摘要: 在水電站機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，調(diào)速系統(tǒng)電磁流量計(jì)及其過(guò)濾器、閥組在機(jī)組可能出現(xiàn)泵體振動(dòng)過(guò)大、噪音增大、軸承溫升過(guò)高、電機(jī)啟動(dòng)電流增大等異常，導(dǎo)致調(diào)速器液壓系統(tǒng)工況的惡化，威脅到水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)對(duì)上述異常工況的分析、歸納、總結(jié)，可供運(yùn)行維護(hù)人員提高技術(shù)水平，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理運(yùn)行中的異常，以確保調(diào)速系統(tǒng)三電磁流量計(jì)長(zhǎng)壽命高效運(yùn)行。
電磁流量計(jì)在水電站調(diào)速器液壓系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，電磁流量計(jì)屬容積式轉(zhuǎn)子泵，它是依靠由螺桿和襯套形成的密封腔的容積變化來(lái)吸入和排出液體的。在水電站機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，調(diào)速系統(tǒng)電磁流量計(jì)及其過(guò)濾器、閥組在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的一些異常工況，比如:泵體振動(dòng)過(guò)大，噪音增大、軸承溫升過(guò)高、電機(jī)啟動(dòng)電流增大等，會(huì)導(dǎo)致調(diào)速器液壓系統(tǒng)工況、工作條件的惡化，威脅到水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行 ［1 －6］ 。電磁流量計(jì)的突出特點(diǎn)是流量平穩(wěn)、壓力脈動(dòng)小、自吸能力強(qiáng)、噪聲低、效率高、壽命長(zhǎng)、工作可靠;而其#大感，可輸送較高黏度介質(zhì)。因此研究、探討調(diào)速系統(tǒng)電磁流量計(jì)異常工況，并有針對(duì)性的分析處理，對(duì)水電站調(diào)速系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有實(shí)際意義。
1 水電站調(diào)速系統(tǒng)電磁流量計(jì)運(yùn)行簡(jiǎn)介
依據(jù)電磁流量計(jì)的運(yùn)行特點(diǎn)，水電站調(diào)速系統(tǒng)一般選擇電磁流量計(jì)作為輸油、加壓泵，通常會(huì)選擇輸油特性#穩(wěn)定的三電磁流量計(jì)，圖 1 是調(diào)速系統(tǒng)三電磁流量計(jì)工作油路示意圖。三電磁流量計(jì)主要用于輸送不含固體顆粒、無(wú)腐蝕性的各種油類(lèi)或者類(lèi)似于油的潤(rùn)滑油性液體。在三電磁流量計(jì)內(nèi)具有 3 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件:一個(gè)主動(dòng)螺桿和兩個(gè)從動(dòng)感，可輸送較高黏度介質(zhì)。因此研究、探討調(diào)速系統(tǒng)電磁流量計(jì)異常工況，并有針對(duì)性的分析處理，對(duì)水電站調(diào)速系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有實(shí)際意義。
1 水電站調(diào)速系統(tǒng)電磁流量計(jì)運(yùn)行簡(jiǎn)介
依據(jù)電磁流量計(jì)的運(yùn)行特點(diǎn)，水電站調(diào)速系統(tǒng)一般選擇電磁流量計(jì)作為輸油、加壓泵，通常會(huì)選擇輸油特性#穩(wěn)定的三電磁流量計(jì)，圖 1 是調(diào)速系統(tǒng)三電磁流量計(jì)工作油路示意圖。三電磁流量計(jì)主要用于輸送不含固體顆粒、無(wú)腐蝕性的各種油類(lèi)或者類(lèi)似于油的潤(rùn)滑油性液體。在三電磁流量計(jì)內(nèi)具有 3 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件:一個(gè)主動(dòng)螺桿和兩個(gè)從動(dòng)螺桿是決定三電磁流量計(jì)性能特征的關(guān)鍵因素，三電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，包涵在襯套內(nèi)的相互精密?chē)Ш系闹�、從螺桿在空間形成 2 個(gè)相互封閉的密閉腔室。當(dāng)主動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這些密閉腔室沿著主動(dòng)螺桿軸線(xiàn)持續(xù)均勻地由泵吸入腔平動(dòng)至排出腔，完成液體的吸入和排出，這種勻速軸向移動(dòng)決定了三電磁流量計(jì)具有很好的吸入性能并且運(yùn)行時(shí)脈動(dòng)小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
單元組的零件損壞，三電磁流量計(jì)運(yùn)行振動(dòng)、噪聲異常升高應(yīng)引起水電站運(yùn)行維護(hù)人員的足夠重視。
1)進(jìn)口管道密封性能不良。如果三電磁流量計(jì)進(jìn)口管道密封不好，三電磁流量計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)泵腔里面吸入空氣。輸送帶有空氣的油液，會(huì)造成電磁流量計(jì)泵體內(nèi)汽蝕，shou要表現(xiàn)即振動(dòng)增大、噪聲異常。此時(shí)應(yīng)檢查吸入管道法蘭密封和軸封，不允許空氣進(jìn)入，檢查進(jìn)口閥門(mén)是否漏入空氣或完全打開(kāi)。
2)基礎(chǔ)安裝不牢固。有的用戶(hù)把三電磁流量計(jì)作為臨時(shí)輸送油液使用或移動(dòng)后使用時(shí)，不固定三電磁流量計(jì)的地腳螺栓就投入使用，這種情況是電磁流量計(jì)振動(dòng)大的原因之一，電磁流量計(jì)使用前一定要擰緊泵的地腳固定螺栓。
3)調(diào)速系統(tǒng)回油管路未插入油液內(nèi)部。圖 1 中藍(lán)色回油管路如果未插入油液內(nèi)部，回油沖入油箱后，會(huì)造成油箱內(nèi)油液出現(xiàn)大量氣泡，帶有大量氣泡的油液被吸入電磁流量計(jì)泵體內(nèi)，會(huì)造成電磁流量計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)過(guò)大，流量大、氣泡多時(shí)可導(dǎo)致軸承損壞、定轉(zhuǎn)子抱死等嚴(yán)重問(wèn)題�；赜凸苈讽毑迦胗鸵簝�(nèi)部，距離回油箱底部 20 ～30 cm 為宜。
4)油泵、電機(jī)同軸度和同心度誤差大。電機(jī)與油泵一般由聯(lián)軸器聯(lián)接，因制造、安裝誤差，或泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，以及輸送介質(zhì)的性質(zhì)、承載后的變形等影響，往往會(huì)造成油泵、電機(jī)不同心、不同軸，進(jìn)而導(dǎo)致油泵振動(dòng)值超標(biāo)。此時(shí)應(yīng)重新調(diào)整油泵、電機(jī)的同軸度、同心度，誤差控制在 ±0． 05 mm 以?xún)?nèi)。
5)電磁流量計(jì)安裝高程過(guò)高。通過(guò)對(duì)三電磁流量計(jì)系統(tǒng)的吸油特性和汽蝕余量分析，可判斷出電磁流量計(jì)的安裝高度和其吸油能力的匹配程度，如電磁流量計(jì)的安裝高程超過(guò)其吸油能力，泵在當(dāng)前的高程運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)造成泵體內(nèi)部汽蝕的產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致泵體內(nèi)噪聲、振動(dòng)的增大。為了避免電磁流量計(jì)汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，泵的安裝應(yīng)在距離油箱液面一定高度范圍之內(nèi)，具體高度值應(yīng)依據(jù)電磁流量計(jì)工作特性曲線(xiàn)判定。
6)電機(jī)缺少潤(rùn)滑油。三電磁流量計(jì)電機(jī)缺少潤(rùn)滑油，會(huì)造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音過(guò)大，一般用專(zhuān)用黃油槍給電機(jī)加注潤(rùn)滑油。
7)電磁流量計(jì)損壞。電磁流量計(jì)本體損壞，也會(huì)導(dǎo)致泵體內(nèi)噪聲、振動(dòng)的增大。
2．2 三電磁流量計(jì)運(yùn)行時(shí)軸承溫升過(guò)高機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JB/T8644 － 2007《單電磁流量計(jì)》中規(guī)定:軸承溫升不得超過(guò)環(huán)境溫度 35℃，#高溫度不得超過(guò) 80℃。調(diào)速系統(tǒng)三電磁流量計(jì)可參考使用，油泵軸承溫升試驗(yàn)須每年做一次，以保證軸承良好的運(yùn)轉(zhuǎn)工況。三電磁流量計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸承溫升過(guò)高的主要原因有:
1)三電磁流量計(jì)軸承內(nèi)潤(rùn)滑油(脂)量不足，加注潤(rùn)滑油可解決。
2)三電磁流量計(jì)軸承損壞，常常是軸承發(fā)熱的普遍原因，如滾動(dòng)軸承保持架損壞、鋼球壓碎內(nèi)圈或外圈斷裂;滑動(dòng)軸承的合金層剝落、掉塊等;如軸承處聲音異常、噪音明顯增大，應(yīng)及時(shí)檢查軸承檢查并更換。
3)油泵、電機(jī)同軸度和同心度誤差增大也是導(dǎo)致軸承溫升過(guò)高的常見(jiàn)原因，電機(jī)、油泵運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，由于制造、安裝、運(yùn)行等原因，導(dǎo)致軸承摩擦增大，溫升過(guò)高。此時(shí)重新調(diào)整油泵、電機(jī)的同軸度、同心度，誤差控制在 ±0． 05 mm 以?xún)?nèi)。
2．3 三電磁流量計(jì)啟動(dòng)后電機(jī)電流過(guò)高
1)工作介質(zhì)黏度較大，即實(shí)際黏度高于所選泵或設(shè)計(jì)泵的黏度值。不相匹配黏度的流體可能使橡膠溶脹，增加了定、轉(zhuǎn)子之間的過(guò)盈配合值，使扭矩和消耗功率增大。增大三電磁流量計(jì)電機(jī)功率并降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速可解決工作介質(zhì)黏度較大的問(wèn)題。
2) 出口管道壓力過(guò)高，超過(guò)了安全閥的全排壓力，而安全閥未動(dòng)作。三電磁流量計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)電機(jī)電流異常升高，應(yīng)shou先檢查泵出口壓力是否正常，并根據(jù)情況調(diào)整安全閥的全排壓力。
3)油泵、電機(jī)同軸度和同心度誤差增大也是導(dǎo)致電磁流量計(jì)電機(jī)電流過(guò)高的常見(jiàn)原因，此種情況應(yīng)重新調(diào)整 油 泵、電 機(jī) 的 同 軸 度、同 心 度，誤 差 控 制在 ±0． 05 mm 以?xún)?nèi)。
2．4 三電磁流量計(jì)運(yùn)行時(shí)輸油效率降低
1)進(jìn)口管道被堵塞造成油泵進(jìn)口流量變小，是導(dǎo)致三電磁流量計(jì)輸油效率降低的#主要原因，shou先應(yīng)檢查過(guò)濾器及吸入管路，排除堵塞問(wèn)題。
2)有的用戶(hù)把電磁流量計(jì)的進(jìn)口管道改小，由于吸入管路直徑太小跟不上出油流量導(dǎo)致三電磁流量計(jì)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)三螺桿的設(shè)計(jì)流量、工作特性曲線(xiàn)等修改進(jìn)口管道直徑。
3)介質(zhì)黏度較大、轉(zhuǎn)速太高也是三電磁流量計(jì)運(yùn)行時(shí)輸油效率降低的原因之一，輸送介質(zhì)黏度太大，而泵的轉(zhuǎn)速太高導(dǎo)致，電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，泵兩端存在一定的壓差，油液可迅速充滿(mǎn)空腔。如油液黏度較大，則流動(dòng)性較差，吸入口的阻力較大，造成油液不能快速充滿(mǎn)空腔，泵的效率會(huì)急劇下降。針對(duì)黏度較大的介質(zhì)，三電磁流量計(jì)選型初期就應(yīng)該低轉(zhuǎn)速泵。
3 調(diào)速液壓系統(tǒng)三電磁流量計(jì)選型注意事項(xiàng)
針對(duì)油泵運(yùn)行中的異常工況，油泵電機(jī)單元選型前，要充分了解其使用條件，除了要獲得準(zhǔn)確的運(yùn)行流量、壓力外，還要明確輸送介質(zhì)的特性，比如介質(zhì)的腐蝕性強(qiáng)度，是否有固溶物，以及固溶物的比率和固體顆粒的大小，同時(shí)工作介質(zhì)的工作溫度、粘度、比重也是重點(diǎn)考慮的因素;除此之外，設(shè)計(jì)人員需要到使用現(xiàn)場(chǎng)充分調(diào)查并記錄油泵裝置的吸入條件、安裝條件等。根據(jù)多年的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，為避免三螺桿油泵運(yùn)行異常工況，三電磁流量計(jì)選型時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1)以電磁流量計(jì)的工作特性曲線(xiàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)三電磁流量計(jì)的選型。電磁流量計(jì)工作特性曲線(xiàn)是指導(dǎo)電磁流量計(jì)抽油的技術(shù)基礎(chǔ)，無(wú)論是選油泵、選電機(jī)、施工設(shè)計(jì)和使用管理都要以泵的特性曲線(xiàn)為基礎(chǔ)，泵的特性曲線(xiàn)主要包括:①容積效率曲線(xiàn) － 壓力與排量的關(guān)系曲線(xiàn);②機(jī)械效率曲線(xiàn)(即扭矩曲線(xiàn)) － 壓力與轉(zhuǎn)子扭矩關(guān)系曲線(xiàn);③總效率曲線(xiàn)(即系統(tǒng)效率曲線(xiàn)) － 壓力與系統(tǒng)效率關(guān)系曲線(xiàn)。泵工作特性曲線(xiàn)如圖 3 示，圖 3 中的中間區(qū)域?yàn)楸玫?佳工作區(qū)域。泵在這一區(qū)域效率#高，而且使用壽命長(zhǎng)。設(shè)計(jì)人員必須找出電磁流量計(jì)的#佳工作區(qū)域，tuijian給制造商用戶(hù)，才能使電磁流量計(jì)得到合理的使用，減少故障，并延長(zhǎng)泵的壽命。
2)設(shè)計(jì)布置三電磁流量計(jì)進(jìn)出口管道時(shí)，應(yīng)合理選擇管道直徑和彎頭。進(jìn)口管道直徑大，在相同流量下，油液流速度小，阻力損失小，但價(jià)格高，管道直徑小，會(huì)導(dǎo)致阻力損失急劇增大，使所選泵的揚(yáng)程、功率增加，成本和運(yùn)行費(fèi)用都增加。管道布置應(yīng)盡可能布置成直管，盡量減小管道中的附件和盡量縮小管道長(zhǎng)度，必須轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，彎頭的彎曲半徑應(yīng)該是管道直徑的 3 ～5倍，角度盡可能大于 90℃。應(yīng)從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度綜合考慮三電磁流量計(jì)進(jìn)出口管道和彎頭的布置。
3)泵出口側(cè)必須裝設(shè)逆止閥。逆止閥在液體倒流時(shí)可防止泵反轉(zhuǎn)，并使泵避免油擊的破壞，當(dāng)壓力油倒流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生巨大的反向壓力，單向閥可避免泵體損壞。
4)泵流量的確定。如果生產(chǎn)工藝中已給出#小流量、工作流量、#大流量，應(yīng)按#大流量考慮。如果生產(chǎn)工藝中只給出工作流量，則三電磁流量計(jì)流量選擇時(shí)應(yīng)考慮留一定余量。
5)輸送介質(zhì)黏度和轉(zhuǎn)速的匹配。依據(jù)前述，如果輸送的介質(zhì)黏度超標(biāo)，而泵的轉(zhuǎn)速又比較高，會(huì)造成泵的效率急劇下降。針對(duì)黏度較大的介質(zhì)，三電磁流量計(jì)選型初期就應(yīng)該選低轉(zhuǎn)速泵。
6)調(diào)速系統(tǒng)回油管路設(shè)計(jì)。依據(jù)前述，調(diào)速系統(tǒng)回油管路設(shè)計(jì)時(shí)，回油管路須插入油液內(nèi)部，距離回油箱底部 20 ～30 cm 為宜。以避免泵體汽蝕、軸承損壞、定轉(zhuǎn)子抱死等嚴(yán)重問(wèn)題的發(fā)生。
4 結(jié) 語(yǔ)
三電磁流量計(jì)在水電站調(diào)速系統(tǒng)中的作用舉足輕重，而且零件一旦損壞，維護(hù)、更換成本較高。及時(shí)發(fā)現(xiàn)三電磁流量計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中存在的異常工況，是每一個(gè)水電站運(yùn)行維護(hù)人員的重要任務(wù)。運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)考慮工作介質(zhì)特性、腐蝕性、黏度、工作溫度以及泵的壓力、流量等因素，結(jié)合電磁流量計(jì)的工作特性曲線(xiàn)、吸入條件、布置條件，深入分析三電磁流量計(jì)異常工況的原因。需要時(shí)調(diào)整油泵、電機(jī)的同軸度、同心度，更換進(jìn)口密封、進(jìn)口閥門(mén)、單向閥等措施，消除一般的異常工況。經(jīng)設(shè)計(jì)單位、廠家共同驗(yàn)證，如有設(shè)計(jì)選型、制造、管道施工布置方面存在的問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)停止泵的運(yùn)行，并由生產(chǎn)管理部門(mén)提出技術(shù)改造方案并實(shí)施，避免對(duì)電磁流量計(jì)造成更大的損害。選型得當(dāng)，維護(hù)合理，三電磁流量計(jì)就可長(zhǎng)周期、不間斷的運(yùn)轉(zhuǎn)。本文對(duì)水電站調(diào)速系統(tǒng)中的三電磁流量計(jì)的異常工況作了歸納、總結(jié)，希望能帶給水電站運(yùn)行維護(hù)人員一點(diǎn)啟發(fā)，確保水電站調(diào)速系統(tǒng)三電磁流量計(jì)長(zhǎng)壽命高效運(yùn)行。
關(guān)注我們 實(shí)現(xiàn)共贏