CN102777756B - 灯泡贯流机组润滑油液压系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灯泡贯流机组润滑油液压系统及其控制方法。灯泡贯流机组润滑油液压系统，包括高位油箱，回油箱，以及设于所述高位油箱与回油箱间用于润滑油循环的供油管路和回油管路，其特征在于：所述供油管路中，润滑油由高位油箱流经设于高位油箱外的自保持电磁球阀，分四路分别输送至发导轴承、正推力轴承、反推力轴承和水导轴承，最后流入回油箱内，其中，上述四个轴承与自保持电磁球阀间的管路上分别装设流量调节阀；所述回油管路中，回油箱内的润滑油由两台互为备用的主用轴承油泵和备用轴承油泵组成的油泵组吸取，依次经滤油器过滤和油冷器冷却后，输送至高位油箱。本发明提供了一种轴承润滑油液压系统及控制方法，能有效的保证了、各轴承供油流量真实、可靠、精确控制，保证机组安全、可靠、稳定运行，确保机组运行不烧瓦。

Description

灯泡贯流机组润滑油液压系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种灯泡贯流机组润滑油液压系统及其控制方法。

背景技术

灯泡贯流式机组的润滑油系统将提供水轮机导轴承和发电机推力轴承及导轴承所需的润滑油。

目前市售灯泡贯流机组润滑油系统具有的特点和不足：

1、高位油箱正常油位低于溢流面；

2、高位油箱设有2-3组用于控制的油位信号（正常油位、下限油位、停止油位）；

3、润滑油主用油泵为非油位控制方式，采用开机启泵，停机停泵控制；

4、机组停机时，对高位油箱油位不进行控制，不补油；

5、润滑油示流信号器采用热导式结构，并安装在各轴承供油管路上；

6、润滑油系统控制方式不够完善，容易造成机组无润滑油或少许润滑油开机，开机时间过长，控制信号受温度变化影响大，而引起烧瓦的事故隐患。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种轴承润滑油液压系统及控制方法，能有效的保证了、各轴承供油流量真实、可靠、精确控制，保证机组安全、可靠、稳定运行，确保机组运行不烧瓦。

本发明的具体技术路线是：

灯泡贯流机组润滑油液压系统，包括高位油箱，回油箱，以及设于所述高位油箱与回油箱间用于润滑油循环的供油管路和回油管路，其特征在于：

所述供油管路中，润滑油由高位油箱流经设于高位油箱外的自保持电磁球阀，分四路分别输送至发导轴承、正推力轴承、反推力轴承和水导轴承，最后流入回油箱内，其中，上述四个轴承与自保持电磁球阀间的管路上分别装设流量调节阀；

所述回油管路中，回油箱内的润滑油由两台互为备用的主用轴承油泵和备用轴承油泵组成的油泵组吸取，依次经滤油器过滤和油冷器冷却后，输送至高位油箱。

所述高位油箱与回油箱间还设有独立的溢流管道。

所述溢流管道的溢流面开口为斜坡状。

所述高位油箱外侧设油位信号器。

所述发导轴承、正反推力轴承、水导轴承的出口处均设有机械挡板式流量信号器。

灯泡贯流机组润滑油控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在高位油箱设置四副油位报警点，分别是油位上限L1、油位正常L2、油位下限L3、油位过低L4，和无电气信号的溢流面L0，由两台互为备用的主用轴承油泵和备用轴承油泵组成的油泵组不间断运行供油；

b、判断机组是否正常运行，如机组正常运行，则启动主用轴承油泵不间断运行供油，供油流量设定关系中单台轴承油泵供油量Q_供1（Q_供2）大于机组润滑油总用油量Q_用，而且溢流管最大溢流量Q_溢大于单台油泵供油量Q_供1（Q_供2）与机组润滑油总用油量Q_用之差，从而使高位油箱油位控制在溢流面L0与正常油位L2之间；

c、若主用轴承油泵故障，启动备用轴承油泵替代主用油泵不间断运行供油，同样由于上述供油流量设定，可以使高位油箱油位控制在溢流面L0与正常油位之间L2；

d、若油泵均能正常运转，而由于其他原因使得高位油箱油位低于油位下限L3，则启动备用轴承油泵，并保持两台轴承油泵同时工作，在供油流量设定中，溢流管最大溢流量Q_溢小于两台油泵供油量（Q_供1+Q_供2）之和与机组润滑油总用油量Q_用之差，能有效使高位油箱油面上升至正常油位L2而停止运行备用轴承油泵，而主用轴承油泵继续运行；

e、在机组停机时，如果高位油箱油位低于油位下限L3，则启动备用轴承油泵，供油流量设定关系中单台轴承油泵供油量Q_供1或Q_供2大于机组润滑油总用油量Q_用，而且机组停机时高位油箱不向机组各轴承瓦供油，因此可以使高位油箱油位达到正常油位L2后停备用轴承油泵，使高位油箱油位控制在油位下限L3与正常油位L2之间；

f、任何情况下高位油箱油位达到油位上限L1，停用主用轴承油泵和备用轴承油泵。

所述控制方法采用PLC控制系统检测回油箱和高位油箱油位，发出主用轴承油泵和备用轴承油泵的开停机指令。

首先，在高位油箱设有四副油位报警接点，分别是油位上限、油位正常、油位下限、油位过低。在油位上限位置停主备用轴承油泵；在油位正常位置以上停备用轴承油泵，在油位正常位置以下且机组运行时投入主用轴承油泵；在油位下限位置投入备用轴承油泵；在油位过低位置机组事故停机。

其次，高位油箱设有溢流管道，溢流量要大于机组运行时单台轴承油泵供油量与机组各处轴承润滑油总量之差；同时溢流量要小于机组运行时两台轴承油泵供油量与机组各处轴承润滑油总量之差。溢流面高于油位下限位置，略低于油位正常位置。

溢流面开口设置：不采用简单同一水平面的的漏斗型溢流面，而是采用有高低差的斜坡溢流口，随着油位的升高，溢流有效面积增大，方便油位调整控制。

另外，流量信号器采用不受温度、压力变化的高灵敏度、高可靠性的挡板式流量信号器，并安装在各轴承出口管路，有效真实地反映了各轴承瓦实时润滑油流量。

机组停机时，高位油箱油位低于油位下限，启动备用轴承油泵，直至油位达到正常油位才停备用轴承油泵，使高位油箱油位控制在油位下限与正常油位之间。保证高位油箱油位始终处于正常位置，减少开机等待时间，提高开机成功几率。

本发明润滑油控制方法，保证了机组开机状态润滑油供油量正常，有效避免机组无润滑油开机烧瓦事故的发生；机组停机热备用时自动补充因渗漏而损失的润滑油，保证了高位油箱维持油位正常，满足机组开机的要求，减少开机等待时间，提高机组开机成功率。

附图说明

图1是发明高位油箱油位和油泵启停的关系图。

图2是本发明灯泡贯流机组润滑油控制流程框图。

图3是本发明灯泡贯流机组润滑油液压系统结构简图。

其中：图中的标号分别是：轴承高位油箱1；油位信号器2；自保持电磁球阀3；压力变送器4；流量调节阀5；发导轴承6；正反推力轴承7；水导轴承8；机械挡板式流量信号器9；轴承回油箱10；油泵组11；滤油器12；压力开关13；油冷器14。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的描述。

在机组正常运行时，启动主用轴承油泵不间断运行供油，供油流量设定关系中单台轴承油泵供油量Q_供1（Q_供2）大于机组润滑油总用油量Q_用，而且溢流管最大溢流量Q_溢大于单台油泵供油量Q_供1（Q_供2）与机组润滑油总用油量Q_用之差，从而使高位油箱油位控制在溢流面L0与正常油位L2之间；

若主用轴承油泵故障，启动备用轴承油泵替代主用油泵不间断运行供油，同样由于上述供油流量设定，可以使高位油箱油位控制在溢流面L0与正常油位之间L2；

若油泵均能正常运转，而由于其他“特殊”故障的原因，如轴承油泵长期运行磨损、润滑油油温度偏高造成油泵泵油效率降低，或各轴承润滑油流量整定值偏大等原因，使得高位油箱油位低于油位下限L3，启动备用轴承油泵，并保持两台轴承油泵同时工作，在供油流量设定中，溢流管最大溢流量Q_溢小于两台油泵供油量（Q_供1+Q_供2）之和与机组润滑油总用油量Q_用之差，能有效使高位油箱油面上升至正常油位L2而停止运行备用轴承油泵，而主用轴承油泵继续运行。

在机组停机时，高位油箱油位低于油位下限L3，启动备用轴承油泵，供油流量设定关系中单台轴承油泵供油量Q_供1（Q_供2）大于机组润滑油总用油量Q_用，而且机组停机时高位油箱不向机组各轴承瓦供油，因此可以使高位油箱油位达到正常油位L2后停备用轴承油泵，使高位油箱油位控制在油位下限L3与正常油位L2之间。任何情况下高位油箱油位达到油位上限L1，发停主备用油泵指令。详细见附图1高位油箱油位和油泵启停的关系图，其中：

高位油箱油位设定：

L1：油位上限

L2：正常油位

L0：溢流面（无电气信号）

L3：油位下限

L4：油位过低

流量设定：机组有两台互为备用的润滑油泵

Q_溢：最大溢流量

Q_供1：1#油泵供油量

Q_供2：2#油泵供油量

Q_用：机组润滑油总用油量

Q_供1 = Q_供2 > Q_用              确保正常情况下，单台油泵能满足润滑油供油，并使油位不低于溢流面。

Q_溢  > Q_供1 - Q_用               确保正常情况下，单台油泵供油时，能顺畅将剩余油量通过溢流管道溢走，使工作油位低于正常油位，确保单台油泵连续运行。

Q_溢  < Q_供1 + Q_供2 - Q_用     确保正常情况下，两台油泵运行时，能有效使油面上升至正常油位而停止运行备泵。

正常情况下，首先由PLC控制系统检测轴承回油箱是否油位过低，若过低则机组一般事故停机；若轴承油回箱油位不过低，再判断高位油箱是否油位在正常油位L2以下；若在正常油位L2以下，需判定机组是否停机状态，若机组停机则直接转判定高位油箱油位是否低于油位下限L3；若机组运行且高位油箱油位在正常油位L2以下则先启动主用轴承油泵再进入判定高位油箱油位是否低于油位下L3；若高位油箱油位低于油位下限L3，则启动备用轴承油泵；在备用轴承油泵启动情况下判定高位油箱油位是否能达到正常油位L2以上，若能达到正常油位L2则停备用油泵；在高位油箱油位未达到正常油位L2前，需判断高位油箱油位是否会油位过低L4，若油位过低L4则转一般事故停机流程；在主用轴承油泵启动或启停过备用轴承油泵均需检测高位油箱油位是否会达到油位上限L1，若达到油位上限L1则停主备用油泵。详细参见附图2高位油箱油位及轴承油泵的控制流程框图。

两台轴承油泵在每一轮油泵运行完毕后，均要自动切换主备用状态，使两台轴承油泵能均衡工作。机组运行时，备用轴承油泵起动后，立即切换主备用状态，可保证在上面提到的“特殊”故障情况下，备用轴承油泵由两台油泵轮流充当，延长其启停间隔；机组停机复归时，切换两台轴承油泵的主备用状态，保证机组正常运行（备用泵未启动过）完毕后，下一轮能换一台轴承油泵工作；机组停机状态，备用轴承油泵启停一次，才切换两台轴承油泵的主备用状态，停机状态最多只有一台轴承油泵（备用泵）工作。

如图3所示，本发明的灯泡贯流机组润滑油液压系统的润滑油循环路线为：油泵11→滤油器12→油冷器14→轴承高位油箱1→发导轴承6、正反向推力轴承7、水导轴承8→轴承回油箱10→油泵11。所述的轴承回油箱10、油泵组11、压力开关13、滤油器12、油冷器14、轴承高位油箱1依次相连，轴承高位油箱1与油位信号器2相连；所述的轴承高位油箱1、自保持电磁球阀3、压力变送器4、流量调节阀5、各轴承（发导轴承6、正反推力轴承7、水导轴承8）、机械挡板式流量信号器9、轴承回油箱10依次相连。

在上述润滑油循环过程中，为保证轴承供油可靠，设有二台轴承油泵11，一台油泵连续工作，另一台油泵处于备用状态，每个油泵11都有足够的裕量提供机组轴承所需的润滑油量，轴承高位油箱1的润滑油，通过供油管路上的自保持电磁球阀3分别经流量调节阀5向发导轴承6、正反推力轴承7、水导轴承8供油，轴承高位油箱1多余部分的润滑油通过溢流管排至轴承回油箱10，高位油箱1的容量能够保证油泵11停止供油后，机组各轴承继续安全运行5min和机组事故停机所需的润滑油量，发导轴承6、正反推力轴承7、水导轴承8的实际供流量可通过流量调节阀5来调节，发导轴承6、正反推力轴承7、水导轴承8回油管靠近轴承回油箱10处，装有三只水平安置的机械挡板式流量信号器9，实时监视各轴承的供油流量；轴承回油箱10其容积能够容纳整个润滑油系统所需的油量；轴承高位油箱1装有油位信号器2，以监测油箱的油位。

本发明为机械挡板式流量信号器9安装在各个轴承（发导轴承6、正反推力轴承7、水导轴承8）的出口处，不会造成无润滑油开机。润滑油流量信号参与机组开机回路和机组事故停机回路，以及事故报警回路。在停机状态自保持电磁球阀3关闭，该信号只指示，不报警、不动作事故停机回路。当机组有开机令自保持电磁球阀3打开，该流量信号达到开机流量，在其他开机条件满足时立即调速器开机，不延时判断，调速器开机前，该信号只指示，不报警、不动作事故停机回路。调速器开机后直至机组停机复归前，当该流量信号低于报警流量高于事故流量时，只报警但不动作事故停机回路；当该流量信号低于事故流量时，立即报警并且动作事故停机关机。

灯泡贯流机组由于其特殊结构，必需有一循环系统为水导轴承、发导轴承、正反推力轴承提供足够润滑油，并保证热交换正常进行。要确保热交换正常，润滑油流量的正确监控至关重要。

灯泡贯流机组润滑油供油管道上的油阀离机组轴承较远，正反推力轴承油槽有一定容量，机组长时间停机后，油阀后端至轴承出口均无润滑油。机组重新开机时，从打开油阀到轴承出口有润滑油，时间大约有1~2分钟，当温度较低时该时间会更长一点。灯泡贯流机组润滑油示流信号器若安装在轴承入口端，并以此流量信号作为开机条件，这是不妥当的，会存在无润滑油开机现象，有开机烧瓦的隐患，特别是反推力瓦。只有通过延长开机准备时间来改善，但却牺牲了开机速度，且不真实。

而采用本发明灯泡贯流机组润滑油系统自动控制技术的灯泡贯流机组不存在人为的润滑油流量判断以及人为的延时，机组不会在无润滑油的情况下调速器开机，而且机组启动时间短；其次，机组转动后立即投入润滑油监视，由于机组设有高位油箱，润滑油油压稳定，供油流量恒定，且工作流量、报警流量、事故流量有很大的设计裕量，因此能在润滑油流量降低时报警，在润滑油完全中断前及时事故停机。

采用本发明灯泡贯流机组润滑油系统自动控制技术对灯泡贯流机组轴瓦的保护是完善的。在机组监控系统未完全失控时，能保证机组各轴瓦长时间正常工作，在润滑油完全中断前将机组及时停机，保证各轴瓦安全。

Claims (5)

1.灯泡贯流机组润滑油液压系统，包括高位油箱，回油箱，以及设于所述高位油箱与回油箱间用于润滑油循环的供油管路和回油管路，其特征在于：

所述供油管路中，润滑油由高位油箱流经设于高位油箱外的自保持电磁球阀，分四路分别输送至发导轴承、正推力轴承、反推力轴承和水导轴承，最后流入回油箱内，其中，上述四个轴承与自保持电磁球阀间的管路上分别装设流量调节阀；

所述回油管路中，回油箱内的润滑油由两台互为备用的主用轴承油泵和备用轴承油泵组成的油泵组吸取，依次经滤油器过滤和油冷器冷却后，输送至高位油箱；

高位油箱与回油箱间还设有独立的溢流管道；

所述溢流管道的溢流面开口为斜坡状；

溢流面开口设置不采用简单同一水平面的漏斗型溢流面，而是采用有高低差的斜坡溢流口，随着油位的升高，溢流有效面积增大。

2.如权利要求1所述的灯泡贯流机组润滑油液压系统，其特征在于：所述高位油箱外侧设油位信号器。

3.如权利要求1所述的灯泡贯流机组润滑油液压系统，其特征在于：所述发导轴承、正反推力轴承、水导轴承的出口处均设有机械挡板式流量信号器。

4.如权利要求1所述的灯泡贯流机组润滑油液压系统的润滑油控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、          在高位油箱设置四副油位报警点，分别是油位上限L1、油位正常L2、油位下限L3、油位过低L4，和无电气信号的溢流面L0，由两台互为备用的主用轴承油泵和备用轴承油泵组成的油泵组不间断运行供油；

b、          判断机组是否正常运行，如机组正常运行，则启动主用轴承油泵不间断运行供油，供油流量设定关系中单台轴承油泵即1#油泵为主用轴承油泵的供油量Q_供1或2#油泵为备用轴承油泵的供油量Q_供2大于机组润滑油总用油量Q_用，而且溢流管最大溢流量Q_溢大于单台油泵供油量Q_供1或Q_供2与机组润滑油总用油量Q_用之差，从而使高位油箱油位控制在溢流面L0与正常油位L2之间；

c、           若主用轴承油泵故障，启动备用轴承油泵替代主用轴承油泵不间断运行供油，同样由于上述供油流量设定，能够使高位油箱油位控制在溢流面L0与正常油位之间L2；

d、          若油泵均能正常运转，而由于其他原因使得高位油箱油位低于油位下限L3，则启动备用轴承油泵，并保持两台轴承油泵同时工作，在供油流量设定中，溢流管最大溢流量Q_溢小于两台油泵供油量（ Q_供1+Q_供2）之和与机组润滑油总用油量Q_用之差，能有效使高位油箱油面上升至正常油位L2而停止运行备用轴承油泵，而主用轴承油泵继续运行；

e、           在机组停机时，如果高位油箱油位低于油位下限L3，则启动备用轴承油泵，供油流量设定关系中单台轴承油泵供油量Q_供1或Q_供2大于机组润滑油总用油量Q_用，而且机组停机时高位油箱不向机组各轴承瓦供油，因此能够使高位油箱油位达到正常油位L2后停备用轴承油泵，使高位油箱油位控制在油位下限L3与正常油位L2之间；

f、            任何情况下高位油箱油位达到油位上限L1，停用主用轴承油泵和备用轴承油泵。

5.根据权利要求4所述的灯泡贯流机组润滑油控制方法，其特征在于所述控制方法采用PLC控制系统检测回油箱和高位油箱油位，发出主用轴承油泵和备用轴承油泵的开停机指令。