CN107349640B - 工业用油除气系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工业用油除气系统和方法。所述工业用油除气系统包括在压力下接收含气油的压力罐、在大气压力下将气体与油分离的分离罐以及在大气压力从所述分离罐接收除气油的密封油罐。所述方法具有以下步骤：向压力罐施加压力、在大气压力下将所述油从所述压力罐供给至分离罐、在所述分离罐中将气体与所述油分离以及在大气压力下将除气油供给至密封油罐。

Description

工业用油除气系统和方法
技术领域
本发明涉及一种工业用油除气系统(industrial oil degassing system)和工业机油的除气方法。确切地说，本发明涉及一种从涡轮发电机的密封油中移除气体的除气系统。
背景技术
工业领域中通常使用气体来冷却机器，例如使用空气或氢气。对所述冷却气体施加压力，以将所述气体移动通过所述机器。为了避免气体泄漏，可提供机油，尤其是密封油。具体来讲，在产生用于公共电网的高功率的涡轮发电机领域中，提供围绕所述涡轮发电机轴的油密封，以维持所述涡轮发电机内的氢压力。围绕所述轴的密封油或油薄膜可避免氢气脱离所述涡轮发电机。设计特定的密封油系统，以保证操作中密封油的可操作性。这些密封油系统需要满足几个功能，例如保持油压稍稍高于所述涡轮发电机的气压，保持油温以及保持油质。所述密封油系统的其他功能包括适当地将气体侧回流油从空气侧回流油分离出来、移除油雾、避免空气和气体的混合、遵循爆炸性环境的规定。移除积存气体或空气的过程称作除气。该操作在两个单独罐中执行，以避免产生空气与氢气混合的爆炸性混合物。进一步地，防止油沿所述涡轮发电机内的轴流动。涡轮发电机的共用密封油系统或油除气系统包括从所述涡轮发电机的驱动端接收油的除气罐、从非驱动端接收油的另一个除气罐、存在大气开口端的除气罐以及从所述三个罐接收油的真空罐。该密封油系统进一步包括泵、去除油中热量的冷却器或热交换器以及滤器或过滤器。所述密封油系统提供避免氢气从所述涡轮发电机泄漏的所需的密封。润滑油提供到所述涡轮发电机的轴中。保持油压稍稍高于气压。所述涡轮发电机内的典型气压值是5巴，并且油压一般比其高0.3至0.5巴。油供给至所述涡轮发电机的所述驱动端以及非驱动端，随后，所述油分离到密封环的两侧，即空气侧和气体侧。来自驱动端和非驱动端的气体侧的回油收集在两个单独的罐中，称作除气罐。这些除气罐设计成承受高油压的压力罐。来自驱动端和非驱动端的空气侧的回油经由集管收集在另一个罐中。此现有技术示例中的另一个罐也设计成压力容器并且借助吸风机或泵保持在负压下，以移除残留空气。提供包括另一个罐，所述罐包含真空并且通过泵保持持续真空。来自前述三个除气罐中的油吸入所述真空罐中。去除油中的气体的密封油系统具有与罐的数量相关的材料的大量成本，尤其是用于提供真空的罐。
发明内容
本发明旨在提供一种简化的、节省成本的油除气系统和一种油的工业除气方法。本发明通过使用根据独立权利要求的一种油除气系统和一种油的工业除气方法解决。
本发明的进一步示例在随附权利要求书中公开。
在一个示例中，所述压力罐所接收的油由涡轮发电机的驱动端入口和所述涡轮发电机的非驱动端入口供给。术语“驱动端(drive end)”和“非驱动端(non-drive end)”指所述涡轮发电机的转子，并且是技术领域中常见的。所述入口是与所述涡轮发电机的油系统连接的管道。
在进一步示例中，所述密封油罐所接收的油由来自所述驱动端和非驱动端的另一个入口及所述压力罐的出口供给。所述另一个入口从可能含空气的所述涡轮发电机供油。所述压力罐的出口将油供给至所述密封油罐，所述密封油罐中的油基本不含氢气。
在另一个示例中，所述压力罐具有相连的油雾分离器，油从所述相连的油雾分离器滴入所述压力罐中，并且所述油雾分离器包括至少风扇，所述风扇在所述压力罐内产生压力。
在进一步示例中，所述压力罐容纳穿孔壁，用于减弱压力罐的不同入口处的压力。
在本发明另一个示例中，至少由温度控制阀控制的冷却器实现所述密封油罐内的热油和冷油的混合。这样意味着可避免所述密封油罐内因温度差引起的不期望效果。
在另一个示例中，用于在除气后回送油的管道配有虹吸管(siphon)。这些管道位于流动方向上的所述密封油罐后面。所述虹吸管支持油流向所述涡轮发电机，以回送除气油(the degassed oil)。此外，所述驱动端入口可通过虹吸管与所述非驱动端入口连接，以支持减弱这些入口之间的压力差。
在进一步示例中，所述分离罐包括待除气的氢气，并且所述密封油罐含有待除气的空气。在所述分离罐中，主要移除油中的氢气，在所述密封油罐中，主要移除油中的空气。
本发明进一步提供了一种工业用油除气方法，所述方法包括以下步骤：向压力罐(4)施加压力；将油供给至所述压力罐(4)；将所述油从所述压力罐(4)供给至具有大气压力的分离罐(6)；在所述分离罐(6)中将气体与所述油分离；以及将除气油供给至具有大气压力的密封油罐(8)。
所述方法还包括：通过涡轮发电机(25)的驱动端入口(27)和所述涡轮发电机(25)的非驱动端入口(29)将所述油供给至所述压力罐(4)；将油从油雾分离器(7)滴入所述压力罐(4)中，并且通过至少所述油雾分离器(7)处的风扇在所述压力罐(4)中产生压力；通过所包括的穿孔壁来减弱所述压力罐(4)内的所述压力。
附图说明
从对所述油除气系统和油除气方法的优选但非唯一性实施例的描述中可明显地了解进一步的特征和优势，所述实施例通过附图中非限制性示例进行说明，在附图中：
图1展示了工业除气系统的一个示例的方框图，所述工业除气系统具有从涡轮发电机的驱动端和非驱动端接收机油的压力罐、具有从油中移除气体的油雾分离器的分离罐以及具有另一个油雾分离器的大气压力的密封油罐；
图2展示了工业除气系统的另一个示例的方框图，所述工业除气系统具有额外的冷却器、温度控制阀、滤器和分配给所述密封油罐的两个控制阀。
具体实施方式
图1示出工业油除气系统1的一个示例的方框图，所述工业油除气系统用于去除机油中的气体。油除气系统1可用于冷却气体污染工业用油的工业环境中应用的集管。此处，油除气系统1在气冷式涡轮发电机(gas-cooled turbogenerator)25的背景下进行描述。用于冷却涡轮发电机25的气体优选为氢气。为了防止气体逃逸并且因此保持氢气压，围绕涡轮发电机25的轴提供特定的密封油或油。图1右处的压力罐4从涡轮发电机25，更确切地说，从涡轮发电机25的驱动端和相对的非驱动端接收含气体的密封油。压力罐4包含的压力高于环境中的压力。所述密封油通过驱动端入口27和非驱动端入口29引入到压力罐4。两个入口间的可能的压力差被抵消(nullified)。例如，这在压力罐4中通过压力罐4内的穿孔壁完成。可选地，压力罐4可设计成设有虹吸管(未示出)，所述虹吸管从驱动端和非驱动端连接回流管道或导管。所述密封油从压力罐4经由导管投入/供给至靠近压力罐4的分离罐6或蒸馏罐(stilling tank)。分离罐6内的压力低于压力罐4内的压力、且近似于大气压力。这与常规系统不同，在常规系统中，两个罐都设计成在其中产生并维持压力的压力罐。由于压力差的原因，所以不需要进一步的方法即可将所述油从压力罐4输送至分离罐6。凭借压力罐4与分离罐6之间的压力差，没有油会流回到压力罐4。此外，可选地，压力罐4和分离罐6可布置成具有高度差，以补充油的自然流动。分离罐6具有所分配的油雾分离器7，所述油雾分离器移除溶解在油中的气体。油雾分离器7可设计成基于已知滤器的装置，所述装置至少使用风扇在油雾分离器7内产生小负压。分离罐6和油雾分离器7形成功能性整体。除气油从分离罐6输送至密封油罐8。密封油罐8是用于储存涡轮发电机25的在特定时间未使用的油的主罐。与含有真空的常规罐相反，密封油罐8不含压力，而是大约为大气压力。当油从密封油罐8取出时，密封油罐8中随后出现质量缺失。持续从密封油罐8中取出一定质量的油。需要该质量的油来密封从密封油罐8泵送的涡轮发电机25的轴。从密封油罐8中取出的值一般为每分钟360-6001。由于密封油罐8和分离罐6处于相同压力下、并且从密封油罐8中取出了所述质量的油，所以密封油罐8中的油位(oil level)下降。这种下降或质量缺失(massdeficit)又驱使油从分离罐6被夹带(entrainment)到密封油罐8。密封油罐8与分离罐6之间的质量平衡(mass balance)使油从分离罐6带(entrains)至密封油罐8。分离罐6和密封油罐8保持相同的油位。只要分配给油除气系统1的泵(未示出)在运转中并且油被泵送至涡轮发电机25，那么就不可能出现油反向流动。密封油罐8中的质量缺失避免油从分离罐6快速流至涡轮发电机25。油直接和快速地流向涡轮发电机25导致受到在涡轮发动机25泛滥的气体和油的污染。密封油罐8配置有另一个油雾分离器9，以进一步将气体与油分离。油雾分离器9可设计成基于滤器的装置，所述装置至少使用风扇在油雾分离器9内产生小的负压。除气油又从油雾分离器9供给至涡轮发电机25。
图2展示了类似于上述示例的工业用油除气系统1另一个示例的方框图。此处，涡轮发电机25以示意方式示出，所述涡轮发电机具有轴、驱动端入口27以及在涡轮发电机25的相对端处的非驱动端入口29。另一个入口30将从驱动端和非驱动端回流的油直接供给至密封油罐8。来自入口30的此回流油可能含有雾，也就是，夹带气泡的油。含氢气的油通过驱动端入口27和非驱动入口29供给至压力罐4。压力罐4内具有压力。压力罐4的主要功能是收集从驱动端入口27和非驱动端入口29回流的油，以及消除这些入口27和29之间的任何压力差。左侧的驱动端入口27的管道分成两条通路，以将油供给至压力罐4。如表示输送密封油的导管的带箭头线所示，油从压力罐4供应到分离罐6。压力罐4的压力高于分离罐6的压力。分离罐6配置有油雾分离器7，以帮助气体从密封油中分离。分离罐6保持油几分钟，保持至少自然油除气所需的保留期。除气油从分离罐6导入至油雾分离器7。气体，尤其是氢气，从油雾分离器7排至大气中。除气油(degassed oil)从油雾分离器7通过滴管(drip conduct)17回流至分离罐6。如虚线所示，所述密封油从油雾分离器7滴入分离罐6中。之后，除气油从分离罐6流至密封油罐8，所述密封油罐是保存所述密封油的主罐。从收集所述除气油的分离罐6的底部提取来自分离罐6的油。在不使用额外方法驱使所述密封油的情况下，密封油通过自然流动流至密封油罐8。将分离罐6与密封油罐8连接的管道起到油互锁(oilinterlock)的作用。该管道含有作为锁定装置的一定量的油，以便来自密封油罐8的空气不会流至分离罐6。所述油在密封油罐8内沉积几分钟。密封油罐8不具有压力，但具有大气压力。密封油罐8配有油雾分离器9，所述油雾分离器额外地去除油中的气体。气体，尤其是氢气，从油雾分离器9排至大气中。如图2所示，所述除气油通过滴管18滴回密封油罐8。密封油罐8内的所述密封油具有不同温度。主要出于此原因，两个冷却器14布置在密封油罐8附近，以冷却具有较高温度的密封油。冷却过程由温度控制阀22来控制。温度控制阀22将供给油的温度保持在恒温下，例如，45℃。温度控制由温度控制阀22通过将来自冷却器14的冷油与来自密封油罐8的热油混合来执行。所述密封油从密封油罐8流至涡轮发电机25的驱动端和非驱动端。在一个选择中，回流油经由滤器(strainer)19，以过滤所述密封油。所述油从滤器19传送至驱动端，并且在分支管中通过并行布置的两个冗余控制阀16输回到密封油罐8。过量的油通过阀16返回至密封油罐8。控制阀16调节油供给压力。供给至驱动端和非驱动端的油维持在约0.5巴(bar)的压力。在进一步的选择中，将油传送至驱动端和非驱动端的管道或导管配有虹吸管。作为油除气系统1的主要部件的压力罐4、分离罐6和密封油罐8可布置在不同高度。随后，分离罐6位于比密封油罐8高的高度，并且压力罐4位于比分离罐6高的高度。该措施旨在补充接收自然流的罐4、6、8之间的自然流动。由于通过配置的泵进行油的泵送引起的质量平衡，油从压力罐4和分离罐6带至密封油罐8。
尽管已经参考本发明的示例性实施例对本发明进行了描述，但对于所属领域的技术人员明显的是，在不脱离本发明范围的情况下可做出各种改变并且可以用等效物。已经出于说明和描述的目的提供以上本发明多个方面的描述。该说明并不旨在穷尽性或将本发明限制为所公开的精确形式，并且鉴于上述教示的情况下可能做出修改和变化或可从本发明的实践中获得该修改和变化。所选和所述的实施例用于解释本发明的原理及实践应用，以使所属领域中的普通技术人员将本发明用于适于所考虑的实际使用的多个实施例。本发明的范围旨在受随附权利要求书和其等效物限定。
30 入口。

Claims (10)

1.一种工业用油除气系统（1），包括：
在压力下接收含气体的油的压力罐（4）,其中所述压力罐（4）具有相连接的油雾分离器（7），油从所述油雾分离器滴入所述压力罐（4）中，并且所述油雾分离器（7）包括至少风扇，用于在所述压力罐（4）内产生压力；
在大气压力下将气体与所述油分离的分离罐（6），所述分离罐（6）连接到所述压力罐（4）；以及
在大气压力下从所述分离罐（6）接收除气油的密封油罐（8）。
2.根据权利要求1所述的工业用油除气系统（1），其中，所述压力罐（4）所接收的所述油由涡轮发电机（25）的驱动端入口（27）和所述涡轮发电机（25）的非驱动端入口（29）供给。
3.根据权利要求2所述的工业用油除气系统（1），其中，所述密封油罐（8）所接收的所述油由另一入口（30）从所述驱动端和所述非驱动端及所述压力罐（4）的出口供应。
4.根据权利要求1所述的工业用油除气系统（1），其中，所述压力罐（4）容纳用于减弱所述压力的穿孔壁。
5.根据权利要求1所述的工业用油除气系统（1），其中，至少由温度控制阀（22）控制的冷却器（14）实现所述密封油罐（8）内的热油和冷油的混合。
6.根据权利要求2所述的工业用油除气系统（1），其中，在除气后回送油的管道配有虹吸管，并且/或者所述驱动端入口（27）通过虹吸管与所述非驱动端入口（29）连接。
7.根据权利要求1所述的工业用油除气系统（1），其中，所述分离罐（6）含有待除气的氢气，并且所述密封油罐（8）含有待除气的空气。
8.一种工业用油除气方法，所述方法具有以下步骤：向压力罐（4）施加压力；将油供给至所述压力罐（4）；将所述油从所述压力罐（4）供给至具有大气压力的分离罐（6）；在所述分离罐（6）中将气体与所述油分离；以及将除气油供给至具有大气压力的密封油罐（8）；
其中施加压力具有以下步骤：将油从油雾分离器（7）滴入所述压力罐（4）中，并且通过至少所述油雾分离器（7）处的风扇在所述压力罐（4）中产生压力。
9.根据权利要求8所述的方法，其中具有以下步骤：通过涡轮发电机（25）的驱动端入口（27）和所述涡轮发电机（25）的非驱动端入口（29）将所述油供给至所述压力罐（4）。
10.根据权利要求8所述的方法，其中具有以下步骤：通过所包括的穿孔壁来减弱所述压力罐（4）内的所述压力。
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