润滑油快速补充和保压装置在高炉鼓风机中的应用

引言

工业透平大型旋转鼓风机组的正常运行需要一定压力和流量的润滑油对其转子轴承处进行润滑及冷却作用，是旋转机械必不可缺的辅助介质。梅山钢铁公司热电厂3号高炉鼓风机汽轮机润滑油系统工作压力为0.265 MPa，两台电动油泵，正常运行一开一备为机组轴系供油。当一台电动油泵发生故障出力不足时压力会下降，当压力下降到0.2 MPa时，备用泵启动。由于备用泵从启动到建立正常压力大约需要3 s时间，期间润滑油压力无动力源，会继续下降，当压力下降到0.15 MPa时，就会引发润滑油压力低保护跳机，甚至有可能造成汽轮机轴系损坏的事故。为解决因备用泵建立压力过慢存在3 s无动力会造成停机的事故隐患，本文介绍了一种机组润滑油压低的快速补充保压装置。以保证机组安全运行，从而实现梅钢公司大生产的稳定顺行。

1 保压装置基本结构介绍

本技术装置包含厂用压缩空气气源，储气罐，减压阀，储油罐，活塞，配重块，磁翻板液位计，液位开关，压力开关，气动控制通断装置等组成。厂用0.5 MPa压力的压缩空气通过手动阀进入储气罐，再通过减压阀减压至0.265 MPa进入储油罐内补充润滑油和活塞配重之间，此时储油罐内部充满补充油120 L。储油罐底部外接出油管，出油管再经过隔绝阀，再经过快速气动控制通断装置，再经过隔绝阀进入机组润滑油母管。压力开关安装在润滑油母管上。

本技术的核心内容在于设计了一种气动快速通断装置，该装置是控制补充润滑油快速进入母管保压的关键设备。充分利用了气动控制的原理，实现了润滑油补充的快速响应的功能。

如图1所示：厂用压缩空气压力为0.5 MPa左右通过进气阀17进入储气罐14，压缩空气经过储气罐14顶部出气管13至进气阀11，再经过减压阀8减压到0.265 MPa的气源进入储油罐9内的补充润滑油和活塞配重块之间。活塞10与配重块6固定连接，通过钢丝绳15牵引，再加装两组定滑轮7和12。钢丝绳的另一端加装手轮16和摇柄20.储油罐内两侧加装固定滑槽26和27.活塞可在滑槽自由上下运动。此时手轮16通过摇柄20，钢丝绳15在定滑轮7和12的作用下，将活塞配重块牵引至最高触发位，摇柄20通过电磁锁位装置18固定锁位。此时储油罐9内充满120 L的润滑油，0.265 MPa的压力作用在储油罐9内的润滑油和活塞10之间。此时补油阀22处于关闭状态，储油罐出口阀24处于打开状态，气动控制通断装置28处于切断关闭状态，润滑油母管进油阀29处于打开状态。电动油泵30，31正常一开一备将润滑油箱32内的润滑油通过母管33打至机组轴系1以保证机组正常工作。

图1 润滑油补充和保压装置现场布置图

2 润滑油补充和保压装置工作原理

当运行油泵发生故障或电动油泵切换过程中，由于备泵启动有3 s的无动力源的真空期，此时压力开关2检测到润滑油母管压力低于0.2 MPa时，压力开关2将接点信号送至中控室后台DCS控制系统，DCS立即发出控制信号使气动控制通断装置的二位三通电磁阀失电动作，二位三通电磁阀进气口切断，排气口打通泄压；DCS同时控制气动通断装置的二位二通电磁阀失电打开，接通气源。此时通断装置内的活塞带动堵头向相反的方向运动，通断装置打通，此时储油罐9内承压为0.265 MPa的润滑油快速通过气动控制通断装置向润滑油母管补油，保压。同时DCS控制电磁锁位装置失电动作，电磁锁位装置内的锁位铁芯退位，摇柄呈自由状态，钢丝绳手轮摇柄脱离锁位装置，此时活塞配重块在重力的作用下迅速在储油罐内向下运动，产生一个快速的爆发力，以充分保证100 L的润滑油迅速进入母管保证母管压力不低于0.2 MPa。杜绝了机组润滑油压力低保护跳机事故发生的可能，更加确保了机组轴系供油的稳定，保证机组安全运行。

当补油保压动作完毕，母管压力正常，备泵正常启动工作，此时储油罐内剩余最低液位20 L左右，液位开关检测到最低液位，发出接点信号至后台DCS控制系统，DCS控制系统立即控制气动控制通断装置的两组电磁阀得电动作，在气源压差的作用下，气动通断装置活塞带动推杆和堵头回位，迅速切断补充油路，以保证压缩空气不会进入到机组润滑油母管威胁机组正常运行安全。

3 电磁锁位装置工作原理

机组正常工作情况下，即无需润滑油保压装置工作的情况下，摇柄带动手轮，手轮拉动钢丝绳牵引储油罐内的活塞和配重块上升的最高触发点就位，此时摇柄正对电磁锁位装置包含的锁位铁芯，DCS控制电磁锁位装置线圈得电，锁位铁芯弹出，由于锁位铁芯设置中空，与摇柄杆套合，这样通过电磁锁位装置实现了对储油罐内的活塞配重块的预紧和就位。

当润滑油母管需要充油保压时，在储油罐内的补充油快速运动的同时，控制系统立即输出指令控制电磁锁位装置线圈失电，此时锁位铁芯回位，摇柄呈自由状态，储油罐内的活塞和配重块在重力的作用下，迅速向下运动，配合压缩空气的压力对补充油增加一个快速的爆发力。充分保证了补油的响应时间。

如图2所示，气动通断装置28内部包含进油管46，出油管34，进油管46和出油管34均延伸出通断装置28外壳，进油管46与图1中所示的储油罐出口阀24对接，出油管与图1中所示的润滑油母管进油阀29对接。其中进油管46与出油管34在通断装置28内部呈直角L型联通安装，在联通处堵头48位移的上下壁处加装密封组件35，47和49，以方便推杆36带动堵头48进入进出油管联通处并过盈起到隔绝阻断作用。在装置内部的另一侧加装堵头48，推杆36，活塞38。其中活塞，推杆，堵头刚性连接，活塞38在加装的固定滑槽37和43上下之间可以左右运动。在底部固定滑槽43加装两组限位挡块41和44，以限制活塞的位移量，确保堵头在进出油管联通处的通断功能的实现。在通断装置的活塞一侧加装切断进气口39，切断进气口39通过二位三通电磁阀40控制，气源来自减压阀8后。在装置底部的活塞38另一侧加装联通进气口45，联通进气口45通过二位二通电磁阀42控制，气源同样接自减压阀8后接口。

图2 气动控制通断装置原理图

4 气动控制通断装置切断与联通工作原理说明

机组正常运行，电动油泵工作正常，润滑油母管压力正常时，气动控制通断装置呈切断状态，此时二位三通电磁阀和二位二通电磁阀均带电工作，二位三通电磁阀带电时，工作口2和工作口1想通，工作口2和排气口3不通，二位二通电磁阀带电时，工作口2和工作口1不通。此时气源经减压阀通过二位三通电磁阀的工作口1和工作口2进入气动控制通断装置活塞右侧腔室，气源压力推动活塞带动推杆和堵头切断进出管联通处。即储油罐内的补充油不能通过气动通断装置进入润滑油母管。

当压力开关检测到润滑油母管压力低于设定值，DCS控制系统开关信号动作，立即控制二位三通电磁阀失电，此时电磁阀工作口2和进气口1不通，工作口2和排气口3通，电磁阀将活塞右侧腔室的气源压力快速排气泄压。同时，DCS控制二位二通电磁阀失电，电磁阀的工作口2和进气口1气源接通，气源压力经过联通进气口进入通断装置内活塞的左侧腔室并快速推动活塞向相反的方向运动，此时推杆带动堵头离开进出油管联通处，此时装置内部的进出油管接通，储油罐内的补充油迅速经过通断装置进入到润滑油母管内实现保压功能。

如图3所示：1）；压力开关PS检测到母管油压低与设定值时，将接点信号送至后台DCS控制系统，DCS控制系统控制气动通断装置所涉及的两组电磁阀失电动作，二位三通电磁阀失电排气，二位二通电磁阀失电进气，控制气动通断装置联通储油罐出油和机组润滑油母管，使补充油快速进入母管保压。同时DCS控制电磁锁位装置 失电动作，摇柄脱位，使储油罐内上方的活塞配重自由向下运动。2）；液位开关LS检测到储油罐内液位低于设定值时，立即将接点信号送至DCS后台控制系统，DCS立即控制气动通断装置所涉及的两组电磁阀得电动作，二位二通电磁阀得电关闭，二位三通电磁阀得电打通，排气口关闭。气源正常控制通断装置切断储油罐出口和机组润滑油母管通道。确保空气不会进入油系统。

图3 润滑油补充和保压装置自动控制原理框图

5 润滑油补充及保压装置的技术要点

(1)提出了用一定压力的压缩空气作为动力源推动润滑油快速补充进入母管。由于是气动推进，响应快，完全满足快速补充保压的要求。

(2)设计了一种气动控制快速通断装置，利用压差的大小控制活塞推杆动作，再通过堵头的作用控制介质流通。充分保证了补充润滑油在有效时间内进入母管实现保压功能。

(3)在气源推动润滑油运动的基础上，再加上自动触发的活塞配重，使润滑油补充进入母管更加具有爆发力。实现保压功能。

(4)提出了一种定滑轮组和钢丝绳的牵引，以及手轮摇柄的自动锁位与释放的电磁锁定装置。更加确保了保压的功能实现。

(5)利用压力开关和气动控制通断装置的组合作用实现控制油路快速联通，补充油迅速进入母管保压。

(6)利用液位开关和气动控制通断装置的组合联动作用实现储油罐出油自动切断，防止液位低空气进入油管造成油中带气事故。

6 结束语

本技术装置首次提出了用一定压力的压缩空气作为动力源推动润滑油快速补充进入母管。由于是气动推进，响应快，完全满足快速补充保压的要求。本技术设计了一种气动控制快速通断装置，利用压差的大小控制活塞推杆动作，再通过堵头的作用控制介质流通。充分保证了补充润滑油在有效时间内进入母管实现保压功能。在气源推动润滑油运动的基础上，再加上自动触发的活塞配重，使润滑油补充进入母管更加具有爆发力。实现保压功能。提出了一种定滑轮组和钢丝绳的牵引，以及手轮摇柄的自动锁位与释放的电磁锁定装置。更加确保了保压的功能实现。利用压力开关和气动控制通断装置的组合作用实现控制油路快速联通，补充油迅速进入母管保压。通过上述功能的组合应用，本技术装置完全可以保证大型机组润滑油系统的工作稳定性。