《装备维修技术》2020年第1期（总第175期）
doi:10.16648/jki.1005-2917.2020.01.104
增压泵频繁启动问题分析与处理
于洋 华树明 王向军
（广西防城港核电有限公司，广西防城港 538000）
摘要：本文基于核电厂18PA6B柴油发电机组低压燃油系统发生的增压泵103PO频繁启动问题，结合燃油系统管路内压力波动特性，详细全面的分析了系统中导致压力异常波动触发增压泵频繁启动的各种因素，并结合现场试验验证数据分析，对后续日常工作中该类问题分 析和迅速处理有着积极借鉴参考意义。
关键词：柴油发电机组；低压燃油；压力波动；增压泵；频启
引言
具体事件经过：电厂某台应急柴油机试验期间，多次出现了燃油增压泵103PO频繁启停现象，下游燃油回路自力式压力调节阀100VF频繁启闭，在设备不退出热备、保持可用性的情况下，期间专业多次尝试排查原因，进行系统压力录波、对仪表隔离阀111VF、111SP阻尼器开度进行了调整、多机组机载燃油泵和蓄能器振动频谱对比，调整后103PO频启暂时消失。该问题分析过程较复杂，排查系统设备较多、处理时间跨度较大，充分的分析与总结，为后续同类问题处理积累宝贵经验，对缩短检修时间，快速恢复设备有着积极意义。 1. 柴油机燃油系统简述
燃油系统的任务是根据柴油机的运转工况，在最佳时刻，在预定的时间内，将一定数量的燃油，以一定的压力，雾状形态喷入气缸内，以便与进入气缸内的空气充分混合燃烧，使燃料的化学能转变为机械能，实现功率输出，故稳定的燃油供给至关重要。
然而，柱塞式高压油泵间歇性供油特征，使得低压燃油回路不可避免的产生燃油波动。燃油波动也会引发管路振动，当压力波振动频率与系统管路的固有频率接近时，就会产生共振现象，近而造成疲劳损坏，故通常对系统压力波动是有严格要求的，本机型上游文件中对系统平均压力要求为3.5±0.25bar。
低压燃油回路包含设备：燃油增压泵103PO、机载燃油泵104PO、自净式燃油过滤器、止回阀、截止
凤凰周刊订阅阀、仪表（111SP控制103PO启停\153MP监测燃油进机压力）及其附件（仪表前置阻尼器）、A/B蓄能器、超速滑阀、压差指示器、自力式压力调节阀100VF、其他管路附件等。
1.1 低压燃油系统中燃油输送
103PO（燃油增压泵）/104PO（机载燃油泵）为燃油注油器提供燃油，正常情况下，由机载燃油泵104PO提供一个正常的燃油流量，在柴油机启动初期以及机载泵104PO失效情况下，103PO（燃油增压泵）启动并给柴油机提供燃油。低压燃油系统采用的输油泵多为具备稳定输出的齿轮泵。
1.2 燃油增压泵的控制逻辑及技术参数
柴油机燃油增压泵103PO的控制，103PO的启动和停运是由111SP1开关来控制的，该开关布置在103PO的下游。当103PO泵下游管线压力低于200Kpa时，103PO启动。当103PO泵下游管线压力高于200Kpa时，103PO停运。
2. 故障分析
故障直接原因较为明确，导致出现油压低报警原因为油压波动曲线下移或油压波动幅度变大，谷值超过报警值从而产生报警。为了便于近一步分析，现场重启柴油机并对燃油进机压力进行录波，近而从压力波动的产生（脉动源），到过程中波动的叠加，再到管路附件等因素进行波动产生分析，并结合
抑制波动措施设备进行分析排查，最终通过燃油自净式过滤器排污，111SP仪表阻尼器调整和100VF自力式压力调节阀微调，消除故障。
2.1 压力波动分析
2.1.1 脉动源
油管内流动基本方程如下，其中输油泵为流量稳定的齿轮泵，故燃油系统进口与出口压力边界为恒定压力，高压油泵为柱塞泵，其往复运动并从低压燃油系统吸油和回油，将对低压系统造成扰动，阻力系数等一定情况下，不难发现往复运动的高压油泵是造成低压燃油系统压力波动的主要原因。
ρρ
∂∂∂
∂∂∂
∂∂∂
自动检测∂∂∂
闸管
u p p
x a t a x
u u p
t x x
++=
+++=
u k u
11
22
ρρ
20
ρ：燃油密度，P：燃油压力，μ：流速，k：阻力系数。
针对此故障我们对系统压力波动信号进来行了数据采集，柴油机空载采集信号（时域信号、频域信号）和带载采集信（时域信号、频域信号）。根据采集的压力波动信号，可以较为容易判断平均压力是否存在异常，近而确定机载燃油泵输送是否存在异常。本次采集无论柴油机空载还是带载平均压力较稳定，带载时系统的平均压力稳定在3.315bar满足系统平均压力要求为3.5±0.25bar，机载泵工作正常。
2.1.2 高压油泵产生的脉动叠加
18PA6B机型存在18个缸头对应18台高压油泵，60度夹角，按照如下发火顺序工作。
A1-B4-A6-B9-A3-B5-A2-B1-A8
B6-A7-B3-A4-B2-A9-B8-A5-B7
从而使各高压油泵按照一定相位差往复运行工作，各高压油泵引发的压力波动存在一定叠加，从加大对管路和设备的冲击。
2.1.3 管路附件对压力波动影响
低压燃油系统管路附件包括单向阀、自力式压力调节阀、自净式燃油过滤器。在回路中对燃油产生流阻，当流截面积发生变化时，实现局部压力调整。同时经过各管路附件的固有频率不同，当与系统脉冲频率相同时，产生谐振，近而增加了系统脉动。
自净式燃油过滤器具备反冲洗功能，故其上方设有附有排污口，可以进行在线排污，若过滤器过滤能力下降，存在一定堵塞，对整个燃油系统存在一定影响。此次排查过程中我们对其进行了在线排污，排出一定的棉絮状物，系统压力排出前后，压力波动幅度有一定降低，影响较小。
门德尔松自力式压力调节阀100VF设置在燃油回油回路，开启压力设置250Kpa，当系统回油压力大于250Kpa时，压力阀旁路打开增大回油箱的卸油量。其开启压力设置是通过阀门上调节螺母实现，柴油机系统长时间运行，该设定值可能存在一定漂移，需要定期对此阀门进行在线整定。本次检修对其进行微调，不建议将压力调节阀开启压力调整过高，调整过高后提高系统整体压力，虽然解决了增压泵频繁启动问题，但却给系统密封增加了一定负担。
甘肃农业大学学报
2.2 低压燃油系统上采取的压力波动抑制措施
本系统中采用的压力波动抑制措施主要是采用蓄能器和节流孔板。此外，设计上也可考虑增加管路直径的方法抑制波动。
蓄能器采用皮囊填充结构，流体经过蓄能器后改变了流体的刚度与阻尼，近而降低流体波动幅度，吸收脉动。本次对检查蓄能器顶端皮囊监测无异常。
增大节流孔板对于压力波动抑制作用较明显，系统主要设置在回油管线上，流体流经节流孔板，孔板的局部阻力，使得流体能量损耗增加，该方式比采用调节阀门更经济和简单。某试验验证节流孔板效果显著，节流孔径从1.0mm增至2.0mm，进油压力波动
最大波动幅度明显下降，进油压力均值降低10%，对大波幅降低
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技术改造·装配式防护棚架在跨既有交通线施工中的应用
拆除理念，采用将整体棚架滑移出桥址下方，然后利用起重设备快速拆除。
4.1 整体顶升施工
滑移前先利用千斤顶将横梁顶起，在横梁底部与钢管顶部之间放置2cm 厚钢板（钢板和管桩顶部焊接），为减少滑移摩擦力，在钢板和横梁底部之间铺设四佛聚乙烯板。
海监50
4.2 整体滑移施工
铺设完成后，利用安装在钢管桩顶部的水平液压千斤顶将横梁及以上结构部分顶推出桥址范围，顶推过程中必须专人指挥，两侧千斤顶必须同步顶推。顶推过程中随时注意各部位行走情况和支架稳定情况，如遇异常情况，停止作业，待问题处理完成后方可继续施工。
4.3 分块拆除施工
顶部滑移出后，拆除遵循顺序，先把防护面板、护栏接头、挡板接头等连接部件拆除，然后利用起重机械将顶棚、贝类梁、横梁依次拆除；滑移过程中，后方失去作用的钢管桩立柱、条形基础、垫层可以同步利用机械进行拆除，缩短拆除时间。
5. 施工过程安全控制要点
（1） 所有涉路施工前需要按规定办理好相关手续，施工前必须
对接监管部门，取得同意后方可施工。
（2） 施工现场成立安全领导小组，作业班组在安全领导小组统一领导下作好相关安全工作，现场设立专职安全员，负责道路交通安全管理，作业班组必须设置专职或兼职安全人员，具体落实施工
中的各项安全措施。
（3） 在每道工序施工之前，对作业人员进行安全教育培训、作业指导与安全技术交底，了解施工工艺流程，提高安全意识。
（4） 特种作业人员实行持证上岗制度，不经培训或无证者，不得进行上岗操作。
（5） 在施工过程中设专人统一指挥。（6） 对所有千斤顶、钢丝绳、倒链每次作业前必须进行检查，特别是要注意钢丝绳摩损情况，危及安全的要及时维修、更换。
（7） 现场作业人员须按照要求佩戴安全带、穿防滑鞋、戴安全帽。
（8） 滑移过程中，现场监控人员应加强过程观察，如有异常，立即停止继续滑移施工。
（9） 遇到6级以上大风、雷雨、大雾等恶劣天气时停止作业。（10） 所有作业人员，使用的工具必须有防掉落或失手措施，避免掉落到既有交通线。
（11） 施工中使用氧气、乙炔瓶，须按安全技术要求至少距离在5米以上。
（12） 施工用电及电力线路，必须满足用电安全。
结语
本文使用与桥下净空小，既有线路曲线半径大的情况；根据施工所处环境的不同，防护棚架也存在多种形式；无论那种防护形式，都需要对方案进行仔细的研究讨论，细化到每一个环节，才能做到防护棚架的快速安拆施工，减小封闭交通时间，降低措施费用。
43%，回油压力均值波动不大。所以不难看出，节流孔板孔径变，压力波动幅度明显变化。
增加低压燃油管路直径，相应的通过增加管路容积，某试验表明其对压力波动有一定衰减作用但不明显，从数据和图曲线中可明显观察改变直径对压力波动抑制效果不理想。
2.3 内漏与外漏
外漏包括管道接头、仪表接头、管路附件密封件失效等，内漏包括齿轮泵安全阀、齿轮间隙变大、逆止阀泄漏、背压阀等。异常的外漏和内漏，均会造成压力曲线整体下移，造成压力谷值超过2bar ，从而引发增压泵启动。
综上，通过低压燃油系统给的排查和波形分析，103PO 增压泵的频繁启动和自力式压力调节100VF
的启闭之间存在耦合现象现场通过在线排污、自力式压力调节100VF 微调、仪表阻尼器调整打破该耦合现象，最解决现场频启问题。
结论
高压油泵往复运动吸油和回油是产生低压燃油系统压力波动的主要原因，当压力波动异常时，应采用如下方法：
（1）低压燃油系统压力录波，确认平均压力，分析泄漏情况和机载燃油泵供油效率是否下降。
（2）低压系统设备状态排查，确认泄漏，高油泵出油管异常振动情况。
（3）自净式过滤器在线排污。
（4）自力式压力调节阀100VF 微调。
（5）111SP 仪表阻尼器调整，增大阻尼，对采集信号滤波经实际验证，在柴油机热备期间，不影响设备可用性情况下，上述方法可迅速的消除低压燃油系统压力波动异常，确定故障点，缩短检修时间。
此外，从对系统压力波动的因素考虑优化系统，有条件电站亦可通过系统改造，适当增加节流孔板孔径、改变管径、选用更为灵敏吸收能力更强的蓄能器到等方法降低压力波动。
参考文献
[1] 成大先.机械设计手册·第五册[M].第五版.北京：化学工业出版社，2008.1.
[2] 郭立军，浦卫华.柴油机低压系统压力波动仿真[J].柴油机，2016（4）.
[3] 杨瑞军.降低液压系统压力脉动方法[J].现代制造工程，2006（8）：122–123.
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钻井船的生产制造相当复杂，涉及的项目相当的多，这就导致容易出现混淆的情况，因而为了避免这种情况，设计者在进行设计时候要保证每一个钻井船的设备TAGNO 都是有且仅有一个的，并且在建模时候要根据设计图纸来对每一个设备的TAGNO 进行准确无误的填写，保证图纸和模型的编号一致，保证重量重心报告不会出现错误现象。在进行鹰图三维部件库建设前设计者要将生产设计的托架和其配套附件的代码进行明确，保证部件库与之一致，为提升钻井船电气生产设计图纸出图效率奠定保证。鹰图三维模型的规划必须清晰，条理有序，在钻井船项目设计开始前要将整个项目进行分区来进行管理，并在整个项目大区域的目录下来进行小区域的分区管理，来进行钻井船不同装件的设计管
理。在鹰图三维设计中也是按照一般的设计流程在进行，最后要根据完成的三维模型进行评估，让钻井船各个专业和部门来进行沟通确认，对各个区域的模型进行干涉检查，及时发现和完善钻井船设计中存在的不足，对设计图纸进行优化，对存在的问题进行及时的解决，保证钻井船建造的顺利进行。
结束语
钻井船是进行深海油气资源开采的重要机器，钻井船制造水平和质量的高低直接影响着我国在深海油气资源采用中的能力，影响着我国油气工业的国际竞争力，我国的钻井船的设计建造起步较晚，技术发展空间大。钻井船的设计制造是一个长期性和综合性的工作，钻井船电气生产设计时钻井船生产的基础性部分，只要不断提升钻井船电气生产设计能力和水平，从钻井船的早期设计到三维建模以及后续的投入使用进行严密的把控，才能提升钻井船设计和建造的工作效率，降低生产成本，适用新时代能源开发的新需求。
参考文献
[1] 毛亚洲.1500米作业水深钻井船功率管理研究[D].江苏科技大学，2018.
[2] 蔡壮，陈龙.钻井船电气生产设计解析[J].船舶标准化工程师，2017，50（06）：21–26.
[3] ABB （中国）有限公司.ABB 支持中国首次设计制造深海钻井船[J].金属加工（热加工），2012（0
8）：29.
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