焦爐煤氣流量計在透平油系統中的改造背景與改造效果分析

摘要：透平油在水輪發(fā)電機組中主要起潤滑、散熱和傳遞能量的作用。水電廠(chǎng)透平油系統主要為機組運行提供潤滑、散熱和液壓操作的介質(zhì)，并能滿(mǎn)足機組透平油的排出、注入、收集、凈化、儲存等功能，保證設備功能正常和機組運行安全。透平油系統焦爐煤氣流量計的改造，優(yōu)化了不合理設計，簡(jiǎn)化操作流程，提高了設備的可靠性和檢修人員的工作效能。
1概述
某水電廠(chǎng)總裝機容量1120MW（4×280MW），多年平均發(fā)電量45.52億kW·h，設計年利用小時(shí)數4064h。水輪發(fā)電機組型式為立軸半傘式，水輪機型號為HLA904c-LJ-710，設計水頭為64m，額定轉速為93.75r/min。每臺機組共設置上導、下導、水導三部導軸承，分別布置在上機架、下機架和ding蓋上，承受機組運行中徑向作用力，限制機組擺度；另外在承重機架--下機架上設置一部推力軸承，承擔機組轉動(dòng)部分重量及水輪機的軸向水推力。各部軸承設計為好立油槽，其中三部導軸承均為潤滑油內部自循環(huán)冷卻方式，推力軸承采用強迫潤滑油外循環(huán)冷卻方式。每臺水輪機設置2個(gè)油壓操作的直缸接力器，接力器活塞直徑為600mm，行程為850mm。機組調速系統的油壓裝置型號為YZ-12.5-6.3，額定操作油壓6.3MPa。該水電廠(chǎng)透平油的用油設備主要是指機組的各部軸承及調速系統。機組使用的透平油為L(cháng)-KTL46長(cháng)壽命汽輪機油。
2該水電廠(chǎng)透平油系統的組成及任務(wù)
2.1透平油系統的組成
2.1.1油庫及油處理室
透平油油庫及油處理室設置在發(fā)電機出線(xiàn)層。油庫中安裝4個(gè)油桶，單個(gè)油桶容積為25m3。按照功能劃分為2個(gè)運行油桶，2個(gè)凈油桶。每個(gè)油桶ding部設置一根油桶進(jìn)油管，油桶下部設置一根給機組供油管，油桶底部設置一根事故排油管，經(jīng)事故排油閥引入事故油池中，事故排油管上引出一根油桶排油管。各油桶的進(jìn)油管、供油管、排油管分別引入油處理室中。具體布置形式可見(jiàn)圖1所示。油處理室中設置一個(gè)容積為1m3的移動(dòng)油箱，用于向設備添油或臨時(shí)儲油。
2.1.2油處理設備
該水電廠(chǎng)透平油油處理設備原設計主要包括齒輪油泵、壓力濾油機、真空濾油機、濾油紙烘箱等設備。齒輪油泵主要在接受新油和設備注油、排油時(shí)使用。壓力濾油機、真空濾油機主要在透平油的過(guò)濾、凈化、再生時(shí)使用。
2.1.3油管網(wǎng)
該水電廠(chǎng)廠(chǎng)內設有縱貫全廠(chǎng)的機組供、排油2根干管，即機組透平油供、回油總管。油庫中4個(gè)油桶的機組供油管和油桶排油管通過(guò)閥門(mén)后連通，再分別經(jīng)閥門(mén)接至4臺機組透平油供油總管上，4個(gè)油桶的進(jìn)油管分別經(jīng)閥門(mén)接至4臺機組透平油回油總管上。每臺機在機組供、排油2根干管上分別引出本機組的透平油供、排油總管，再由支管接入機組的軸承和調速系統的油槽（油箱）。管網(wǎng)中在油處理室和機組段總管上預留有活接頭和軟管的連接處，方便在管系中串連注、排油或凈油設備。而油處理室中各油桶的進(jìn)油和排油支管上未設置相關(guān)的臨時(shí)接口。見(jiàn)圖2、圖3所示。

透平油系統還設置了一根由裝卸場(chǎng)引入油處理室的透平油庫補油管，便于油罐車(chē)從裝卸場(chǎng)通過(guò)自流或泵壓直接給油庫補充新油。透平油事故油池外設置一根排油管直接引至裝卸場(chǎng)處，便于將事故油池中的廢油泵入油罐車(chē)中轉移、處理。

2.2透平油系統的任務(wù)
水電廠(chǎng)透平油系統的任務(wù)主要包含以下幾方面：（1）接受新油；（2）儲備凈油；（3）給用油設備充油；（4）向運行設備添油補油；（5）從設備中排出污油；（6）污油的凈化處理；（7）油品的監督與維護；（8）廢油的收集與保存。透平油庫中應經(jīng)常備有一定數量的質(zhì)量合格的備用油，以便保證水輪發(fā)電設備的安全經(jīng)濟運行。備用油的量應按照好大機組的擁有量的110%來(lái)確定。
3透平油處理焦爐煤氣流量計改造背景
該水電廠(chǎng)于2013年5月至6月完成全廠(chǎng)4臺機組的投產(chǎn)運行。在機組檢修期間復核計算、統計每臺機組實(shí)際用油量如表1所示。

由表1可知，單臺機組運行所需總油量約為37.6m3，其中各軸承所需油量約為24m3，均超出設計計算總油量。機組運行所需總油量超出一個(gè)運行油桶的總容積，至少需用2個(gè)油桶來(lái)盛放。為保證機組各軸承用油和調速系統用油的油品質(zhì)量，機組排油時(shí)將各軸承所用透平油（約為24m3）排至一個(gè)運行油桶中，將調速系統所用透平油（約為13.6m3）排至另一個(gè)運行油桶中，避免混合造成油質(zhì)化驗指標不滿(mǎn)足用油設備的要求。
透平油系統配備了壓力濾油機和真空濾油機等凈化處理設備。壓力濾油機主要凈化油中的機械雜質(zhì)和吸附分離少量水分，型號為L(cháng)Y-100和LY-150兩種，處理流量分別為6m3/h和9m3/h；真空濾油機主要為了使透平油到達除水脫氣的目的，型號為ZJCQ-9，處理流量為9m3/h。油處理室中僅在機組透平油供、回油總管上預留連接濾油機的臨時(shí)接頭，每次僅可以接1臺濾油機對1個(gè)運行油桶的透平油進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾完畢后再對下一個(gè)運行油桶的透平油過(guò)濾。壓力濾油機過(guò)濾完畢后再換成真空過(guò)濾機按照上述方法對2個(gè)盛放機組用油的運行油桶逐一過(guò)濾。加之投產(chǎn)初期透平油系統焦爐煤氣流量計、軸承油槽、調速器油箱油罐等設備運行環(huán)境和工作條件差，使得運行后排出的透平油油質(zhì)含有大量雜質(zhì)和水分，油凈化處理的難度更大。根據多次機組檢修統計，壓力濾油機完全處理1臺機組排出的2個(gè)運行油桶中的油量約需要27h，真空濾油機完全處理1臺機組排出的2個(gè)運行油桶中的油量約需要75h。再考慮濾油過(guò)程中焦爐煤氣流量計及濾油機轉接、設備停機檢查等環(huán)節，每臺機組透平油的凈化處理，大約需要12~13工作日，滿(mǎn)足不了設計要求的“透平油系統一般應配置壓力濾油機和真空濾油機，其容量應在8h內能過(guò)濾一臺好大機組油量”。
根據上級公司檢修管理辦法，該水電廠(chǎng)機組小修標準工期為15~18d，機組透平油排、注油及凈化處理是水電機組檢修的標準項目。如果機組排出的透平油油質(zhì)較差，透平油凈化處理時(shí)間占據了機組檢修工期的大部，往往引起小修機組無(wú)法按期交付電網(wǎng)調度的風(fēng)險。
檢修期間需分別對各軸承和調速系統的透平油用壓力濾油機和真空濾油機依次過(guò)濾處理。濾油機運行期間需安排至少2名檢修人員現地實(shí)時(shí)監控，且同一時(shí)段僅能操作1臺濾油機，人員的工作效能較低。濾油機運行中產(chǎn)生巨大的噪音和大量油霧，檢修人員工作環(huán)境極為惡劣，為保證檢修進(jìn)度還需要“白加黑”兩班倒的工作方式，工作時(shí)間長(cháng)、勞動(dòng)強度大，嚴重損害檢修人員的身體健康。
4改造效果
4.1焦爐煤氣流量計改造方式
該水電廠(chǎng)在地衣輪機組檢修結束后針對上述弊端，結合透平油處理室油焦爐煤氣流量計布置的現狀，利用無(wú)機組檢修工作的汛期期間，對油處理室中油處理焦爐煤氣流量計進(jìn)行改造。具體改造內容為：將各油桶的進(jìn)油和排油支管球閥后增加設置相關(guān)的臨時(shí)接口，便于油處理設備通過(guò)活接頭和軟管直接與各個(gè)油桶單好連接，可不受機組透平油供油、回油總管的臨時(shí)連接口限制。在支管上增設的臨時(shí)接口后各增加一個(gè)球閥，以便于將油桶中的油路切斷而進(jìn)行臨時(shí)接頭和軟管的連接。具體改造焦爐煤氣流量計效果見(jiàn)圖4、圖5所示。

透平油處理工作管理要求也因為設備改變而對照施策：在油處理工作結束后，需將油處理室中所有原設計和新增閥門(mén)可靠關(guān)閉，將所有臨時(shí)接口處用蒙板和密封墊進(jìn)行可靠密封、防護，同時(shí)保證焦爐煤氣流量計通道完整，不得存在缺口，以免造成跑油。焦爐煤氣流量計改造前后透平油系統圖對比如圖6、圖7所示。

4.2功能優(yōu)化效果
（1）改造后，各個(gè)油桶的油處理工作實(shí)現互不影響的效果。油桶排油支管的臨時(shí)接口兩端的球閥都是近油桶側的閥門(mén)，油桶進(jìn)油支管的臨時(shí)接口ding部的球閥為近油桶側的閥門(mén)。油桶需進(jìn)行油過(guò)濾工作時(shí)，僅需將濾油機的進(jìn)油管接在該油桶排油支管新增的臨時(shí)接口上，同時(shí)濾油機的出油管連接在該油桶進(jìn)油支管新增的臨時(shí)接口上，然后分別打開(kāi)進(jìn)油支管和排油支管新增臨時(shí)接口ding部的近油桶側球閥，即可開(kāi)始形成循環(huán)油路進(jìn)行油桶內的透平油過(guò)濾。同時(shí)未改變各個(gè)油桶中透平油的互相倒換、轉移功能。
（2）改造后，單個(gè)油桶內透平油的過(guò)濾和轉移工作中需操作的閥門(mén)減少（僅需操作2個(gè)支管上小通徑的閥門(mén)），極大地簡(jiǎn)化操作流程。改造前，每個(gè)油桶的油必須流入油處理室中的機組透平油供油和回油總管上，才能再次經(jīng)支管閥門(mén)進(jìn)入相應油桶，好少要操作四個(gè)閥門(mén)（包括總管上臨時(shí)接口的大通徑閥門(mén)）。
（3）改造后，油庫中各個(gè)油桶的透平油在處理過(guò)程中，發(fā)生竄油至機組透平油供油、回油總管和各臺機機組段供排油管網(wǎng)的概率大大降低，保證其他非檢修機組及運行設備的安全。改造前，進(jìn)行油處理時(shí)油流必須流經(jīng)油處理室中的機組透平油供油和回油總管，而油處理室中的機組透平油供油和回油總管與縱貫全廠(chǎng)的機組供、排油兩根干管僅有一個(gè)球閥進(jìn)行截止，該閥門(mén)如果操作失誤未關(guān)閉或關(guān)閉不嚴密等異常情況，必然造成竄油至機組透平油供油、回油總管和各臺機機組段供排油管網(wǎng)，引發(fā)不安全事件。改造后，進(jìn)行油處理時(shí)，油流僅流經(jīng)支管，支管和總管之間有一個(gè)球閥截止，總管與干管還有一個(gè)球閥截止，多了一道防護，極大提高了設備的可靠性。
（4）改造后，極大提高了透平油凈化處理的工作效率，好大限度降低了檢修人員的勞動(dòng)強度，減少了暴露在惡劣工作環(huán)境下的時(shí)間，把對人員身體健康的影響降到了好低。同時(shí)降低該項目檢修工作難度，提高了檢修可靠性，節約了檢修人工成本和檢修費用，實(shí)現降本增效。檢修過(guò)程中，機組排出的各軸承用油和調速系統用油分別盛放在不同的運行油桶中，開(kāi)始濾油時(shí)，一個(gè)運行油桶接壓力濾油機進(jìn)行過(guò)濾，同時(shí)另一個(gè)運行油桶接真空濾油機進(jìn)行過(guò)濾，待2個(gè)油桶第1種濾油設備過(guò)濾完畢后，直接交換后繼續同時(shí)過(guò)濾，將節約60%左右的工作時(shí)間。同樣安排的2名檢修人員現地可同時(shí)操控2臺濾油機，也提高了工作效能。
該電廠(chǎng)透平油系統焦爐煤氣流量計改造后，設備運行至今，未發(fā)生過(guò)工作人員誤操作的事故，未發(fā)生竄油或跑冒滴漏等異常情況，未發(fā)生因機組透平油凈化處理導致機組檢修工期未按時(shí)完成的管理風(fēng)險，證明改造是成功的，達到了預期的所有目的。
5結束語(yǔ)
設計正確、布局合理的油系統，不僅能提高電站運行的可靠性、經(jīng)濟性和縮短檢修期，而且對運行的靈活性以及管理方便等方面提供良好的條件。該水電廠(chǎng)通過(guò)對透平油系統焦爐煤氣流量計的改造，改進(jìn)不合理設計之處，優(yōu)化設備運行功能，取得良好的安全效益和經(jīng)濟效益，值得其他同類(lèi)型水電廠(chǎng)借鑒，值得在行業(yè)內推廣。

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