灯泡贯流式机组油系统的重要性

灯泡贯流式机组油系统的重要性

卢德礼

云南兴电集团有限公司

摘要：灯泡贯流式机组的油系统既是相对独立又是相互支持和相互协调工作的系统。以实例通过对灯泡贯流式机组油系统的介绍与分析，使人们知道油系统对贯流式机组的重要性。

关键词：水电站，灯泡贯流式机组，油系统，控制，重要性

一、工程概况

天保水电站位于云南省文山州麻栗坡县境内，是一个以发电为主的水利水电枢纽工程，为河床式电站，水库正常蓄水位（海拔高程）127m。电站机组型式为灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量为2×5MW。

二、灯泡贯流机组油系统简述

1.灯泡贯流机组油系统构成

灯泡贯流式机组与混流式机组相比，油系统相对要复杂，尤其是双调节贯流式机组的调速器操作油系统，控制方式有一定的特殊性。灯泡贯流式机组的油系统主要由润滑油系统、调速器操作油系统、高压油顶起系统组成，该系统既是相对独立又是相互支持和相互协调工作的系统。天保水电站油系统见图1.

2.轴承供油系统的作用：

1）轴承供油系统的作用是润滑，因为机组在运转时会产生摩擦，这不但降低工作效率，也降低使用寿命。为了减少摩擦，提高工作效率，增长使用寿命，必须对轴承供油进行润滑；

2）另外一个作用是冷却，机组在运转时会产生大量的热量，而轴瓦承受的温度是有限的，如果不对温度进行控制，会出现烧瓦，为了避免此现象发生，润滑系统会将产生的热通过对流的形式传出，从而保证机组在一个适宜的温度下工作。

三、润滑油系统的结构与特点

1.润滑油系统的结构

润滑油系统主要由各油箱、低压润滑油泵、高压顶起油泵、冷却器、过滤器及各自动化元件等构成。在机组开停机过程中，n＜90%ne时，防止轴承在低速运转下油膜破坏导致烧瓦，必须将机组顶起。为了增加顶起的安全性，高压顶起油泵采用一交一直两台高压齿轮泵，互为备用；高压顶起压力的整定在安装调试时根据机组的实际重量，通过现场测试来整定。

润滑油系统冷却采用水冷，在稀油泵站配置了一台冷却器，另设有旁通检修管路。

2.润滑油系统的特点

天保水电站机组的润滑油系统为外循环，有以下几个特点：

其一，漏油箱与轴承低位油箱泵站是处于分开独立设置；

其二，系统结构紧凑。此系统可以在轴承低位油箱泵站上把所有的阀门和监视装备都安装上去；

其三，采用了PLC的控制方式，这样就可以合理配置油系统所需要安装的压力、油温和液位自动化元件，如此设计不但方便现场安装，而且能够节省安装时间，还能有利于日常维护和使用。

四、油系统的运行控制

1.轴承油箱油位及润滑油泵的运行控制

润滑油系统设有高位油箱和低位油箱，高位油箱通过主供油阀利用油的位能对轴承系统供油，热油回流至低位油箱，再通过油泵经油冷却器向高位油箱供油。高位油箱安装位置根据机组工作水头及轴承供油的油压确定，高位油箱安装在高于机组中心线（安装高程）20米以上尾水闸启闭室内，以取得转轮桨叶密封内外压力均衡的要求，有效地避免了河水压坏桨叶密封进入转轮体内的问题。润滑油通过高位油箱存储一定的油量，然后会根据需求流入到所需要的轴承，这样不但保证了供油的可靠性而且还能够把油压稳定下来。

1）机组正常运行状态：主用轴承油泵保持启动，确保高位油箱油位在运行油位，当高位油箱油位下降到起备用泵油位时，轴承油控制系统自动启动备用油泵，保持两台油泵同时工作。恢复高位油箱油位至正常运行油位后，备用油泵停止，主用油泵继续工作，保证机组开机状态润滑油供油量正常。

2）机组停机备用状态：油泵根据高位油箱油位变化情况自动启停，以补充因阀门关闭不严而渗漏的润滑油，保证高位油箱油位正常。减少因高位油箱油位低而增加的开机等待时间，提升机组开机成功率。高位油箱的事故停机油位必须保证机组在两台油泵不能正常启动时能安全停机，一般要求能供5-10分钟轴承用油量，保证机组在事故停机过程中不会因润滑油中断而烧毁轴瓦。

在高位油箱设置好信号，油位正常时启动一台油泵，当油位下降到油位低以下且机组运行时启动备用油泵，当两台油泵同时启动时，油位到达油位高接点位置时，退出备用油泵。当油位降至油位过低接点位置时触发机组高位油箱低油位事故停机。

高位油箱设有溢油管道，油箱溢流能力要大于机组运行时单台油泵供油能力与机组轴承总供油能力总量之差；同时溢流能力要等于或小于机组运行时两台油泵供油能力与机组轴承总供油能力总量之差，且溢流面高于油位正常位置，以保证高位油箱在正常工作时不出现跑油。

2.润滑油流量监控

灯泡贯流机组由于其结构特殊，轴承润滑油系统为外循环，所以润滑油流量的正确监控至关重要。

电站在设计时，各轴承润滑油入口管道分开控制，出口汇总流入轴承低位油箱，为了避免无润滑油开机现象，在各轴承入口管道上装有示流信号器，流量信号作为开机条件之一，防止出现假信号或润滑油刚流经信号器而轴承内无油流出就开机，对流量信号进行了延时。

润滑油流量信号参与机组开机回路和机组事故停机回路，以及事故报警回路。当机组有开机令油阀打开，该流量信号达到开机流量并延时，在其它开机条件满足时立即调速器开机，调速器开机前，对信号只指示，不报警、不动作事故停机回路。调速器开机后直至机组停机复归前，当该流量信号低于报警流量高于事故流量时，只报警不动作事故停机回路；当该流量信号低于事故流量时，立即报警并动作事故停机回路关机。在停机状态油阀关闭，该流量信号只指示，不报警、不动作事故停机回路。

从上面的润滑油流量控制方式可以看出，此种方式不存在人为的润滑油流量判断，因此该方式不会在无润滑油的情况下调速器开机；其次，机组转动后立即投入润滑油监视，由于机组设有高位油箱，润滑油油压稳定，供油流量恒定，且工作流量、报警流量、事故流量有很大的设计余量，因此能在润滑油油量降低时报警，在润滑油完全中断前及时事故停机。

3.高压油顶起的控制

高压油顶起系统，主要是保证机组启动和停机过程在低转速区时，主轴与轴瓦间建立油膜以保护轴瓦。天保水电站机组在开机时就启动高压油顶起系统，机组转速上升至90%额定转速退出高压油顶起系统；机组停机时转速下降至90%额定转速投入高压油顶起系统，机组停转时退出高压油顶起系统。灯泡贯流式机组额定转速低，转动惯量小，机组启动和停机的过程短，而且转速变化快；高压油顶起油泵离机组轴承较远，高压油顶起建压有一定的延时。为充分发挥高压油顶起系统的作用，提高机组运行可靠性，在机组开机准备时投入高压油顶起，并检测高压油顶起是否正常，作为调速器开机的必要备件，至90%额定转速退出高压油顶起。

一般而言，当机组停机时会有两种情况，正常停机时在断路器跳开后立即投入高压油顶起，10s内高压油顶起正常，动作调速器停机，直至机组完全停止并延时一分钟后退出高压油顶起，否则退出正常停机过程、退出高压油顶起，确保无高压油顶起不正常停机，提高机组安全系数；事故停机时不论任何情况立即(非90%的额定转速)投入高压油顶起，保护至机组完全停止转动并延时一分钟后退出高压油顶起。机组停机时高压油顶起的投入，可以克服因机组从90%额定转速至低转速区时间很短而引起的不安全因素，特别对因润滑油中断引起的事故停机大有好处，尽可能降低到径向轴承、水导轴承的损伤。

4.操作系统的控制

操作油系统主要用机组调速系统，保证调速系统的正常运行，两台油泵保证其压力油罐油压工作在正常的油压范围内。它主要包括通过操纵受油器来控制桨叶的开和关以及通过操纵接力器来控制导叶的开和关，正常情况下操作很简单，当压力油罐油压事故低油压时，调速器紧急事故停机；压力油罐油压低于事故油压时，动作事故配压阀关导叶停机；最后一道保护是采用纯机械过速保护装置，在调速器故障同时又在完全失电情况下，通过机械飞摆测速装置，来操作事故配压阀达到关机的目的，从而保护机组的正常运行。

5.轮毂油箱部分控制

高位油箱同时隔出一个轮毂油箱，设有油位偏低、油位过低的油位报警接点，当油位偏低时发出报警信号，当油位过低时及时补充润滑油，若轮毂油箱的油位至溢油位时，则多余油至则溢至回油箱。

五、结束语

通过对机组润滑油系统及高压油顶起系统、操作油系统的介绍和分析，可以看出机组轴瓦的保护是不尽完善的。在机组监控系统未完全失控时，能保证机组各轴瓦长时间正常工作，在润滑油完全中断前将机组及时停机，保证各轴瓦安全，是非常必要的。

参考文献

[1]刘国选.灯泡贯流式水轮发电机组运行与检修.北京,中国水利水电出版社,2006.

[2]刘信康.灯泡贯流式水轮发电机组安装工艺道则.北京,中国水利水电出版社,1995.

[3]沙锡林.贯流式水电站.北京,中国水利水电出版社,1999.