潤(rùn)滑油快速補(bǔ)充和保壓裝置在高爐鼓風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

成 濤,陸振岳,曾大光,何金海

(上海梅山鋼鐵股份有限公司熱電廠,江蘇南京 210039）

引言

工業(yè)透平大型旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)組的正常運(yùn)行需要一定壓力和流量的潤(rùn)滑油對(duì)其轉(zhuǎn)子軸承處進(jìn)行潤(rùn)滑及冷卻作用，是旋轉(zhuǎn)機(jī)械必不可缺的輔助介質(zhì)。梅山鋼鐵公司熱電廠3號(hào)高爐鼓風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)工作壓力為0.265 MPa，兩臺(tái)電動(dòng)油泵，正常運(yùn)行一開(kāi)一備為機(jī)組軸系供油。當(dāng)一臺(tái)電動(dòng)油泵發(fā)生故障出力不足時(shí)壓力會(huì)下降，當(dāng)壓力下降到0.2 MPa時(shí)，備用泵啟動(dòng)。由于備用泵從啟動(dòng)到建立正常壓力大約需要3 s時(shí)間，期間潤(rùn)滑油壓力無(wú)動(dòng)力源，會(huì)繼續(xù)下降，當(dāng)壓力下降到0.15 MPa時(shí)，就會(huì)引發(fā)潤(rùn)滑油壓力低保護(hù)跳機(jī)，甚至有可能造成汽輪機(jī)軸系損壞的事故。為解決因備用泵建立壓力過(guò)慢存在3 s無(wú)動(dòng)力會(huì)造成停機(jī)的事故隱患，本文介紹了一種機(jī)組潤(rùn)滑油壓低的快速補(bǔ)充保壓裝置。以保證機(jī)組安全運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)梅鋼公司大生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。

1 保壓裝置基本結(jié)構(gòu)介紹

本技術(shù)裝置包含廠用壓縮空氣氣源，儲(chǔ)氣罐，減壓閥，儲(chǔ)油罐，活塞，配重塊，磁翻板液位計(jì)，液位開(kāi)關(guān)，壓力開(kāi)關(guān)，氣動(dòng)控制通斷裝置等組成。廠用0.5 MPa壓力的壓縮空氣通過(guò)手動(dòng)閥進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，再通過(guò)減壓閥減壓至0.265 MPa進(jìn)入儲(chǔ)油罐內(nèi)補(bǔ)充潤(rùn)滑油和活塞配重之間，此時(shí)儲(chǔ)油罐內(nèi)部充滿補(bǔ)充油120 L。儲(chǔ)油罐底部外接出油管，出油管再經(jīng)過(guò)隔絕閥，再經(jīng)過(guò)快速氣動(dòng)控制通斷裝置，再經(jīng)過(guò)隔絕閥進(jìn)入機(jī)組潤(rùn)滑油母管。壓力開(kāi)關(guān)安裝在潤(rùn)滑油母管上。

本技術(shù)的核心內(nèi)容在于設(shè)計(jì)了一種氣動(dòng)快速通斷裝置，該裝置是控制補(bǔ)充潤(rùn)滑油快速進(jìn)入母管保壓的關(guān)鍵設(shè)備。充分利用了氣動(dòng)控制的原理，實(shí)現(xiàn)了潤(rùn)滑油補(bǔ)充的快速響應(yīng)的功能。

如圖1所示：廠用壓縮空氣壓力為0.5 MPa左右通過(guò)進(jìn)氣閥17進(jìn)入儲(chǔ)氣罐14，壓縮空氣經(jīng)過(guò)儲(chǔ)氣罐14頂部出氣管13至進(jìn)氣閥11，再經(jīng)過(guò)減壓閥8減壓到0.265 MPa的氣源進(jìn)入儲(chǔ)油罐9內(nèi)的補(bǔ)充潤(rùn)滑油和活塞配重塊之間。活塞10與配重塊6固定連接，通過(guò)鋼絲繩15牽引，再加裝兩組定滑輪7和12。鋼絲繩的另一端加裝手輪16和搖柄20.儲(chǔ)油罐內(nèi)兩側(cè)加裝固定滑槽26和27.活塞可在滑槽自由上下運(yùn)動(dòng)。此時(shí)手輪16通過(guò)搖柄20，鋼絲繩15在定滑輪7和12的作用下，將活塞配重塊牽引至最高觸發(fā)位，搖柄20通過(guò)電磁鎖位裝置18固定鎖位。此時(shí)儲(chǔ)油罐9內(nèi)充滿120 L的潤(rùn)滑油，0.265 MPa的壓力作用在儲(chǔ)油罐9內(nèi)的潤(rùn)滑油和活塞10之間。此時(shí)補(bǔ)油閥22處于關(guān)閉狀態(tài)，儲(chǔ)油罐出口閥24處于打開(kāi)狀態(tài)，氣動(dòng)控制通斷裝置28處于切斷關(guān)閉狀態(tài)，潤(rùn)滑油母管進(jìn)油閥29處于打開(kāi)狀態(tài)。電動(dòng)油泵30，31正常一開(kāi)一備將潤(rùn)滑油箱32內(nèi)的潤(rùn)滑油通過(guò)母管33打至機(jī)組軸系1以保證機(jī)組正常工作。

圖1 潤(rùn)滑油補(bǔ)充和保壓裝置現(xiàn)場(chǎng)布置圖

2 潤(rùn)滑油補(bǔ)充和保壓裝置工作原理

當(dāng)運(yùn)行油泵發(fā)生故障或電動(dòng)油泵切換過(guò)程中，由于備泵啟動(dòng)有3 s的無(wú)動(dòng)力源的真空期，此時(shí)壓力開(kāi)關(guān)2檢測(cè)到潤(rùn)滑油母管壓力低于0.2 MPa時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)2將接點(diǎn)信號(hào)送至中控室后臺(tái)DCS控制系統(tǒng)，DCS立即發(fā)出控制信號(hào)使氣動(dòng)控制通斷裝置的二位三通電磁閥失電動(dòng)作，二位三通電磁閥進(jìn)氣口切斷，排氣口打通泄壓；DCS同時(shí)控制氣動(dòng)通斷裝置的二位二通電磁閥失電打開(kāi)，接通氣源。此時(shí)通斷裝置內(nèi)的活塞帶動(dòng)堵頭向相反的方向運(yùn)動(dòng)，通斷裝置打通，此時(shí)儲(chǔ)油罐9內(nèi)承壓為0.265 MPa的潤(rùn)滑油快速通過(guò)氣動(dòng)控制通斷裝置向潤(rùn)滑油母管補(bǔ)油，保壓。同時(shí)DCS控制電磁鎖位裝置失電動(dòng)作，電磁鎖位裝置內(nèi)的鎖位鐵芯退位，搖柄呈自由狀態(tài)，鋼絲繩手輪搖柄脫離鎖位裝置，此時(shí)活塞配重塊在重力的作用下迅速在儲(chǔ)油罐內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)快速的爆發(fā)力，以充分保證100 L的潤(rùn)滑油迅速進(jìn)入母管保證母管壓力不低于0.2 MPa。杜絕了機(jī)組潤(rùn)滑油壓力低保護(hù)跳機(jī)事故發(fā)生的可能，更加確保了機(jī)組軸系供油的穩(wěn)定，保證機(jī)組安全運(yùn)行。

當(dāng)補(bǔ)油保壓動(dòng)作完畢，母管壓力正常，備泵正常啟動(dòng)工作，此時(shí)儲(chǔ)油罐內(nèi)剩余最低液位20 L左右，液位開(kāi)關(guān)檢測(cè)到最低液位，發(fā)出接點(diǎn)信號(hào)至后臺(tái)DCS控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)立即控制氣動(dòng)控制通斷裝置的兩組電磁閥得電動(dòng)作，在氣源壓差的作用下，氣動(dòng)通斷裝置活塞帶動(dòng)推桿和堵頭回位，迅速切斷補(bǔ)充油路，以保證壓縮空氣不會(huì)進(jìn)入到機(jī)組潤(rùn)滑油母管威脅機(jī)組正常運(yùn)行安全。

3 電磁鎖位裝置工作原理

機(jī)組正常工作情況下，即無(wú)需潤(rùn)滑油保壓裝置工作的情況下，搖柄帶動(dòng)手輪，手輪拉動(dòng)鋼絲繩牽引儲(chǔ)油罐內(nèi)的活塞和配重塊上升的最高觸發(fā)點(diǎn)就位，此時(shí)搖柄正對(duì)電磁鎖位裝置包含的鎖位鐵芯，DCS控制電磁鎖位裝置線圈得電，鎖位鐵芯彈出，由于鎖位鐵芯設(shè)置中空，與搖柄桿套合，這樣通過(guò)電磁鎖位裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)油罐內(nèi)的活塞配重塊的預(yù)緊和就位。

當(dāng)潤(rùn)滑油母管需要充油保壓時(shí)，在儲(chǔ)油罐內(nèi)的補(bǔ)充油快速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，控制系統(tǒng)立即輸出指令控制電磁鎖位裝置線圈失電，此時(shí)鎖位鐵芯回位，搖柄呈自由狀態(tài)，儲(chǔ)油罐內(nèi)的活塞和配重塊在重力的作用下，迅速向下運(yùn)動(dòng)，配合壓縮空氣的壓力對(duì)補(bǔ)充油增加一個(gè)快速的爆發(fā)力。充分保證了補(bǔ)油的響應(yīng)時(shí)間。

如圖2所示，氣動(dòng)通斷裝置28內(nèi)部包含進(jìn)油管46，出油管34，進(jìn)油管46和出油管34均延伸出通斷裝置28外殼，進(jìn)油管46與圖1中所示的儲(chǔ)油罐出口閥24對(duì)接，出油管與圖1中所示的潤(rùn)滑油母管進(jìn)油閥29對(duì)接。其中進(jìn)油管46與出油管34在通斷裝置28內(nèi)部呈直角L型聯(lián)通安裝，在聯(lián)通處堵頭48位移的上下壁處加裝密封組件35，47和49，以方便推桿36帶動(dòng)堵頭48進(jìn)入進(jìn)出油管聯(lián)通處并過(guò)盈起到隔絕阻斷作用。在裝置內(nèi)部的另一側(cè)加裝堵頭48，推桿36，活塞38。其中活塞，推桿，堵頭剛性連接，活塞38在加裝的固定滑槽37和43上下之間可以左右運(yùn)動(dòng)。在底部固定滑槽43加裝兩組限位擋塊41和44，以限制活塞的位移量，確保堵頭在進(jìn)出油管聯(lián)通處的通斷功能的實(shí)現(xiàn)。在通斷裝置的活塞一側(cè)加裝切斷進(jìn)氣口39，切斷進(jìn)氣口39通過(guò)二位三通電磁閥40控制，氣源來(lái)自減壓閥8后。在裝置底部的活塞38另一側(cè)加裝聯(lián)通進(jìn)氣口45，聯(lián)通進(jìn)氣口45通過(guò)二位二通電磁閥42控制，氣源同樣接自減壓閥8后接口。

4 氣動(dòng)控制通斷裝置切斷與聯(lián)通工作原理說(shuō)明

機(jī)組正常運(yùn)行，電動(dòng)油泵工作正常，潤(rùn)滑油母管壓力正常時(shí)，氣動(dòng)控制通斷裝置呈切斷狀態(tài)，此時(shí)二位三通電磁閥和二位二通電磁閥均帶電工作，二位三通電磁閥帶電時(shí)，工作口2和工作口1想通，工作口2和排氣口3不通，二位二通電磁閥帶電時(shí)，工作口2和工作口1不通。此時(shí)氣源經(jīng)減壓閥通過(guò)二位三通電磁閥的工作口1和工作口2進(jìn)入氣動(dòng)控制通斷裝置活塞右側(cè)腔室，氣源壓力推動(dòng)活塞帶動(dòng)推桿和堵頭切斷進(jìn)出管聯(lián)通處。即儲(chǔ)油罐內(nèi)的補(bǔ)充油不能通過(guò)氣動(dòng)通斷裝置進(jìn)入潤(rùn)滑油母管。

當(dāng)壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)到潤(rùn)滑油母管壓力低于設(shè)定值，DCS控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)信號(hào)動(dòng)作，立即控制二位三通電磁閥失電，此時(shí)電磁閥工作口2和進(jìn)氣口1不通，工作口2和排氣口3通，電磁閥將活塞右側(cè)腔室的氣源壓力快速排氣泄壓。同時(shí)，DCS控制二位二通電磁閥失電，電磁閥的工作口2和進(jìn)氣口1氣源接通，氣源壓力經(jīng)過(guò)聯(lián)通進(jìn)氣口進(jìn)入通斷裝置內(nèi)活塞的左側(cè)腔室并快速推動(dòng)活塞向相反的方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)推桿帶動(dòng)堵頭離開(kāi)進(jìn)出油管聯(lián)通處，此時(shí)裝置內(nèi)部的進(jìn)出油管接通，儲(chǔ)油罐內(nèi)的補(bǔ)充油迅速經(jīng)過(guò)通斷裝置進(jìn)入到潤(rùn)滑油母管內(nèi)實(shí)現(xiàn)保壓功能。

如圖3所示：1）；壓力開(kāi)關(guān)PS檢測(cè)到母管油壓低與設(shè)定值時(shí)，將接點(diǎn)信號(hào)送至后臺(tái)DCS控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)控制氣動(dòng)通斷裝置所涉及的兩組電磁閥失電動(dòng)作，二位三通電磁閥失電排氣，二位二通電磁閥失電進(jìn)氣，控制氣動(dòng)通斷裝置聯(lián)通儲(chǔ)油罐出油和機(jī)組潤(rùn)滑油母管，使補(bǔ)充油快速進(jìn)入母管保壓。同時(shí)DCS控制電磁鎖位裝置 失電動(dòng)作，搖柄脫位，使儲(chǔ)油罐內(nèi)上方的活塞配重自由向下運(yùn)動(dòng)。2）；液位開(kāi)關(guān)LS檢測(cè)到儲(chǔ)油罐內(nèi)液位低于設(shè)定值時(shí)，立即將接點(diǎn)信號(hào)送至DCS后臺(tái)控制系統(tǒng)，DCS立即控制氣動(dòng)通斷裝置所涉及的兩組電磁閥得電動(dòng)作，二位二通電磁閥得電關(guān)閉，二位三通電磁閥得電打通，排氣口關(guān)閉。氣源正?？刂仆〝嘌b置切斷儲(chǔ)油罐出口和機(jī)組潤(rùn)滑油母管通道。確保空氣不會(huì)進(jìn)入油系統(tǒng)。

5 潤(rùn)滑油補(bǔ)充及保壓裝置的技術(shù)要點(diǎn)

(1)提出了用一定壓力的壓縮空氣作為動(dòng)力源推動(dòng)潤(rùn)滑油快速補(bǔ)充進(jìn)入母管。由于是氣動(dòng)推進(jìn)，響應(yīng)快，完全滿足快速補(bǔ)充保壓的要求。

(2)設(shè)計(jì)了一種氣動(dòng)控制快速通斷裝置，利用壓差的大小控制活塞推桿動(dòng)作，再通過(guò)堵頭的作用控制介質(zhì)流通。充分保證了補(bǔ)充潤(rùn)滑油在有效時(shí)間內(nèi)進(jìn)入母管實(shí)現(xiàn)保壓功能。

(3)在氣源推動(dòng)潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，再加上自動(dòng)觸發(fā)的活塞配重，使?jié)櫥脱a(bǔ)充進(jìn)入母管更加具有爆發(fā)力。實(shí)現(xiàn)保壓功能。

(4)提出了一種定滑輪組和鋼絲繩的牽引，以及手輪搖柄的自動(dòng)鎖位與釋放的電磁鎖定裝置。更加確保了保壓的功能實(shí)現(xiàn)。

(5)利用壓力開(kāi)關(guān)和氣動(dòng)控制通斷裝置的組合作用實(shí)現(xiàn)控制油路快速聯(lián)通，補(bǔ)充油迅速進(jìn)入母管保壓。

(6)利用液位開(kāi)關(guān)和氣動(dòng)控制通斷裝置的組合聯(lián)動(dòng)作用實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)油罐出油自動(dòng)切斷，防止液位低空氣進(jìn)入油管造成油中帶氣事故。

6 結(jié)束語(yǔ)

本技術(shù)裝置首次提出了用一定壓力的壓縮空氣作為動(dòng)力源推動(dòng)潤(rùn)滑油快速補(bǔ)充進(jìn)入母管。由于是氣動(dòng)推進(jìn)，響應(yīng)快，完全滿足快速補(bǔ)充保壓的要求。本技術(shù)設(shè)計(jì)了一種氣動(dòng)控制快速通斷裝置，利用壓差的大小控制活塞推桿動(dòng)作，再通過(guò)堵頭的作用控制介質(zhì)流通。充分保證了補(bǔ)充潤(rùn)滑油在有效時(shí)間內(nèi)進(jìn)入母管實(shí)現(xiàn)保壓功能。在氣源推動(dòng)潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，再加上自動(dòng)觸發(fā)的活塞配重，使?jié)櫥脱a(bǔ)充進(jìn)入母管更加具有爆發(fā)力。實(shí)現(xiàn)保壓功能。提出了一種定滑輪組和鋼絲繩的牽引，以及手輪搖柄的自動(dòng)鎖位與釋放的電磁鎖定裝置。更加確保了保壓的功能實(shí)現(xiàn)。利用壓力開(kāi)關(guān)和氣動(dòng)控制通斷裝置的組合作用實(shí)現(xiàn)控制油路快速聯(lián)通，補(bǔ)充油迅速進(jìn)入母管保壓。通過(guò)上述功能的組合應(yīng)用，本技術(shù)裝置完全可以保證大型機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。