(tǒng)供油。
(2)安全閥(YV2)
安全閥是為保證系統(tǒng)油壓不超過允許值而設(shè)置的,以預(yù)防油泵電機(jī)過載及保證系統(tǒng)安全.
當(dāng)壓力開關(guān)或控制系統(tǒng)發(fā)生故障,致使油壓達(dá)到允許的上限值后,油泵仍繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),油壓繼續(xù)升高,當(dāng)作用于先導(dǎo)控制閥YV2的推力大于整定彈簧力時(shí),則YV2動作,將至主閥CV1控制腔的油排掉,在P口壓力作用下, CV1被推開,使油泵輸出的壓力油排至回油箱,而系統(tǒng)的壓力不再升高。
4.頂裝式磁翻柱液位計(jì)
頂裝式磁翻柱液位計(jì)的功用是監(jiān)視回油箱的油位高低。當(dāng)油量不足時(shí),它的低位置接點(diǎn)閉合發(fā)出信號,通知補(bǔ)充油量,避免油泵吸入空氣而損壞。當(dāng)油位到高位置時(shí),它的上限位置接點(diǎn)閉合,發(fā)出油位過高信號。磁翻柱液位計(jì)除裝有兩個(gè)液位開關(guān)外,還可提供標(biāo)準(zhǔn)4~20mA模擬量輸出,可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對回油箱液位的隨時(shí)監(jiān)控。
油箱油位的最低、最高信號油位,可通過調(diào)整液位開關(guān)的位置進(jìn)行限定。
油箱的油位可通過液位信號器指示管觀察到。
5.濾油器
本過濾器由兩只不銹鋼濾芯、一個(gè)切換閥和壓差發(fā)訊器等組成,能使油泵在不停機(jī)狀況下更換濾芯,保證系統(tǒng)正常工作。
在使用過程中,當(dāng)其中一只過濾器濾芯堵塞,壓差達(dá)到0.45MPa時(shí),壓差發(fā)訊器發(fā)出信號,這時(shí),應(yīng)立即手動操作切換閥使過濾器的另一只濾芯投入工作,或切換工作泵,都能更換和清洗濾芯。
6.油混水信號器
油混水信號器用于檢測油箱油液里水份的含量。當(dāng)油箱中的水份含量超過預(yù)置的報(bào)警值時(shí),則發(fā)出報(bào)警信號,要求對油箱中的油液進(jìn)行脫水處理。此油混水信號器可輸出一對報(bào)警接點(diǎn)。報(bào)警值可任意設(shè)定,調(diào)整方便。
(三)工作原理(油壓裝置系統(tǒng)圖)
油壓裝置和其用油設(shè)備構(gòu)成一個(gè)封閉的循環(huán)油路。
回油箱內(nèi)經(jīng)吸油過濾器過濾后的清潔油,由油泵送達(dá)用油系統(tǒng)。油泵是由電動機(jī)通過聯(lián)軸器帶動的。
在油泵啟動的瞬間,主閥處于開啟狀態(tài),故管道中的氣體隨一部分液體排至回油箱中。當(dāng)壓力建立后,主閥關(guān)閉,壓力油經(jīng)雙濾油器推開單向閥,經(jīng)截止閥進(jìn)入用油系統(tǒng)。工作后的回油排入回油箱,這樣就構(gòu)成一個(gè)循環(huán)的油路系統(tǒng)。
工作油泵斷續(xù)工時(shí),當(dāng)蓄能器中壓力因消耗降到工作油壓下限(2.2Mpa)時(shí),工作油泵運(yùn)轉(zhuǎn)向蓄能器內(nèi)補(bǔ)充壓力油,當(dāng)油壓上升到工作油壓上限(2.5Mpa)時(shí),油泵停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)油泵控制回路出現(xiàn)故障,油壓升至工作油壓上限后油泵仍繼續(xù)供油,當(dāng)油壓升至安全閥整定值時(shí),安全閥開啟排油,對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。若工作油泵出現(xiàn)故障不能啟動供油或工作油泵不能滿足系統(tǒng)大量用油,系統(tǒng)壓力繼續(xù)下降時(shí),控制系統(tǒng)啟動備用油泵供油。從而保證蓄能器中的壓力保持在一定范圍內(nèi)。
主、備用油泵的啟停由壓力開關(guān)向控制系統(tǒng)傳輸壓力信號,電磁卸荷閥的失磁和勵磁由壓力變送器向控制系統(tǒng)傳輸壓力信號,控制系統(tǒng)根據(jù)要求發(fā)出指令,進(jìn)行操作控制。
當(dāng)油系統(tǒng)發(fā)生故障,使油壓降低到事故低壓值時(shí),壓力變送器或壓力開關(guān)發(fā)出信號,以用于緊急停機(jī)及事故報(bào)警,通知運(yùn)行值班人員,以便檢查和消除故障。
為防止供油系統(tǒng)的壓力過高,在油泵的出口處裝設(shè)了安全閥,當(dāng)控制回路發(fā)生故障,系統(tǒng)中的油壓達(dá)到工作壓力上限后,油泵仍繼續(xù)供油,在壓力超過安全閥的整定值時(shí),安全閥在油壓的作用下開始排油,油泵輸出的壓力油經(jīng)安全閥控制的插裝閥流回到回油箱內(nèi),避免系統(tǒng)壓力繼續(xù)升高。
五、改造效果
泗陽二站自2008年9月改造運(yùn)行三年多以來,壓力油裝置系統(tǒng)工作正常,密封性好,可靠性高;在機(jī)組運(yùn)行和啟動過程中,較好地解決了人工頻繁補(bǔ)氣的問題,大大降低值班人員的勞動強(qiáng)度,效果非常明顯,與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動監(jiān)控。為對泗陽第二抽水站實(shí)現(xiàn)“無人值班,少人值守”奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
六、結(jié)語
泗陽二站的壓力油系統(tǒng)改造,提高油壓裝置的安全可靠性,,提高機(jī)了組運(yùn)行安全性,拆除了泗陽二站原有的中壓氣系統(tǒng),廠房更加整潔明亮,減輕了日常檢修維護(hù)的工作量,降低了故障率,減少運(yùn)行值班人員,降低了運(yùn)行成本,改善了生產(chǎn)工作環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了泵站運(yùn)行的自動控制,滿足了現(xiàn)代化管理的新模式,收到了很好的效果,達(dá)到了預(yù)期的改造目的,更好的發(fā)揮了泵站的綜合效益。為類似泵站的油壓系統(tǒng)改造,提供技術(shù)參考。
參考文獻(xiàn):
[1] 潘咸昂,泵站輔助設(shè)備及自動化[M].北京:水利電力出版社,1995年。
[2] 丘傳忻,泵站改造 [M].北京:中國水利水電出版社,2005年。
[3] 《江都排灌站》第三版 沈日邁 主編 水利電力出版社
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