CN101169058B - 一种重型燃机机组润滑油和顶轴油系统 - Google Patents
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Abstract
一种重型燃机机组润滑油和顶轴油系统，其作用于燃机(1)和与之相连接的发电机(25)，其包含有流量控制模块、温度控制模块：流量调整模块包含有能够预先调整并确定进入燃机(1)的润滑油压力的调压阀；温度控制模块能够对油箱(2)、燃机出口或燃机入口处的润滑油温度进行控制或处理。本发明保证了燃机机组的润滑和顶轴油系统的供应质量，其填补了领域现有技术中的空白，技术效果明显优于原有技术。
Description
技术领域
本发明涉及机械科学，特别提供了一种重型燃机机组润滑油和顶轴油系统。
背景技术
现有技术中，燃机(1)具有热效率高、占地小、省水省电、投资少等优点，到二十世纪七十年代后期得到了飞速发展；进入二十一世纪，燃机(1)已成为发电设备的主力军，燃机(1)工业水平也已经成为一个国家工业先进程度的标志。随着我国经济建设的不断发展，对电力的需求也不断的增加，市场对燃机(1)的需求也极为迫切。而我国自行研制燃机(1)的步伐才刚刚迈出，我国将重型燃机研制和工程制造作为一个重要的发展方向，关于燃机(1)的润滑油和顶轴油系统也开始涉及，人们期望获得一种能填补现有技术空白且技术效果好的应用于重型燃机(1)的润滑油和顶轴油系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种重型燃机机组润滑油和顶轴油系统，其作用于燃机(1)和与之相连接的发电机(25)，其包含有油箱(2)、润滑油泵、注油和排油装置(3)、冷却器(6)、温控阀(8)、排烟装置(9)、顶轴油泵(10)、过滤器、调压阀、加热器(14)、温度开关(15)、溢流阀(16)、节流阀(18)、单向阀(19)、压力表(20)、压力开关(21)、压力传感器(22)、温度传感器(23)、油箱液位计(24)、电动球阀(27)及进、回油管路等组成部分；其中：
流量调整模块通过预先调整并确定进入燃机(1)的润滑油压力的方式来对应控制润滑油的流量的；流量调整模块包含有能够预先调整并确定进入燃机(1)的润滑油压力的调压阀；所述流量调整模块的流量控制过程是通过调压阀来预先调整燃机内部流经节流孔板处的润滑油压力来对应控制润滑油的流量的；流经节流孔板的润滑油流量取决于两个因素：节流孔板的流道截面积和流体压力，在节流孔板(优选例为节流嘴)的流道截面积基本不变的情况下，我们可以通过改变流体压力进行流量调整与控制。上述提到的调压阀可以选用自力式调压阀(12)。
温度控制模块的控制对象是以下两者之一或其组合：油箱(2)内的润滑油、燃机(1)入口处的润滑油温度；温度控制模块包含有：温度开关(25)、加热器(26)、温控阀(8)、冷却器(6)，布置在油箱(2)内的加热器(26)通过温度开关(25)连接到控制系统其他部分上，温控阀(8)和冷却器(6)布置在由油箱(2)出发进入燃机(1)的润滑油入口油路上，具体为：从油箱(2)出发的润滑油先经过温控阀(8)，其后通过并联的冷却器(6)和连通温控阀(8)与燃机(1)的油路。
温度控制模块通过温度探测元器件检测润滑油的温度，以决定如下两种处理方式之一：其一，当油箱(2)内的润滑油温度太低时，通过温度开关(25)接通加热器(26)工作以便提高润滑油的温度；其二，当燃机(1)入口处的润滑油温度达到或超过温控阀冷却工作的临界设定值时，由温控阀(8)控制部分或全部润滑油流入冷却器(6)中降温以便保证润滑油的温度；当燃机(1)入口处的润滑油温度没有超过设定值(此设定值通常小于等于燃机(1)入口温度要求的上限)时，由温控阀(8)控制全部润滑油不经冷却器(6)直接进入燃机(1)。
所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统，其特征在于：所述冷却器(6)至少有1个，其中的一部分为备用件，所述作为备用件的冷却器(6)与正在起作用的冷却器(6)为各自相互独立的并联关系。所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中的冷却器(6)优选具体可以为2台相互并联并且在机组运行过程中可以在线切换的板式冷却器，其中一台使用，另一台备用。
所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中优选包含有3个能够各自独立完成润滑油供油任务的油泵：主油泵(5)、辅助油泵(7)、应急泵(4)；三者以相互之间为并联的方式连接在油路中，其中的主油泵(5)和辅助油泵(7)能够互相替换使用，均可独立对系统供油；主油泵(5)和辅助油泵(7)可以选用流量为54m3/h、扬程为92m的浸入式交流离心泵。应急泵(4)流量为24m3/h、扬程为20m的浸入式直流离心泵。具体供油情况为以下三种情况之一：
其一，机组正常运行时，由主油泵(5)供油；其二，当燃机(1)入口处润滑油压力低于警戒线值一时，控制系统启动辅助油泵(7)投入工作以便使系统正常运行；其三，当主油泵(5)和辅助油泵(7)全部正常运行或者其中之一或全部发生故障的情况下，如果燃机(1)入口处润滑油压力低于警戒线值二时，控制系统启动应急泵(4)以维持机组在较短时间内的正常运行或保证机组能够顺利紧急停机。
用于判断辅助油泵(7)或应急泵(4)是否应该启动的元器件为控制系统中的压力传感器(22)或独立于控制系统之外的压力开关(21)或二者的组合。其中：压力传感器(22)所在的控制系统与压力开关(21)相对独立。当压力传感器(22)所在的控制系统发生故障时，压力开关(21)仍可以独立有效地工作。
所述燃机(1)入口处润滑油压力较低时应该启动辅助油泵(7)的油压警戒线值一和启动应急泵(4)的油压警戒线值二相比，前者较大；
所述与燃机相连接的发电机(25)润滑油入口处的润滑油压力较低时应该启动辅助油泵(7)的油压警戒线值三和启动应急泵(4)的油压警戒线值四相比，前者较大。
优选例中，所述主油泵(5)和辅助油泵(7)都为流量为54m3/h、扬程为92m的浸入式交流离心泵；应急泵(4)为流量为24m3/h、扬程为20m的浸入式直流离心泵。
所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中还有用于在控制系统故障时使用的压力开关(21)，其能够独立的作用于辅助油泵(7)或应急泵(4)：
当润滑油压力降至稍低于油压警戒线值一的另一油压警戒线值五时，压力开关(21)控制启动辅助油泵(7)，当润滑油压力降至稍低于油压警戒线值二的另一油压警戒线值六时，压力开关(21)控制启动应急泵(4)。所谓“稍低”指的是达到原值的70％～99％。
本发明所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统，由重力回油的方法所限，带回油箱(2)的空气使得油箱(2)内起沫，所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中还有用于解决上述问题的排烟装置(9)，所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中还有以物理方式连接在油箱(2)上的排烟装置(9)，所述排烟装置(9)同时连接在设备总体的控制系统中。
所述排烟装置(9)工作过程具体为：采用抽气的方式排空油箱(2)中的多余空气以便防止油箱(2)内起沫的装置；所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中的排烟装置(9)上还设有以下装置之一或其组合：连接在油箱(2)上用于设定油箱(2)内负压值大小的碟阀、用于回收润滑油的油气分离器；
所述排烟装置(9)采用抽气的方式排空油箱(2)中的多余空气同时可以要求其抽气的效果达到使密封的油箱(2)内产生一定的负压的程度，以利于回油和轴承密封防止漏油；所述负压最大值优选为7000Pa。
所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中还有注油和排油装置(3)，其使用一个用作油循环、注油及排油操作的油泵(306)，另外还有球阀一(301)、循环油滤(302)、球阀二(303)、球阀三(304)、加油滤(305)、球阀四(307)；
以上所述各个组成部分都直接或间接连接在油路上，布置次序依次为：循环油滤(302)、球阀一(301)、球阀四(307)、油泵(306)、加油滤(305)和球阀三(304)、球阀二(303)；其中：加油滤(305)通过球阀三(304)连接在油路上；
因油箱(2)中加热器(14)直接插入到油箱(2)的油液中，加热时容易使附在加热管周围的油液局部油温很高而烧损油液和积炭，如果在加热时使润滑油循环就能减少对油液的烧损而且还有利于加速温升。实现油循环的操作方法为：将球阀一(301)和球阀二(303)开启；同时将球阀三(304)、球阀四(307)关闭，开启油泵(306)，完成润滑油的循环；
在进行注油操作时，将球阀一(301)、球阀三(304)开启；球阀二(303)、球阀四(307)关闭，开启油泵(306)，完成润滑油的注入；
在进行排油操作时，将球阀二(303)、球阀四(307)开启；球阀一(301)、球阀三(304)关闭，开启油泵(306)，完成润滑油的排出。
所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中还有过滤器，润滑油系统中的主过滤器是在同一时间能够择一使用的双联滤(11)，其连接在温控阀(8)与燃机之间的油路上；在双联滤(11)上设有测定流阻压力的压差传感器，压差传感器还连接着主系统的控制部分。双联滤(11)它允许在不停机的情况下，进行过滤元件的切换(亦即换用备用件)；当双联滤(11)中正在工作着的那一个因为流阻过大，压力达到设定的上限值时，双联滤(11)上的压差传感器根据测量值通过与之连接的控制系统发出报警信号，此时以手动或自动方式及时换用备用的过滤器(双联滤(11)中的另一个过滤器)，并能够允许在系统不停机的情况下，将脏的滤芯取出清洗，以免造成不及时清洗或忘记清洗的差错；
本发明所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中还有回油温度的监测环节，其设置在燃机(1)润滑油出口油路上；所述回油温度的监测环节中有测温元件，所述测温元件还连接在主系统的控制部分上，测温元件上或者控制系统中还可以有报警装置。
当燃机(1)出口处的油温超过设定值时，控制系统报警或命令燃机(1)紧急停机。
所述回油温度的监测环节在机组运行过程中，由于轴承的温升，将造成润滑油的温升，因此可通过监测润滑油的回油温度(亦即燃机(1)出口处的润滑油温度)来判断轴承是否工作正常。为此具体为在轴承各支点回油管路上均设置有温度传感器(23)，机组在运行中，严密监视润滑油的回油温度，当回油温度高于回油温度监测环节的设定温度A1时，控制系统发出一次报警；当回油温度高于设定温度A2时，控制系统发出二次报警；当回油温度高于设定温度A3时，控制系统发出指令，机组紧急停机，上述的设定温度A1、A2、A3三者依次升高。
所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统分为三大部分，各部分的具体技术参数如下：
其一，燃机(1)润滑油系统：工作压力0.25～0.4MPa，流量100～500l/min，工作介质可以为汽轮机油或其它相当油品，进口温度25～55℃，出口温度≤65℃，过滤精度20μm；
其二，发电机(25)润滑油系统：工作压力0.05～0.15MPa，工作介质为汽轮机油或其它相当油品，进口温度25～55℃，出口温度≤65℃，过滤精度20μm；
其三，发电机(25)顶轴油系统：工作压力8～15MPa，工作介质为汽轮机油或其它相当油品，进口温度25～55℃，过滤精度20μm。
所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中还有冷却器(6)和温控阀(8)，
由于重型燃机长时间连续运行，为防止因冷却器(6)故障，润滑油进油温度过高造成停机事故，在系统中具体可以设有1～2台板式冷却器，当系统中有2台板式冷却器时，其中一台使用，另一台备用，在机组运行过程中可以在线切换；
在冷却器(6)的出口处设置有一温控阀(8)，温控阀(8)为三通阀，阀的开度依据温度传感器(23)信号进行控制；具体应用方法为：当润滑油温度满足要求时，润滑油经温控阀(8)后不经冷却器(6)直接进入燃机系统；当润滑油温度高于设定值时，润滑油可以一部分或全部经过冷却器(6)，在温控阀(8)处掺混，保证温控阀(8)出口处润滑油温度调整为满足设定值范围。以上所述的“润滑油温度高于设定值时”指的是：润滑油温度高于在温控阀(8)上所设定的温度上限，此设定值通常小于等于燃机(1)入口温度的设定值。
本发明所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统，为保证在压力降低时辅助油泵(7)、应急泵(4)能及时投入工作，机组每次起机前必须进行辅助油泵(7)、应急泵(4)的启动试验。相关试验的具体过程如下：
首先开启主油泵(5)，当燃机压力达到高于油压警戒线值一的某设定值时，慢慢开启主油泵(5)出口处的电动球阀(27)，此时系统的压力渐渐下降，当降到油压警戒线值一时，观察辅助油泵(7)是否投入工作；继续开启电动球阀(27)的开度，压力继续下降，当降到油压警戒线值二时，观察应急泵(4)是否投入工作。这一试验结束后，断开控制系统的控制，重复以上步骤，观察压力开关(21)是否能控制辅助油泵(7)和应急泵(4)。如辅助油泵(7)和应急泵(4)均能按要求投入工作，机组允许起机；否则必须查找原因并排除故障，直至辅助油泵(7)和应急泵(4)均能按要求投入工作，机组才能起机。
本发明所述的重点应用于重型燃机以及与之相联用的发电机(25)中的润滑油和顶轴油系统中，重型燃机和发电机(25)的轴承均为滑动轴承，在机组运转过程中，为防止轴承因干摩擦而使轴承温度骤升，必须对轴承进行润滑。润滑油系统的首要功能就是在机组整个运行范围内保证充分地对重型燃机、发电机(25)轴承进行润滑，供给符合各轴承流量、清洁度、压力、温度、黏度等要求的润滑油；润滑油系统的另一个功能是对轴承进行冷却，在机组运转过程中，燃机(1)的转速甚至可以高达3000r/min左右，由于摩擦使轴承温度升高，为防止轴承由于温度过高而出现“抱轴”等严重事故，必须对轴承进行冷却，而最有效的方法就是通过循环的润滑油将轴承热量带走。重型燃机顶轴油系统是在机组起机或停机时，给发电机(25)提供高压油，用于将发电机(25)转子顶起一个很小的距离。一方面减小了干摩擦，防止轴承因发热而损坏，保护了轴承上的巴氏合金涂层；同时还减小了起动时的摩擦，从而减小了起动力矩。
本发明所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统的工作原理(参见附图1)：
润滑油系统的工作原理：润滑油泵将具有一定压力的润润滑油经单向阀(19)送到冷却器(6)，冷却器(6)的出口处设有一个温控阀(8)，通过温控阀(8)可以控制进入系统的润滑油温度，从而使进入系统的润滑油温度达到技术要求规定值。润滑油从冷却器(6)出来后进入到双联滤(11)中，润滑油滤过滤精度为10μm，过滤掉油中的杂质，使进入系统的润滑油达到技术要求规定的过滤精度。润滑油经双联滤(11)后进入到自力式调压阀(12)，自力式调压阀(12)将主油泵(5)或辅助油泵(7)打出的润滑油压力降到技术要求规定的燃机(1)进口压力。此时润滑油已满足技术要求规定的燃机(1)进口润滑油压力、温度、精度的要求，将满足燃机(1)要求的润滑油一路送入到燃机(1)，另一路润滑油再经另外一个自力式调压阀(12)后，将满足发电机(25)要求的润滑油送入到发电机(25)，完成润滑油的供给。
顶轴油系统的工作原理：顶轴油泵(10)是从润滑油泵的出口处吸油，正常工作时顶轴油泵(10)由主油泵(5)或辅助油泵(7)供油；当机组停机或揭盖大修时，为了盘动转子，顶轴油系统仍需供油，为防止润滑油从打开的轴承中喷出，此时，将通往燃机(1)及发电机(25)油路关闭，主油泵(5)给顶轴油系统供油。顶轴油泵(10)将润滑油压力提升到工作压力，然后流经溢流阀(16)、精滤(17)、节流阀(18)、单向阀(19)后送入到发电机(25)轴承，完成顶轴油的供给。
关于部分零部件的补充说明：
油箱(2)：油箱(2)为燃气轮机、发电机(25)润滑和发电机(25)顶轴提供润滑油。除此之外，还用作油的贮存和分离油中的空气及液压元件的安装平台。润滑油系统中的油泵、过滤器、排烟装置(9)及顶轴油系统的顶轴油泵(10)等元件均安装在油箱(2)的盖板上，使润滑油系统结构更加紧凑。经计算确定油箱(2)的容积、油箱(2)的储油量、润滑油的流量等数值，因此可以对应控制油在油箱(2)中滞留的时间，这就可以确保油中的空气释放出来，又可使机械杂质沉淀下来。
我们在油箱(2)上设有(油箱液位计(24)、加热器(14)、温度开关(15)。液位控制器用于监控油箱(2)中的储油量，当液位低于或高于设定值时，发出报警信号，工作人员开启注油和排油装置(3)，控制油箱(2)中的储油量。温度开关(15)用于当温度低于起机温度时给控制系统发出信号，使机组不能起动。温度开关(15)还用于与加热器(14)联控，当温度低于温度开关(15)设定值(机组起机温度)时，加热器(14)开始给油箱(2)中润滑油加热，当温度达到温度开关(15)设定值时，加热器(14)停止加热。
冷却器(6)为水冷板式冷却器，考虑到冷却器(6)故障时有可能出现漏水，为防止漏水浸入油箱(2)中，优选方案中，我们将冷却器(6)设置在油箱(2)旁。
排烟装置(9)：重型燃机(1)润滑油系统的回油方式为重力回油，为利于回油及轴承密封防止漏油，在油箱(2)上安装有排烟装置(9)。排烟装置(9)抽出油箱(2)中的油雾，并通过排烟装置(9)中的油气分离器将含在油雾中的油从油雾中分离出来，送回油箱(2)，同时使油箱(2)产生一个微负压，利于回油和轴承密封防止漏油。在排烟装置(9)上设有一蝶阀，可以通过设定蝶阀的开口大小，来控制油箱(2)中的负压值。在油箱(2)上设有压力传感器(22)，控制系统可以方便地监控油箱(2)的负压值。
系统中的压力表(20)均安装在一个特制的压力表(20)安装架上，以便于运行维护人员监视润滑油各点压力。
由于系统为重力回油，因此要求系统的回油管路均向下倾斜，倾斜角度范围是1°～90°。
相对于现有技术而言，本发明的优点是：以相对独立的系统的形式设计了重型燃机机组润滑油和顶轴油系统，其可以实现对润滑油流量、各关键环节的油温等的控制以及相关处理，并增设了排烟装置(9)、油循环以及注油和排油装置(3)、并提出了系统起机运行前的试验方法。
本发明填补了领域现有技术中的空白，其技术效果明显优于原有技术。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为某种重型燃机机组润滑油和顶轴油系统构成原理图。
具体实施方式
实施例1
一种重型燃机机组润滑油和顶轴油系统(参见附图1)，其所涉及的零部件如下：燃机(1)、油箱(2)、注油和排油装置(3)、润滑油泵(具体为：主油泵(5)、辅助油泵(7)、应急泵(4))、冷却器(6)、温控阀(8)、排烟装置(9)、顶轴油泵(10)、过滤器(具体为双联滤(11)和精滤(17)等)、自力式调压阀(12)、加热器(14)、温度开关(15)、溢流阀(16)、节流阀(18)、单向阀(19)、压力表(20)、压力开关(21)、压力传感器(22)、温度传感器(23)、油箱液位计(24)、发电机(25)、电动球阀(27)及进、回油管路等；其中的注油和排油装置(3)进一步细分为：球阀一(301)、循环油滤(302)、球阀二(303)、球阀三(304)、加油滤(305)、油泵(306)、球阀四(307)；附图1中左下部表示排烟装置(9)的虚线框左上角指向外部的箭头表示含义为“排入大气”；附图1中上述的各种零部件可能有1个以上，我们在图中只标出其中之一。
本实施例中：流量调整模块通过预先调整并确定进入燃机(1)的润滑油压力的方式来对应控制润滑油的流量的；流量调整模块包含有能够预先调整并确定进入燃机(1)的润滑油压力的调压阀；所述流量调整模块的流量控制过程是通过调压阀来预先调整燃机内部流经节流孔板处的润滑油压力来对应控制润滑油的流量的；流经节流孔板的润滑油流量取决于两个因素：节流孔板的流道截面积和流体压力，在节流孔板(具体为节流嘴)的流道截面积基本不变的情况下，我们可以通过改变流体压力进行流量调整与控制。上述提到的调压阀可以选用自力式调压阀(12)。
温度控制模块的控制对象是以下两者之一或其组合：油箱(2)内的润滑油、燃机(1)入口处的润滑油温度；温度控制模块包含有：温度开关(25)、加热器(26)、温控阀(8)、冷却器(6)，布置在油箱(2)内的加热器(26)通过温度开关(25)连接到控制系统其他部分上，温控阀(8)和冷却器(6)布置在由油箱(2)出发进入燃机(1)的润滑油入口油路上，具体为：从油箱(2)出发的润滑油先经过温控阀(8)，其后通过并联的冷却器(6)和连通温控阀(8)与燃机(1)的油路。
温度控制模块通过温度探测元器件检测润滑油的温度，以决定如下两种处理方式之一：其一，当油箱(2)内的润滑油温度太低时，通过温度开关(25)接通加热器(26)工作以便提高润滑油的温度；其二，当燃机(1)入口处的润滑油温度达到或超过温控阀冷却工作的临界设定值时，由温控阀(8)控制部分或全部润滑油流入冷却器(6)中降温以便保证润滑油的温度；当燃机(1)入口处的润滑油温度没有超过设定值(此设定值通常小于等于燃机(1)入口温度要求的上限)时，由温控阀(8)控制全部润滑油不经冷却器(6)直接进入燃机(1)。
所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统，其特征在于：所述冷却器(6)至少有1个，其中的一部分为备用件，所述作为备用件的冷却器(6)与正在起作用的冷却器(6)为各自相互独立的并联关系。所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中的冷却器(6)优选具体可以为2台相互并联并且在机组运行过程中可以在线切换的板式冷却器，其中一台使用，另一台备用。
所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中优选包含有3个能够各自独立完成润滑油供油任务的油泵：主油泵(5)、辅助油泵(7)、应急泵(4)；三者以相互之间为并联的方式连接在油路中，其中的主油泵(5)和辅助油泵(7)能够互相替换使用，均可独立对系统供油；主油泵(5)和辅助油泵(7)可以选用流量为54m3/h、扬程为92m的浸入式交流离心泵。应急泵(4)流量为24m3/h、扬程为20m的浸入式直流离心泵。具体供油情况为以下三种情况之一：
其一，机组正常运行时，由主油泵(5)供油；其二，当燃机(1)入口处润滑油压力低于警戒线值一(在此具体为0.2MPa)时，控制系统启动辅助油泵(7)投入工作以便使系统正常运行；其三，当主油泵(5)和辅助油泵(7)全部正常运行或者其中之一或全部发生故障的情况下，如果燃机(1)入口处润滑油压力低于警戒线值二(在此具体为0.1MPa)时，控制系统启动应急泵(4)以保证机组能够顺利实现紧急停机。
用于判断辅助油泵(7)或应急泵(4)是否应该启动的元器件为控制系统中的压力传感器(22)或独立于控制系统之外的压力开关(21)或二者的组合。其中：压力传感器(22)所在的控制系统与压力开关(21)相对独立。当压力传感器(22)所在的控制系统发生故障时，压力开关(21)仍可以独立有效地工作。
所述与燃机相连接的发电机(25)润滑油入口处的润滑油压力较低时应该启动辅助油泵(7)的油压警戒线值三(在此具体为0.08MPa)和启动应急泵(4)的油压警戒线值四(在此具体为0.06MPa)相比，前者较大。
本实施例中，所述主油泵(5)和辅助油泵(7)都为流量为54m3/h、扬程为92m的浸入式交流离心泵；应急泵(4)为流量为24m3/h、扬程为20m的浸入式直流离心泵。
所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中还有用于在控制系统故障时使用的压力开关(21)，其能够独立的作用于辅助油泵(7)或应急泵(4)：
当润滑油压力降至油压警戒线值五(在此具体为0.18MPa)时，压力开关(21)控制启动辅助油泵(7)，当润滑油压力降至油压警戒线值六(在此具体为0.08MPa)时，压力开关(21)控制启动应急泵(4)。
本实施例所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统，由重力回油的方法所限，带回油箱(2)的空气使得油箱(2)内起沫，所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中还有用于解决上述问题的排烟装置(9)，所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中还有以物理方式连接在油箱(2)上的排烟装置(9)，所述排烟装置(9)同时连接在设备总体的控制系统中。
所述排烟装置(9)工作过程具体为：采用抽气的方式排空油箱(2)中的多余空气以便防止油箱(2)内起沫的装置；所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中的排烟装置(9)上还设有以下装置之一或其组合：连接在油箱(2)上用于设定油箱(2)内负压值大小的碟阀、用于回收润滑油的油气分离器；
所述排烟装置(9)采用抽气的方式排空油箱(2)中的多余空气同时可以要求其抽气的效果达到使密封的油箱(2)内产生一定的负压的程度，以利于回油和轴承密封防止漏油；所述负压的最大设定值为7000Pa。
所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中还有注油和排油装置(3)，其使用一个用作油循环、注油及排油操作的油泵(306)，另外还有球阀一(301)、循环油滤(302)、球阀二(303)、球阀三(304)、加油滤(305)、球阀四(307)；
以上所述各个组成部分都直接或间接连接在油路上，布置次序依次为：循环油滤(302)、球阀一(301)、球阀四(307)、油泵(306)、加油滤(305)和球阀三(304)、球阀二(303)；其中：加油滤(305)通过球阀三(304)连接在油路上；
因油箱(2)中加热器(14)直接插入到油箱(2)的油液中，加热时容易使附在加热管周围的油液局部油温很高而烧损油液和积炭，如果在加热时使润滑油循环就能减少对油液的烧损而且还有利于加速温升。实现油循环的操作方法为：将球阀一(301)和球阀二(303)开启；同时将球阀三(304)、球阀四(307)关闭，开启油泵(306)，完成润滑油的循环；
在进行注油操作时，将球阀一(301)、球阀三(304)开启；球阀二(303)、球阀四(307)关闭，开启油泵(306)，完成润滑油的注入；
在进行排油操作时，将球阀二(303)、球阀四(307)开启；球阀一(301)、球阀三(304)关闭，开启油泵(306)，完成润滑油的排出。
所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中还有过滤器，润滑油系统中的主过滤器是在同一时间能够择一使用的双联滤(11)，其连接在温控阀(8)与燃机之间的油路上；在双联滤(11)上设有测定流阻压力的压差传感器，压差传感器还连接着主系统的控制部分。双联滤(11)它允许在不停机的情况下，进行过滤元件的切换(亦即换用备用件)；当双联滤(11)中正在工作着的那一个因为流阻过大，压力达到设定的上限值时，双联滤(11)上的压差传感器根据测量值通过与之连接的控制系统发出报警信号，此时以手动或自动方式及时换用备用的过滤器(双联滤(11)中的另一个过滤器)，并能够允许在系统不停机的情况下，将脏的滤芯取出清洗，以免造成不及时清洗或忘记清洗的差错；
本实施例所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中还有回油温度的监测环节，其设置在燃机(1)润滑油出口油路上；所述回油温度的监测环节中有测温元件，所述测温元件还连接在主系统的控制部分上，测温元件上或者控制系统中还可以有报警装置。
当燃机(1)出口处的油温超过设定值时，控制系统报警或命令燃机(1)紧急停机。
所述回油温度的监测环节在机组运行过程中，由于轴承的温升，将造成润滑油的温升，因此可通过监测润滑油的回油温度(亦即燃机(1)出口处的润滑油温度)来判断轴承是否工作正常。为此具体为在轴承各支点回油管路上均设置有温度传感器(23)，机组在运行中，严密监视润滑油的回油温度，当回油温度高于回油温度监测环节的设定温度A1(具体为70℃)时，控制系统发出一次报警；当回油温度高于设定温度A2(具体为75℃)时，控制系统发出二次报警；当回油温度高于设定温度A3(具体为80℃)时，控制系统发出指令，机组紧急停机。
所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统分为三大部分，各部分的具体技术参数如下：
其一，燃机(1)润滑油系统：工作压力0.25～0.4MPa，流量100～500l/min，工作介质为汽轮机油或其它相当油品，进口温度25～55℃，出口温度≤65℃，过滤精度20μm；
其二，发电机(25)润滑油系统：工作压力0.05～0.15MPa，工作介质为汽轮机油或其它相当油品，进口温度25～55℃，出口温度≤65℃，过滤精度20μm；
其三，发电机(25)顶轴油系统：工作压力8～15MPa，工作介质为汽轮机油或其它相当油品，进口温度25～55℃，过滤精度20μm。
所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统中还有冷却器(6)和温控阀(8)，由于重型燃机长时间连续运行，为防止因冷却器(6)故障，润滑油进油温度过高造成停机事故，在系统中具体可以设有1～2台板式冷却器，当系统中有2台板式冷却器时，其中一台使用，另一台备用，在机组运行过程中可以在线切换；
在冷却器(6)的出口处设置有一温控阀(8)，温控阀(8)为三通阀，阀的开度依据温度传感器(23)信号进行控制；具体应用方法为：当润滑油温度满足要求时，润滑油经温控阀(8)后不经冷却器(6)直接进入燃机系统；当润滑油温度高于设定值时，润滑油可以一部分或全部经过冷却器(6)，在温控阀(8)处掺混，保证温控阀(8)出口处润滑油温度调整为满足设定值范围。以上所述的“润滑油温度高于设定值时”指的是：润滑油温度高于在温控阀(8)上所设定的温度上限，此设定值通常小于等于燃机(1)入口温度的设定值。
本实施例所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统，为保证在压力降低时辅助油泵(7)、应急泵(4)能及时投入工作，机组每次起机前必须进行辅助油泵(7)、应急泵(4)的启动试验。相关试验的具体过程如下：
首先开启主油泵(5)，当燃机压力达到高于油压警戒线值一的某设定值(在此具体为0.3MPa)时，慢慢开启主油泵(5)出口处的电动球阀(27)，此时系统的压力渐渐下降，当降到油压警戒线值一(具体为0.2Mpa)时，观察辅助油泵(7)是否投入工作；继续开启电动球阀(27)的开度，压力继续下降，当降到油压警戒线值二(具体为0.1MPa)时，观察应急泵(4)是否投入工作。这一试验结束后，断开控制系统的控制，重复以上步骤，观察压力开关(21)是否能控制辅助油泵(7)和应急泵(4)。如辅助油泵(7)和应急泵(4)均能按要求投入工作，机组允许起机；否则必须查找原因并排除故障，直至辅助油泵(7)和应急泵(4)均能按要求投入工作，机组才能起机。
本实施例所述的重点应用于重型燃机以及与之相联用的发电机(25)中的润滑油和顶轴油系统中，重型燃机和发电机(25)的轴承均为滑动轴承，在机组运转过程中，为防止轴承因干摩擦而使轴承温度骤升，必须对轴承进行润滑。润滑油系统的首要功能就是在机组整个运行范围内保证充分地对重型燃机、发电机(25)轴承进行润滑，供给符合各轴承流量、清洁度、压力、温度、黏度等要求的润滑油；润滑油系统的另一个功能是对轴承进行冷却，在机组运转过程中，燃机(1)的转速甚至可以高达3000r/min左右，由于摩擦使轴承温度升高，为防止轴承由于温度过高而出现“抱轴”等严重事故，必须对轴承进行冷却，而最有效的方法就是通过循环的润滑油将轴承热量带走。重型燃机顶轴油系统是在机组起机或停机时，给发电机(25)提供高压油，用于将发电机(25)转子顶起一个很小的距离。一方面减小了干摩擦，防止轴承因发热而损坏，保护了轴承上的巴氏合金涂层；同时还减小了起动时的摩擦，从而减小了起动力矩。
本实施例所述重型燃机机组润滑油和顶轴油系统的工作原理(参见附图1)润滑油系统的工作原理：润滑油泵将具有一定压力的润润滑油经单向阀(19)送到冷却器(6)，冷却器(6)的出口处设有一个温控阀(8)，通过温控阀(8)可以控制进入系统的润滑油温度，从而使进入系统的润滑油温度达到技术要求规定值。润滑油从冷却器(6)出来后进入到双联滤(11)中，润滑油滤过滤精度为10μm，过滤掉油中的杂质，使进入系统的润滑油达到技术要求规定的过滤精度。润滑油经双联滤(11)后进入到自力式调压阀(12)，自力式调压阀(12)将主油泵(5)或辅助油泵(7)打出的润滑油压力降到技术要求规定的燃机(1)进口压力。此时润滑油已满足技术要求规定的燃机(1)进口润滑油压力、温度、精度的要求，将满足燃机(1)要求的润滑油一路送入到燃机(1)，另一路润滑油再经另外一个自力式调压阀(12)后，将满足发电机(25)要求的润滑油送入到发电机(25)，完成润滑油的供给。
顶轴油系统的工作原理：顶轴油泵(10)是从润滑油泵的出口处吸油，正常工作时顶轴油泵(10)由主油泵(5)或辅助油泵(7)供油；当机组停机或揭盖大修时，为了盘动转子，顶轴油系统仍需供油，为防止润滑油从打开的轴承中喷出，此时，将通往燃机(1)及发电机(25)油路关闭，主油泵(5)给顶轴油系统供油。顶轴油泵(10)将润滑油压力提升到工作压力，然后流经溢流阀(16)、精滤(17)、节流阀(18)、单向阀(19)后送入到发电机(25)轴承，完成顶轴油的供给。
本实施例中关于部分零部件的补充说明：
油箱(2)：油箱(2)为燃气轮机、发电机(25)润滑和发电机(25)顶轴提供润滑油。除此之外，还用作油的贮存和分离油中的空气及液压元件的安装平台。润滑油系统中的油泵、过滤器、排烟装置(9)及顶轴油系统的顶轴油泵(10)等元件均安装在油箱(2)的盖板上，使润滑油系统结构更加紧凑。经计算确定油箱(2)的容积、油箱(2)的储油量、润滑油的流量等数值，因此可以对应控制油在油箱(2)中滞留的时间，这就可以确保油中的空气释放出来，又可使机械杂质沉淀下来。
我们在油箱(2)上设有(油箱液位计(24)、加热器(14)、温度开关(15)。液位控制器用于监控油箱(2)中的储油量，当液位低于或高于设定值时，发出报警信号，工作人员开启注油和排油装置(3)，控制油箱(2)中的储油量。温度开关(15)用于当温度低于起机温度时给控制系统发出信号，使机组不能起动。温度开关(15)还用于与加热器(14)联控，当温度低于温度开关(15)设定值(机组起机温度)时，加热器(14)开始给油箱(2)中润滑油加热，当温度达到温度开关(15)设定值时，加热器(14)停止加热。
冷却器(6)为水冷板式冷却器，考虑到冷却器(6)故障时有可能出现漏水，为防止漏水浸入油箱(2)中，优选方案中，我们将冷却器(6)设置在油箱(2)旁。
排烟装置(9)：重型燃机(1)润滑油系统的回油方式为重力回油，为利于回油及轴承密封防止漏油，在油箱(2)上安装有排烟装置(9)。排烟装置(9)抽出油箱(2)中的油雾，并通过排烟装置(9)中的油气分离器将含在油雾中的油从油雾中分离出来，送回油箱(2)，同时使油箱(2)产生一个微负压，利于回油和轴承密封防止漏油。在排烟装置(9)上设有一蝶阀，可以通过设定蝶阀的开口大小，来控制油箱(2)中的负压值。在油箱(2)上设有压力传感器(22)，控制系统可以方便地监控油箱(2)的负压值。
系统中的压力表(20)均安装在一个特制的压力表(20)安装架上，以便于运行维护人员监视润滑油各点压力。
由于系统为重力回油，因此要求系统的回油管路均向下倾斜，倾斜角度是2°。
相对于现有技术而言，本实施例以相对独立的系统的形式设计了重型燃机机组润滑油和顶轴油系统，其可以实现对润滑油流量、各关键环节的油温等的控制以及相关处理，并增设了排烟装置(9)、油循环以及注油和排油装置(3)、并提出了系统起机运行前的试验方法。本实施例填补了领域现有技术中的空白，其技术效果明显优于原有技术。
Claims (10)
1.一种重型燃机润滑油和顶轴油系统，其作用于燃机(1)和与之相连接的发电机(25)，其包含有油箱(2)、油泵、管路系统、控制系统；其特征在于：所述重型燃机润滑油和顶轴油系统中包含有流量控制模块、温度控制模块；其中：
流量控制模块通过预先调整并确定进入燃机(1)的润滑油压力的方式来对应控制润滑油的流量；
温度控制模块的控制对象是以下两者之一或其组合：油箱(2)内的润滑油温度、燃机(1)入口处的润滑油温度；温度控制模块通过温度探测元器件检测润滑油的温度，以决定如下两种处理方式之一：其一，当油箱(2)内的润滑油温度太低时，通过温度开关(15)接通加热器(26)工作以便提高润滑油的温度；其二，当燃机(1)入口处的润滑油温度达到或超过温控阀(8)启动降温工作的临界设定值时，由温控阀(8)控制部分或全部润滑油流入冷却器(6)中降温；当燃机(1)入口处的润滑油温度没有超过设定值时，由温控阀(8)控制全部润滑油不经冷却器(6)直接进入燃机(1)。
2.按照权利要求1所述重型燃机润滑油和顶轴油系统，其特征在于：所述重型燃机润滑油和顶轴油系统中包含有3个能够各自独立完成供油任务的油泵：主油泵(5)、辅助油泵(7)、应急泵(4)；具体供油情况为以下三种情况之一：
其一，机组正常运行时，由主油泵(5)供油；其二，当燃机(1)入口处润滑油压力低于警戒线值一时，控制系统启动辅助油泵(7)投入工作以便使系统正常运行；其三，当主油泵(5)和辅助油泵(7)全部正常运行或者其中之一或全部发生故障的情况下，如果燃机(1)入口处润滑油压力低于警戒线值二时，控制系统启动应急泵(4)以维持机组在较短时间内的正常运行或保证机组能够顺利紧急停机；以上所述警戒线值一与警戒线值二相比较，前者数值较大。
3.按照权利要求2所述重型燃机润滑油和顶轴油系统，其特征在于：
所述与燃机(1)相连接的发电机(25)润滑油入口处的润滑油压力较低时应该启动辅助油泵(7)的油压警戒线值三和启动应急泵(4)的油压警戒线值四；以上所述警戒线值三与警戒线值四相比较，前者数值较大。
4.按照权利要求3所述重型燃机润滑油和顶轴油系统，其特征在于：所述重型燃机润滑油和顶轴油系统中用于判断辅助油泵(7)或应急泵(4)是否应该启动的元器件为控制系统中的压力传感器(22)或独立于控制系统之外的压力开关(21)；其中：
用于在控制系统故障时使用的所述压力开关(21)，其能够独立的作用于辅助油泵(7)或应急泵(4)：当润滑油压力降至稍低于油压警戒线值一的另一油压警戒线值五时，压力开关(21)控制启动辅助油泵(7)，当润滑油压力降至稍低于油压警戒线值二的另一油压警戒线值六时，压力开关(21)控制启动应急泵(4)，以上所述的“稍低”指的是达到原对应值的70％～99％。
5.按照权利要求1所述重型燃机润滑油和顶轴油系统，其特征在于：所述重型燃机润滑油和顶轴油系统中还有排烟装置(9)，所述排烟装置(9)为：采用抽气的方式排空油箱(2)中的多余空气以便防止油箱(2)内起 沫的装置。
6.按照权利要求5所述重型燃机润滑油和顶轴油系统，其特征在于：所述重型燃机润滑油和顶轴油系统中的排烟装置(9)上还设有以下装置之一或其组合：用于设定油箱(2)内负压值大小的碟阀；用于回收润滑油的油气分离器；
所述排烟装置(9)采用抽气的方式排空油箱(2)中的多余空气，同时也使密封的油箱(2)内产生一定的负压以利于回油和轴承密封防止漏油；所述负压最大值为7000Pa。
7.按照权利要求1所述重型燃机润滑油和顶轴油系统，其特征在于：所述重型燃机润滑油和顶轴油系统中还有注油和排油装置(3)，其使用一个用作油循环、注油及排油操作的油泵(306)，另外还有球阀一(301)、循环油滤(302)、球阀二(303)、球阀三(304)、加油滤(305)、球阀四(307)；
以上各个组成部分都直接或间接连接在油路上，布置次序依次为：循环油滤(302)、球阀一(301)、球阀四(307)、油泵(306)、加油滤(305)和球阀三(304)、球阀二(303)；其中：加油滤(305)通过球阀三(304)连接在油路上；
实现油循环的操作方法为：将球阀一(301)和球阀二(303)开启；同时将球阀三(304)、球阀四(307)关闭，开启油泵(306)，完成润滑油的循环；
在进行注油操作时，将球阀一(301)、球阀三(304)开启；球阀二(303)、球阀四(307)关闭，开启油泵(306)，完成润滑油的注入；
在进行排油操作时，将球阀二(303)、球阀四(307)开启；球阀一(301)、球阀三(304)关闭，开启油泵(306)，完成润滑油的排出。
8.按照权利要求1所述重型燃机润滑油和顶轴油系统，其特征在于：
所述重型燃机润滑油和顶轴油系统中还有过滤器，润滑油系统中的主过滤器是可以切换的双联滤(11)，它允许在不停机的情况下，进行过滤元件的切换；在双联滤(11)上设有压差传感器，当双联滤(11)中正在工作着的那一个因为流阻过大，压力达到设定的上限值时，控制系统发出报警信号，此时以手动或自动方式及时换用双联滤(11)中的另一个备用的过滤器以便清洗滤芯。
9.按照权利要求1所述重型燃机润滑油和顶轴油系统，其特征在于：所述重型燃机润滑油和顶轴油系统中还有回油温度的监测环节，当燃机(1)出口处的油温超过设定值时，控制系统报警或命令燃机(1)紧急停机；
所述回油温度的监测环节具体为在轴承各支点回油管路上均设置有温度传感器(23)，机组在运行中，严密监视润滑油的回油温度，当回油温度高于回油温度监测环节的设定温度A1时，控制系统发出一次报警；当回油温度高于设定温度A2时，控制系统发出二次报警；当回油温度高于设定温度A3时，控制系统发出指令，机组紧急停机；
上述的设定温度A1、A2、A3三者数值依次升高。
10.按照权利要求1～9其中之一所述重型燃机润滑油和顶轴油系统，其特征在于：所述重型燃机润滑油和顶轴油系统分为三大部分，各部分的具体技术参数如下：
其一，燃机润滑油系统：工作压力0.25～0.4MPa，流量100～500l/min，进口温度25～55℃，出口温度≤65℃，过滤精度20μm；
其二，发电机(25)润滑油系统：工作压力0.05～0.15MPa，进口温度25～55℃，出口温度≤65℃，过滤精度20μm；
其三，发电机(25)顶轴油系统：工作压力8～15MPa，进口温度25～55℃，过滤精度20μm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110706 Termination date: 20141026 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |