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備進行技術改造,簡化了系統(tǒng)結構,提高了設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行效果,為同類泵站技術改造具有借鑒意義。

　　關鍵詞:泵站 油壓裝置 技術改造

　　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機容量5600KW,設計流量為66m3/s。裝設2.8ZLQk-7.0液壓全調(diào)節(jié)軸流泵2臺,單機流量33 m3/s,配套TDL325/56-40立式同步電機,泵站采用堤身式結構,肘形進水流道,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)機構能量的。在正常運行時,又可根據(jù)不同水位,調(diào)節(jié)葉片角度,力爭使機組在高效區(qū)運轉(zhuǎn);在全調(diào)節(jié)水泵電機啟動時,可將葉片角度調(diào)節(jié)至負角度,減少啟動力矩,使電機易于啟動,便于機組牽入同步。

　　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→中壓氣罐→連接管、閥門→壓力油箱。在調(diào)節(jié)葉片角度時,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→通過油缸的力矩機構→葉輪轉(zhuǎn)臂,達到改變?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)葉片機構。

　　(二)存在問題

　　泗陽二站原油壓裝置管道閘閥密封不嚴,有滲油漏氣現(xiàn)象。在主水泵運行時,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)機構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,如在運行時,在貯能壓力罐向水泵葉調(diào)機構供油過程中,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都可能啟動(都設定在自動控制位置),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小時左右采用人工進行一次放油補氣,必須由運行值班人員來頻繁調(diào)節(jié)油氣的比例,無法實現(xiàn)自動控制,無法實現(xiàn)計算機自動監(jiān)控,無法實現(xiàn)泵站管理的現(xiàn)代化的“無人值班,少人值守”的運行方式。維護工作量大;為降低值班人員勞動強度,提高工程管理自動化水平,急需對壓力油裝置進行改造。

　　三、改造目標和解決方法

　　改造的目標是,保持壓力油箱壓力在一定范圍內(nèi),實現(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,檢修維護工作量小,同時實現(xiàn)計算機監(jiān)控自動控制,根據(jù)泗陽二站油壓調(diào)節(jié)裝置的實際情況,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,補氣可采用常規(guī)氮氣瓶,進行補氣,

　　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,形成一個閥組。該閥組特點是:結構緊湊、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、壓力變送器、磁翻柱液位計(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

　　主要結構組成

　　(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)腔分為兩個部分,囊內(nèi)裝氮氣,囊外充液壓油。當液壓油充入蓄能器時,充滿設定壓力氮氣的皮囊就受壓變形,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,蓄能器將液壓油排出,使系統(tǒng)的能量得以補充。此種蓄能器將油氣相互分離,油液不容易被污染。

　　8個蓄能器聯(lián)接在一塊安裝于地面之上,通過管路與回油箱相連。蓄能器的頂部設有充氣閥,皮囊內(nèi)的氮氣充放,可通過連接充氣閥的專用充氣工具來實現(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、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組成。

　　3.組合閥

　　本組合閥是由一個插裝單元及兩個先導控制閥組成,包括了電磁卸荷閥、安全閥的功能。

　　組合閥設三個油口,進油口和油泵出口相連,出油口與雙濾油器進口相連,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)運行而設置的.

　　當系統(tǒng)中的油壓升至工作油壓上限時,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,使油泵空載運行。當系統(tǒng)油壓降至工作油壓下限時,壓力變送器發(fā)出信號,電磁卸荷閥線圈失磁而復位,使CV1關閉,油泵恢復向系統(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置的,以預防油泵電機過載及保證系統(tǒng)安全.

　　當壓力開關或控制系統(tǒng)發(fā)生故障,致使油壓達到允許的上限值后,油泵仍繼續(xù)運轉(zhuǎn),油壓繼續(xù)升高,當作用于先導控制閥YV2的推力大于整定彈簧力時,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

　　頂裝式磁翻柱液位計的功用是監(jiān)視回油箱的油位高低。當油量不足時,它的低位置接點閉合發(fā)出信號,通知補充油量,避免油泵吸入空氣而損壞。當油位到高位置時,它的上限位置接點閉合,發(fā)出油位過高信號。磁翻柱液位計除裝有兩個液位開關外,還可提供標準4~20mA模擬量輸出,可實現(xiàn)上位機對回油箱液位的隨時監(jiān)控。

　　油箱油位的最低、最高信號油位,可通過調(diào)整液位開關的位置進行限定。

　　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、一個切換閥和壓差發(fā)訊器等組成,能使油泵在不停機狀況下更換濾芯,保證系統(tǒng)正常工作。

　　在使用過程中,當其中一只過濾器濾芯堵塞,壓差達到0.45MPa時,壓差發(fā)訊器發(fā)出信號,這時,應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。當油箱中的水份含量超過預置的報警值時,則發(fā)出報警信號,要求對油箱中的油液進行脫水處理。此油混水信號器可輸出一對報警接點。報警值可任意設定,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備構成一個封閉的循環(huán)油路。

　　回油箱內(nèi)經(jīng)吸油過濾器過濾后的清潔油,由油泵送達用油系統(tǒng)。油泵是由電動機通過聯(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。當壓力建立后,主閥關閉,壓力油經(jīng)雙濾油器推開單向閥,經(jīng)截止閥進入用油系統(tǒng)。工作后的回油排入回油箱,這樣就構成一個循環(huán)的油路系統(tǒng)。

　　工作油泵斷續(xù)工時,當蓄能器中壓力因消耗降到工作油壓下限(2.2Mpa)時,工作油泵運轉(zhuǎn)向蓄能器內(nèi)補充壓力油,當油壓上升到工作油壓上限(2.5Mpa)時,油泵停止轉(zhuǎn)動。當油泵控制回路出現(xiàn)故障,油壓升至工作油壓上限后油泵仍繼續(xù)供油,當油壓升至安全閥整定值時,安全閥開啟排油,對系統(tǒng)進行保護。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,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,進行操作控制。

　　當油系統(tǒng)發(fā)生故障,使油壓降低到事故低壓值時,壓力變送器或壓力開關發(fā)出信號,以用于緊急停機及事故報警,通知運行值班人員,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了安全閥,當控制回路發(fā)生故障,系統(tǒng)中的油壓達到工作壓力上限后,油泵仍繼續(xù)供油,在壓力超過安全閥的整定值時,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;在機組運行和啟動過程中,較好地解決了人工頻繁補氣的問題,大大降低值班人員的勞動強度,效果非常明顯,與計算機聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)了計算機自動監(jiān)控。為對泗陽第二抽水站實現(xiàn)“無人值班,少人值守”奠定了技術基礎。

　　六、結語

　　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,,提高機了組運行安全性,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的工作量,降低了故障率,減少運行值班人員,降低了運行成本,改善了生產(chǎn)工作環(huán)境,實現(xiàn)了泵站運行的自動控制,滿足了現(xiàn)代化管理的新模式,收到了很好的效果,達到了預期的改造目的,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,提供技術參考。

　　參考文獻:

　　[1] 潘咸昂,泵站輔助設備及自動化[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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