泗阳第二抽水站油压装置改造论文
摘 要: 本文介绍了泗阳第二抽水站油压装置装置改造的缘由。采用新型的蓄能式油压装置对原有储能式装置设备进行技术改造,简化了系统结构,提高了设备自动控制的可靠性和工作效率, 改造后的压力油装置取得了良好的运行效果,为同类泵站技术改造具有借鉴意义。
关键词:泵站 油压装置 技术改造
一、引 言
泗阳第二抽水站(下称泗阳二站)位于江苏省泗阳县城东郊,是江苏省江水北调第四梯级站,淮水北调第一梯级站。该站建成于1996年,工程总投资6300万元。总装机容量5600KW,设计流量为66m3/s。装设2.8ZLQk-7.0液压全调节轴流泵2台,单机流量33 m3/s,配套TDL325/56-40立式同步电机,泵站采用堤身式结构,肘形进水流道,虹吸式出水流道,真空破坏阀断流。泗阳二站水泵叶片角度调节是压力油装置是供给全调节机构能量的。在正常运行时,又可根据不同水位,调节叶片角度,力争使机组在高效区运转;在全调节水泵电机启动时,可将叶片角度调节至负角度,减少启动力矩,使电机易于启动,便于机组牵入同步。
二、泗阳二站油压装置原有状况和存在问题
(一)泗阳二站原有的油压装置状况及工作原理
原油压装置(见图1)由回油箱、电机油泵(工作和备用各一套)压力油箱及一些管道阀门组成。工作原理:回油箱内的清洁透平油→齿轮油泵→连接管、阀门→压力油箱,压力油箱的中压气由中压空压机→中压气罐→连接管、阀门→压力油箱。在调节叶片角度时,贮能罐中的压力油通过受油器的配压阀→操作油管→水泵接力器活塞式油缸→通过油缸的力矩机构→叶轮转臂,达到改变叶片角度。为保证压力油的相对稳定性,贮能罐压力油箱内经常保持1/3容积贮压力油,2/3压缩空气,因压缩空气具有弹性,便于贮存压力能供给调叶片机构。
(二)存在问题
泗阳二站原油压装置管道闸阀密封不严,有渗油漏气现象。在主水泵运行时,要保持叶片一定角度不变,需保持压力油箱的压力在1.4Mpa~1.8 Mpa之间,保持油压装置的调节机构的油压作用在活塞的推力传递给叶片,与叶片上的水的推力相平衡,才能保证水泵机组叶片在一定角度的平衡
图1 泗阳二站原有油压装置示意图
稳定运行,而压力油箱的压力是由压力油和压缩空气两部分共同组成,所占体积为油占1/3, 气占体积2/3,如在运行时,在贮能压力罐向水泵叶调机构供油过程中,部份气体因油的夹气及罐体、管道、闸阀泄漏,造成贮能罐中气体流失,压力油箱压力低于下限值,高压油泵或中压空压机都可能启动(都设定在自动控制位置),造成压力油和压缩空气两种媒介所占比例不合要求,破坏平衡,为保证贮能罐中的压力稳定,需每隔1小时左右采用人工进行一次放油补气,必须由运行值班人员来频繁调节油气的比例,无法实现自动控制,无法实现计算机自动监控,无法实现泵站管理的现代化的“无人值班,少人值守”的运行方式。维护工作量大;为降低值班人员劳动强度,提高工程管理自动化水平,急需对压力油装置进行改造。
三、改造目标和解决方法
改造的目标是,保持压力油箱压力在一定范围内,实现油气两种介质混合所占体积比例符合要求,全部过程采用自动控制,系统密封性好,动作可靠,检修维护工作量小,同时实现计算机监控自动控制,根据泗阳二站油压调节装置的实际情况,经过论证,拟采用将原油压装置的'油罐改造为蓄能器式压力容器。与传统的油气混装压力罐不同,油压装置的压力容器采用油气分离的囊式蓄能器。蓄能器总成与回油箱总成各为一体,油气之间用密封的气囊隔开,气体密封在气囊内,从而有效地避免了叶调过程中油的夹气分离。同时由于压力油与外界空气不直接接触,有利于压力油的稳定,不易氧化,补气可采用常规氮气瓶,进行补气,
四、具体解决办法
改造后的油压装置采用蓄能器式压力容器。本油压装置为分离式,即蓄能器总成与回油箱总成各为一体,型号为YZ-0.8/8-2.5-TS 8NC2,额定压力为2.5MPa。
油压装置中的专用功能阀组采用插装式组合,即安全阀、电磁卸荷阀组合在一起,形成一个阀组。该阀组特点是:结构紧凑、动作灵敏、工作可靠。
新油压装置配备两台供油油泵,一台为工作油泵,另一台为备用油泵,可定期互相切换。油泵采用断续运行工作方式。为满足用油装置的要求,装有组合阀、滤油器(在线可拆卸,双向切换)、单向阀、压力开关、压力变送器、磁翻柱液位计(回油箱)、油混水信号器等。
图2 泗阳二站改造后油压装置SYGZ-0示意图
主要结构组成
(一)蓄能器总成
蓄能器总成主要是由皮囊式蓄能器、蓄能器专用截止阀等部件组成。皮囊式蓄能器由皮囊将壳体内腔分为两个部分,囊内装氮气,囊外充液压油。当液压油充入蓄能器时,充满设定压力氮气的皮囊就受压变形,气体体积随压力增加而减少,液压油被逐渐升压储存。若液压系统需要压力油时,蓄能器将液压油排出,使系统的能量得以补充。此种蓄能器将油气相互分离,油液不容易被污染。
8个蓄能器联接在一块安装于地面之上,通过管路与回油箱相连。蓄能器的顶部设有充气阀,皮囊内的氮气充放,可通过连接充气阀的专用充气工具来实现。充气工具上的压力表,可显示蓄能器内的介质压力,将蓄能器中的油液放掉,即可检测皮囊内的气体压力。
(二)回油箱总成
它是由回油箱体、油泵组、组合阀、双滤油器、磁翻柱液位计、油混水信号器等部件组成。
1.回油箱体
回油箱体是系统回油的汇集处,也是清洁油的储存箱。
2.油泵组
本泵组采用的是内啮合齿轮泵和全封闭三相异步电动机组成。
3.组合阀
本组合阀是由一个插装单元及两个先导控制阀组成,包括了电磁卸荷阀、安全阀的功能。
组合阀设三个油口,进油口和油泵出口相连,出油口与双滤油器进口相连,回油口与回油箱相连。
(1)电磁卸荷阀(YV1)
电磁卸荷阀是为油泵作连续运行而设置的.
当系统中的油压升至工作油压上限时,压力变送器发出信号,电磁卸荷阀线圈励磁,将CV1控制腔的油排掉,则CV1打开排油,使油泵空载运行。当系统油压降至工作油压下限时,压力变送器发出信号,电磁卸荷阀线圈失磁而复位,使CV1关闭,油泵恢复向系统供油。
(2)安全阀(YV2)
安全阀是为保证系统油压不超过允许值而设置的,以预防油泵电机过载及保证系统安全.
当压力开关或控制系统发生故障,致使油压达到允许的上限值后,油泵仍继续运转,油压继续升高,当作用于先导控制阀YV2的推力大于整定弹簧力时,则YV2动作,将至主阀CV1控制腔的油排掉,在P口压力作用下, CV1被推开,使油泵输出的压力油排至回油箱,而系统的压力不再升高。
4.顶装式磁翻柱液位计
顶装式磁翻柱液位计的功用是监视回油箱的油位高低。当油量不足时,它的低位置接点闭合发出信号,通知补充油量,避免油泵吸入空气而损坏。当油位到高位置时,它的上限位置接点闭合,发出油位过高信号。磁翻柱液位计除装有两个液位开关外,还可提供标准4~20mA模拟量输出,可实现上位机对回油箱液位的随时监控。
油箱油位的最低、最高信号油位,可通过调整液位开关的位置进行限定。
油箱的油位可通过液位信号器指示管观察到。
5.滤油器
本过滤器由两只不锈钢滤芯、一个切换阀和压差发讯器等组成,能使油泵在不停机状况下更换滤芯,保证系统正常工作。
在使用过程中,当其中一只过滤器滤芯堵塞,压差达到0.45MPa时,压差发讯器发出信号,这时,应立即手动操作切换阀使过滤器的另一只滤芯投入工作,或切换工作泵,都能更换和清洗滤芯。
6.油混水信号器
油混水信号器用于检测油箱油液里水份的含量。当油箱中的水份含量超过预置的报警值时,则发出报警信号,要求对油箱中的油液进行脱水处理。此油混水信号器可输出一对报警接点。报警值可任意设定,调整方便。
(三)工作原理(油压装置系统图)
油压装置和其用油设备构成一个封闭的循环油路。
回油箱内经吸油过滤器过滤后的清洁油,由油泵送达用油系统。油泵是由电动机通过联轴器带动的。
在油泵启动的瞬间,主阀处于开启状态,故管道中的气体随一部分液体排至回油箱中。当压力建立后,主阀关闭,压力油经双滤油器推开单向阀,经截止阀进入用油系统。工作后的回油排入回油箱,这样就构成一个循环的油路系统。
工作油泵断续工时,当蓄能器中压力因消耗降到工作油压下限(2.2Mpa)时,工作油泵运转向蓄能器内补充压力油,当油压上升到工作油压上限(2.5Mpa)时,油泵停止转动。当油泵控制回路出现故障,油压升至工作油压上限后油泵仍继续供油,当油压升至安全阀整定值时,安全阀开启排油,对系统进行保护。若工作油泵出现故障不能启动供油或工作油泵不能满足系统大量用油,系统压力继续下降时,控制系统启动备用油泵供油。从而保证蓄能器中的压力保持在一定范围内。
主、备用油泵的启停由压力开关向控制系统传输压力信号,电磁卸荷阀的失磁和励磁由压力变送器向控制系统传输压力信号,控制系统根据要求发出指令,进行操作控制。
当油系统发生故障,使油压降低到事故低压值时,压力变送器或压力开关发出信号,以用于紧急停机及事故报警,通知运行值班人员,以便检查和消除故障。
为防止供油系统的压力过高,在油泵的出口处装设了安全阀,当控制回路发生故障,系统中的油压达到工作压力上限后,油泵仍继续供油,在压力超过安全阀的整定值时,安全阀在油压的作用下开始排油,油泵输出的压力油经安全阀控制的插装阀流回到回油箱内,避免系统压力继续升高。
五、改造效果
泗阳二站自2008年9月改造运行三年多以来,压力油装置系统工作正常,密封性好,可靠性高;在机组运行和启动过程中,较好地解决了人工频繁补气的问题,大大降低值班人员的劳动强度,效果非常明显,与计算机联网,实现了计算机自动监控。为对泗阳第二抽水站实现“无人值班,少人值守”奠定了技术基础。
六、结语
泗阳二站的压力油系统改造,提高油压装置的安全可靠性,,提高机了组运行安全性,拆除了泗阳二站原有的中压气系统,厂房更加整洁明亮,减轻了日常检修维护的工作量,降低了故障率,减少运行值班人员,降低了运行成本,改善了生产工作环境,实现了泵站运行的自动控制,满足了现代化管理的新模式,收到了很好的效果,达到了预期的改造目的,更好的发挥了泵站的综合效益。为类似泵站的油压系统改造,提供技术参考。
参考文献:
[1] 潘咸昂,泵站辅助设备及自动化[M].北京:水利电力出版社,1995年。
[2] 丘传忻,泵站改造 [M].北京:中国水利水电出版社,2005年。
[3] 《江都排灌站》第三版 沈日迈 主编 水利电力出版社
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