燈泡貫流式機組油系統中金屬管浮子流量計應用探索

　　摘要:燈泡貫流式機組軸承冷卻油為外循環模式，該系統中大多設計有玻璃轉子流量計，自機組投運后，多次發生玻璃轉子流量計漏油故障，給電站帶來極大的安全隱患和經濟損失。文章主要以流量計漏油故障處理實例，在玻璃轉子流流量計結構、材質、安裝使用環境等方面進行分析，提出相關整改建議，對電站油系統中流量計應用進行探討。

　　1概述

　　電站單機容量為10.42MW，在燈泡貫流式機組中屬中小型，機組中心高程為EL22.3m，低位油箱布置于EL13.7m層，高位油箱布置于EL44.7m層，玻璃轉子流量計布置于EL30.0m層。機組試運行及投運期間，玻璃轉子流量計多次發生連接法蘭滲油、玻璃管破裂現象，經過幾年來的機組檢修維護處理，流量計滲油漏油問題依然存在，非常后經過相關數據分析和市場調研，采用金屬流量計對其進行了替換，此問題得到解決。

　　2原用玻璃轉子流量計介紹

　　按圖紙設計要求，采用LZB-50、80型玻璃轉子流量計。其設備構造主要由玻璃錐管、包塑浮子、襯套、上下基座、上下止檔、支承板、前后罩支板、密封圈及密封圈隔膜等組成，如圖1所示。

　　工作原理:流體自下而上流經錐管時，流體動能在浮子上產生的升力和流體的浮力使浮子上升，當升力與浮力之和等于浮子自身重力時，浮子處于平衡，穩定在某一高度位置上，錐管上的刻度指示流體的流量值。技術參數見表1。

　　3故障原因分析

　　3.1故障介紹

　　潤滑油系統運行過程中，玻璃轉子流量計玻璃錐管意外破裂，造成大量漏油;潤滑油系統運行過程中，玻璃轉子流量計密封圈因各種原因產生異常松動或老化，造成不同程度的滲油現象，如圖2所示。

　　自電站4臺機組投運以來，已多次發生玻璃轉子流量計玻璃錐管破裂，造成大量漏油。電站首批安裝投入使用的玻璃轉子流量計(主要用于貫流式機組正推力瓦、反推力瓦、徑向軸承、水導軸承供油，每臺機4個，電站4臺機組共16個)，目前僅有一個還可投入使用，其余流量計均已更換且再次出現不同層次的問題。

　　3.2問題原因分析

　　3.2.1玻璃錐管破裂原因

　　(1)材質方面。玻璃屬于脆性斷裂，斷裂前沒有明顯的拉伸變形。一般玻璃在安裝時候會預留一定膨脹空間，否則極易因熱脹冷縮產生破裂。而按照玻璃轉子流量計結構，玻璃錐管在出廠時，由前后罩支板和上下基座螺栓配合鎖緊固定，無任何熱脹準縮空間，而機組長期停運后，一般開機前提前將潤滑油系統投入，對油進行循環檢查，檢查合格后進行開機相關工作，在機組開機時，各軸瓦的瓦溫會逐漸上升，直至達到機組正常瓦溫，而在這整個溫升的過程中，玻璃錐管是否會因內外溫度不一致，產生熱脹冷縮造成破裂值得考慮。

　　(2)耐壓方面。LZB-50型玻璃轉子流量計額定耐壓為0.6MPa，LZB-80型玻璃轉子流量計額定耐壓為0.4MPa。電站EL13.7m層低位油箱油泵出口壓力經泄壓后調整為0.4～0.45MPa(設計為0.8MPa)，潤滑油由EL13.7m層低位油箱潤滑油泵增壓后，潤滑油由低位油箱通過系統管路供至44.7m層高位油箱，途中在EL30.0m層設有三通管路，另一路則直接供油到機組各軸承潤滑系統。因系統管路沿途未設計壓力表，所以在系統運行時，玻璃轉子流量計所承受壓力無法確定，是否存在壓力過大直接造成玻璃錐管破裂值得思考。如在EL30.0m層不布置三通，軸承供油管直接從高位油箱處開孔取油，因高位油箱設置有油呼吸器，故軸承供油管路應可定義自流供油，是否可以起到減少系統管路的供油壓力值得考慮。

　　3.2.2密封滲油原因

　　由圖1可知，密封布置于玻璃錐管的頭尾側端頭和頭尾側周向共4處，對玻璃錐管進行密封。從結構可以看出，玻璃錐管和上下基座無任何固定組合，密封是否嚴實直接取決于上下基座安裝與前后罩支架的配合。而在我們的安裝或者檢修過程中，如在設備與管路法蘭連接時，上下法蘭的對齊情況、管路與設備組合尺寸偏差、組合螺栓的擰緊程度，將直接影響玻璃轉子流量計的密封性能。同時在機組運行時，系統管路會隨機組產生微量震動，而此處管路在設計時無任何減震措施，如在玻璃轉子流量計兩端增加軟連接，是否會起到一定的減震作用，以減少密封的受力情況。

　　4改造相關建議

　　據同類型電站小璇電站工作人員介紹，小璇電站至投運以來，玻璃轉子流量計使用情況較好。隨即本站進行了相關采購安裝，在安裝中，發現該廠所生產的LZB-80型玻璃轉子流量計法蘭尺寸偏小，無法與本站現有管路及閥門裝配。經與廠家聯系，得知其生產的流量計所用法蘭為0.6MPa等級法蘭，而本站所用法蘭、閥門均為1.6Pa耐壓等級，如要更換，必須一起更換管路法蘭和對應閥門，而在系統中使用0.6MPa等級的閥門又將成為一處重要隱患。

　　基于上述分析，如果更改管路取油口(需在EL30.m層和EL44.7m高位油箱布置供油管路)、增加軟連接(需在供油主管、支管共計5處增加軟連接)等，均需對系統管路進行大改，且玻璃轉子流量計本身材質問題也很多，一旦改造完成之后仍因溫度變化等原因再改造導致破裂發生，將得不償失。經市場調查，發現一種金屬管浮子流量計可以替代玻璃轉子流量計。金屬管浮子流量計主要有2部分組成:傳感器和指示器。傳感器主要有法蘭、測量管、錐管、浮子和上下導向器組成;指示器主要有磁耦合系統、電遠傳系統、指示盤、指針和殼體組成。結構如圖3所示。

　　其工作原理為:浮子內嵌一根磁鋼，指示器中有磁耦合系統與之形成磁關聯，池浮子在測量管中上下移動時，指示器中的磁耦合系統會帶動指針移動。利用磁傳感器檢測并轉換成電信號，經電路板處理后顯示瞬時和累計流量，指針在指示盤上指示瞬時流量。

　　5改造方案及分析

　　(1)設備選型。據與金屬管流量計廠家聯系，金屬管流量計DN50型耐壓為4.0MPa;DN80型為1.6MPa，滿足系統要求。

　　(2)材質對比。金屬管流量計通體為不銹鋼結構，可與管路法蘭直接組合裝配，避免了玻璃轉子流量計溫度變化破裂的可能。

　　(3)密封對比。金屬管流量計內部無其他密封結構，解決了玻璃轉子流量計內部密封滲油問題。

　　(4)尺寸匹配。其配套的法蘭尺寸與本站現用1.6MPa等級法蘭尺寸相同，滿足安裝要求。設備總體高度為250mm，相比之前流量計(高度500～650mm)節約空間。

　　(5)設備安裝。金屬管流量計自帶儀表一個，安裝時需保持儀表朝向相同，需對管路法蘭及閥門法蘭進行配割調整，安裝更換工作建議在機組年度檢修時實施。

　　(6)功能選用。金屬管流量計工作電壓可選用12～36VDC4～20mA兩張制、220VAC50Hz交流供電、電池供電?？紤]該流量計僅為現地檢查流量所用，該系統其他位置布置有流量開關、壓力變送器等原件，擬暫不使用其遠程輸出信號功能，為此，建議使用電池供電(廠家介紹單組電池可用1a)，定期更換電池即可。

　　6結語

　　(1)就玻璃轉子流量計而言，其絕大部分僅適用于水、氣介質系統，主要起到觀測、流量調整作用，但受其本身結構和材質約束，其抗壓性著實較差，安裝尺寸及工藝較為苛刻(曾出現正常拆裝玻璃管意外破裂現象)，使用在電站帶壓的油系統是否適合值得深思。

　　(2)玻璃轉子流量計與金屬流量計二者對比，金屬管流量計優點主要是在結構材質及抗壓方面，其各項參數指標完全能夠勝任電站潤滑油系統的各項需求。唯一不足就是金屬管流量計不能實現肉眼觀測油色功能，而這一不足可在低位油箱、高位油箱布置油杯給予解決。