CN105545491B - 一种燃气轮机液压启动方法及具有其的燃气轮机液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气轮机液压启动方法及具有其的燃气轮机液压系统。所述燃气轮机液压启动方法包括：步骤1：由电动机驱动容积液压泵，从而向变量液压马达提供高压液压油；步骤2：将容积液压泵的压力调整为恒定值，并将变量液压马达的出油口直接与开式油源连接，并使变量液压马达的进油口以及出油口的压差保持不变；步骤3：根据公式确定变量液压马达的转换转速，并使变量液压马达在达到转换转速前维持最大排量；步骤4：在达到转换转速后，调节变量液压马达的排量，从而保证恒功率输出；步骤5：达到脱开转速时关闭电动机。本发明提出了一种具体的，可实际应用的恒扭矩恒功率的燃气轮机液压启动方法。

Description

一种燃气轮机液压启动方法及具有其的燃气轮机液压系统

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，特别是涉及一种燃气轮机液压启动方法及具有其的燃气轮机液压系统。

背景技术

燃气轮机是一种应用广泛的动力装置，需配置起动系统实现燃气轮机从静止状态到运行状态的转换。燃气轮机起动系统有多种实现形式，如电起动系统、空气涡轮起动系统、燃气涡轮起动系统、液压起动系统等。其中，液压起动系统技术成熟、成本低廉、控制方便，应用比较广泛。

燃气轮机为了获得较好的起动性能，理论上通常要求起动前期的低转速阶段，起动系统以恒定的最大扭矩运行，从而降低起动时间；理论上通常要求起动后期的高转速阶段，起动系统以恒定的最大功率运行，从而提高起动系统效率。

还没有现有技术针对该理论要求进行成功的设计。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气轮机液压启动方法来克服或至少减轻现有技术的中的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种燃气轮机液压启动方法，所述燃气轮机液压启动方法包括：步骤1：由电动机驱动容积液压泵，从而向变量液压马达提供高压液压油；步骤2：将容积液压泵的压力调整为恒定值，并将变量液压马达的出油口直接与开式油源连接，并使变量液压马达的进油口以及出油口的压差保持不变；步骤3：根据公式确定变量液压马达的转换转速，并使变量液压马达在达到转换转速前维持最大排量；步骤4：在达到转换转速后，调节变量液压马达的排量，从而保证恒功率输出；步骤5：达到脱开转速时关闭电动机。

优选地，所述步骤2中的使变量液压马达的进油口以及出油口的压差保持不变具体为：

通过公式确定压差，并使变量液压马达的进油口以及出油口保持该压差，所述公式具体为：

其中，

T_max、要求的液压马达最大输出扭矩；η_m、液压马达机械效率；v_max、液压马达最大排量；ΔP′、需要的液压马达进出口压差。

优选地，所述步骤3中的确定变量液压马达的转换转速的公式具体为：其中，

W_max、要求的液压马达最大输出功率；T_max、要求的液压马达最大输出扭矩；n_change、液压马达转换转速。

优选地，所述步骤4中的调节变量液压马达的排量具体为：

通过公式调节变量液压马达的排量，该公式为：

其中，

W_max、要求的液压马达最大输出功率；η_m、液压马达机械效率；v、液压马达排量；ΔP′、需要的液压马达进出口压差；n、液压马达转速。

本发明还提供了一种燃气轮机液压系统，所述燃气轮机液压系统用于如上所述的燃气轮机液压启动方法，所述燃气轮机液压系统包括：电动机；容积液压泵，所述容积液压泵与电动机连接，所述容积液压泵具有进油口以及出油口；开式油源，所述开式油源的出油口与所述容积液压泵的进油口连接；变量液压马达，所述变量液压马达的输出轴与燃气轮机附件机匣连接，所述变量液压马达具有进油口以及出油口，所述变量液压马达的进油口与所述容积液压泵的出油口通过管路连接，所述变量液压马达的出油口与所述开式油源的进油口通过管路连接；溢流阀，所述溢流阀具有进油口以及出油口，所述溢流阀的进油口与所述变量液压马达的进油口与所述容积液压泵的出油口所连接的管路连通，所述溢流阀的出油口与所述变量液压马达的出油口与所述开式油源的进油口锁连接的管路连通；其中，所述电动机用于驱动容积液压泵工作；所述容积液压泵用于自所述开式油源泵油，从而将油供至变量液压马达；所述溢流阀用于调节所述容积液压泵的出油口与所述变量液压马达的进油口所连接的管路中的油的流量；所述变量液压马达用于驱动所述燃气轮机附件机匣。

本发明提出了一种具体的，可实际应用的恒扭矩恒功率的的燃气轮机液压启动方法。该方法能够实现如下功能：

1、通常要求起动前期的低转速阶段，液压起动系统以恒定的最大扭矩运行，从而降低起动时间，此阶段系统的输出功率逐渐增加；

2、通常要求起动后期的高转速阶段，液压起动系统以恒定的最大功率运行，从而提高起动系统效率。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的燃气轮机液压启动方法的流程示意图。

图2是图1所示的燃气轮机液压系统的系统示意图。

附图标记：

1	电动机	4	变量液压马达
				2	容积液压泵	5	开式油源
3	溢流阀

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

图1是根据本发明第一实施例的燃气轮机液压启动方法的流程示意图。图2是图1所示的燃气轮机液压系统的系统示意图。

如图1所示的燃气轮机液压启动方法包括如下步骤：

步骤1：由电动机1驱动容积液压泵2，从而向变量液压马达4提供高压液压油；

步骤2：将容积液压泵2的压力调整为恒定值，并将变量液压马达4的出油口直接与开式油源5连接，并使变量液压马达4的进油口以及出油口的压差保持不变；

步骤3：根据公式确定变量液压马达4的转换转速，并使变量液压马达4在达到转换转速前维持最大排量；

步骤4：在达到转换转速后，调节变量液压马达4的排量，从而保证恒功率输出；

步骤5：达到脱开转速时关闭电动机1。

在本实施例中，将变量液压马达4的出口直接通入开式油源5，则变量液压马达4进出口压差在工作状态下近似保持不变。变量液压马达4输出扭矩关系式：

T＝η_m·ΔP·v……………………………………(1)

T、液压马达输出扭矩；η_m、液压马达机械效率；v、液压马达排量；ΔP、液压马达进出口压差。

由上可知，在变量液压马达4机械效率和排量不变的前提下，只要保证变量液压马达4进出口压差为恒定值，变量液压马达4输出扭矩即可恒定。因此，在转换转速以前，变量液压马达4维持某一排量不变，即可输出恒定的扭矩。工程上，通常令变量液压马达4维持在最大排量，由要求的最大扭矩按式(1)确定需要的进出口压差：

T_max、要求的液压马达最大输出扭矩；η_m、液压马达机械效率；v_max、液压马达最大排量；ΔP′、需要的液压马达进出口压差。

因此，有利的是，在本实施例中，步骤2中的使变量液压马达4的进油口以及出油口的压差保持不变具体为：

通过公式确定压差，并使变量液压马达4的进油口以及出油口保持该压差，该公式具体为：

其中，

T_max、要求的液压马达最大输出扭矩；η_m、液压马达机械效率；v_max、液压马达最大排量；ΔP′、需要的液压马达进出口压差。

由变量液压马达4输出功率关系式：

W＝n·η_m·ΔP·v…………………………………(3)

W、液压马达输出功率；η_m、液压马达机械效率；v、液压马达排量；ΔP、液压马达进出口压差；n、液压马达转速。

由上可知，起动过程中，随着变量液压马达4转速的上升，其输出功率逐渐增加。定义变量液压马达4输出功率达到要求的最大功率时，对应的转速为转换转速。其计算公式为：

W_max、要求的液压马达最大输出功率；T_max、要求的液压马达最大输出扭矩；n_change、液压马达转换转速。

因此，在本实施例中，步骤3中的确定变量液压马达4的转换转速的公式具体为：

其中，

W_max、要求的液压马达最大输出功率；T_max、要求的液压马达最大输出扭矩；n_change、液压马达转换转速。

当变量液压马达4转速达到转换转速后，若排量仍保持其最大排量不变，则随着转速的继续上升，其输出功率也将持续上升，无法实现转换转速以后恒功率的需求。因此，在达到并高于转换转速以后，必须按转速调节变量液压马达4的排量，使之逐渐降低，从而保证起动系统输出恒定的最大功率。变量液压马达4排量的调节规律为：

W_max、要求的液压马达最大输出功率；η_m、液压马达机械效率；v、液压马达排量；ΔP′、需要的液压马达进出口压差；n、液压马达转速。

因此，在本实施例中，步骤4中的调节变量液压马达4的排量具体为：

通过公式调节变量液压马达4的排量，该公式为：

其中，

W_max、要求的液压马达最大输出功率；η_m、液压马达机械效率；v、液压马达排量；ΔP′、需要的液压马达进出口压差；n、液压马达转速。

本发明还提供了一种燃气轮机液压系统，所述燃气轮机液压系统用于如上所述的燃气轮机液压启动方法，所述燃气轮机液压系统包括电动机1、容积液压泵2、开式油源5、变量液压马达4以及溢流阀3。其中，容积液压泵2与电动机1连接，容积液压泵2具有进油口以及出油口；开式油源5的出油口与容积液压泵2的进油口连接；变量液压马达4的输出轴与燃气轮机附件机匣连接，变量液压马达4具有进油口以及出油口，变量液压马达4的进油口与容积液压泵2的出油口通过管路连接，变量液压马达的出油口与开式油源的进油口通过管路连接；溢流阀3具有进油口以及出油口，溢流阀3的进油口与变量液压马达的进油口与容积液压泵的出油口所连接的管路连通，溢流阀3的出油口与变量液压马达的出油口与开式油源的进油口锁连接的管路连通；其中，电动机1用于驱动容积液压泵2工作；容积液压泵2用于自开式油源5泵油，从而将油供至变量液压马达4；溢流阀3用于调节容积液压泵2的出油口与变量液压马达4的进油口所连接的管路中的油的流量；变量液压马达4用于驱动所述燃气轮机附件机匣。

本发明提出了一种具体的，可实际应用的恒扭矩恒功率的的燃气轮机液压启动方法。该方法能够实现如下功能：

1、通常要求起动前期的低转速阶段，液压起动系统以恒定的最大扭矩运行，从而降低起动时间，此阶段系统的输出功率逐渐增加；

2、通常要求起动后期的高转速阶段，液压起动系统以恒定的最大功率运行，从而提高起动系统效率。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种燃气轮机液压启动方法，其特征在于，所述燃气轮机液压启动方法包括：

步骤1：由电动机(1)驱动容积液压泵(2)，从而向变量液压马达(4)提供高压液压油；

步骤2：将容积液压泵(2)的压力调整为恒定值，并将变量液压马达(4)的出油口直接与开式油源(5)连接，并使变量液压马达(4)的进油口以及出油口的压差保持不变；

步骤3：根据公式确定变量液压马达(4)的转换转速，并使变量液压马达(4)在达到转换转速前维持最大排量；

步骤4：在达到转换转速后，调节变量液压马达(4)的排量，从而保证恒功率输出；

步骤5：达到脱开转速时关闭电动机(1)；

所述步骤3中的确定变量液压马达(4)的转换转速的公式具体为：

其中，

W_max、要求的液压马达最大输出功率；T_max、要求的液压马达最大输出扭矩；n_change、液压马达转换转速。

2.如权利要求1所述的燃气轮机液压启动方法，其特征在于，所述步骤2中的使变量液压马达(4)的进油口以及出油口的压差保持不变具体为：

通过公式确定压差，并使变量液压马达(4)的进油口以及出油口保持该压差，所述公式具体为：

其中，

T_max、要求的液压马达最大输出扭矩；η_m、液压马达机械效率；v_max、液压马达最大排量；ΔP′、需要的液压马达进出口压差。

3.如权利要求1所述的燃气轮机液压启动方法，其特征在于，所述步骤4中的调节变量液压马达(4)的排量具体为：

通过公式调节变量液压马达(4)的排量，该公式为：

其中，

W_max、要求的液压马达最大输出功率；η_m、液压马达机械效率；v、液压马达排量；ΔP′、需要的液压马达进出口压差；n、液压马达转速。