CN108678817A - 针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路，控制回路包括信号开关和两个接触器，启动回路包括两个常开触点，信号开关分别和两个接触器的一端连接，信号开关的另一端、两个接触器的另一端分别与第一直流电源的正极、负极连接；第二直流电源的正极连接两个常开触点所在线路，第一常开触点所在线路与第二直流电源的负极所连线路构成励磁回路，第二常开触点所在线路与第二直流电源的负极所连线路构成电枢回路；在外部控制信号控制下信号开关闭合，第一接触器和第二接触器带电，第一常开触点和第二常开触点闭合，励磁回路、电枢回路导通，电机启动，直流润滑油泵启动。该方案能够使直流润油泵在保证电机安全的前提下快速启动。

Description

针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路

技术领域

本发明涉及汽轮机控制技术领域，特别涉及一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路。

背景技术

汽轮机润滑油压稳定是保证汽轮机安全运行的必要条件，而直流润滑油泵作为备用油泵在润滑油系统中起着重要的作用，如果在机组故障使机组的润滑油压低于某一极限值而交流油泵没有联启，或是电气方面失去交流电源，交流油泵无法投入工作的时候，直流润滑油泵不能迅速启动，正常供油，将会造成断油烧瓦等事故，因此能够提供一种可靠稳定的直流润滑油泵启动控制方法是解决此类问题的关键因素。目前不同直流润滑油泵都有各自的启动控制方法，比如，基于IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块的PWM(脉冲宽度调制)启动控制方式是应用较为广泛的启动控制方法，该方式启动过程中电压可调，没有额外的功率损耗，具有耐脉冲电流冲击的能力，针对电机本身来说能够实现直流油泵安全的启动。但是在一些机组运行过程中出现故障使润滑油压低时，该种启动控制方式不能够立刻提供所需的润滑油压。

发明内容

本发明实施例提供了一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路，可以在保证电机安全的前提下快速启动直流润滑油泵，解决了汽轮机组运行过程中直流润滑油泵起压不可靠的问题。

该针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路，包括启动回路和控制回路；

控制回路包括信号开关、第一接触器和第二接触器，启动回路包括第一常开触点和第二常开触点，第一接触器和第一常开触点相对应，第二接触器和第二常开触点相对应；

其中，信号开关的一端与第一直流电源的正极连接，信号开关的另一端分别与第一接触器的一端、第二接触器的一端连接，第一接触器的另一端、第二接触器的另一端分别与第一直流电源的负极连接；

第二直流电源的正极分别连接第一常开触点所在线路和第二常开触点所在线路，第一常开触点所在线路与第二直流电源的负极所连线路构成励磁回路，第二常开触点所在线路与第二直流电源的负极所连线路构成电枢回路；

在外部控制信号控制下信号开关闭合，第一接触器和第二接触器带电，第一常开触点和第二常开触点闭合，使得励磁回路、电枢回路导通，控制电机启动，控制直流润滑油泵启动。

在本发明实施例中，采用如下的启动控制回路工作方法：在外部控制信号控制下信号开关闭合，第一接触器和第二接触器带电，第一常开触点和第二常开触点闭合，使得励磁回路、电枢回路导通，控制电机启动，控制直流润滑油泵启动，可以在保证在直流润滑油泵启动安全前提下短时间出力，解决了润滑油压起压慢的问题，保证机组的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路示意图；

图2是本发明第二实施例提供的一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路示意图；

图3是本发明第三实施例提供的一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路示意图；

图4是本发明第四实施例提供的一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路示意图；

图5是本发明第五实施例提供的一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路示意图；

图6是本发明实施例提供的一种试验系统图。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

为了防止汽轮机组运行过程中润滑油压降低所导致的断油烧瓦的事故，直流润滑油泵启动控制方法必须能够解决润滑油系统短时间内起压问题，并且在油泵启动过程中能够保证电机安全的运转，防止超电流现象的发生。基于此，本发明提出一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路。图1是本发明第一实施例提供的一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路示意图，如图1所示，包括启动回路和控制回路；

控制回路包括信号开关L、第一接触器KM1和第二接触器KM2，启动回路包括第一常开触点KM1.和第二常开触点KM2.，第一接触器KM1和第一常开触点KM1.相对应，第二接触器KM2和第二常开触点KM2.相对应。

各器件之间的连接关系为：

信号开关L的一端与第一直流电源DC220V的正极连接，信号开关L的另一端分别与第一接触器KM1的一端、第二接触器KM2的一端连接，第一接触器KM1的另一端、第二接触器KM2的另一端分别与第一直流电源DC220V的负极连接；

第二直流电源220VDC的正极分别连接第一常开触点KM1.所在线路和第二常开触点KM2.所在线路，第一常开触点KM1.所在线路与第二直流电源220VDC的负极所连线路构成励磁回路，第二常开触点KM2.所在线路与第二直流电源220VDC的负极所连线路构成电枢回路。

基于上述电路的启动控制回路采用如下方式控制直流润滑油泵启动：

控制回路接收外部控制信号，在外部控制信号控制下信号开关L闭合，第一接触器KM1和第二接触器KM2带电，所对应的第一常开触点KM1.和第二常开触点KM2.闭合，使得励磁回路和电枢回路同时导通，励磁回路的导通使电机中励磁带电进而形成磁场，而电枢回路导通后即可在磁场下产生电磁扭矩和感应电动势，进而使电动M机转动。由于直流润滑油泵与电机之间通过联轴器相连，当电机M启动后直流油泵也因此被带动起来，即泵的启动就是靠电机来带动。

具体实施时，图2是本发明第二实施例提供的一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路示意图，如图2所示，该控制回路还包括第三接触器KM3、第四接触器KM4、第一延时闭合常开触点KAV1.和第五常开触点KAV2.，该启动回路还包括常闭触点KM3.、第四常开触点KM4.、第一电压继电器KAV1、第二电压继电器KAV2和电阻QR，第三接触器KM3与常闭触点KM3.相对应，第四接触器KM4与第四常开触点KM4.相对应，第一电压继电器KAV1与第一延时闭合常开触点KAV1.相对应，第二电压继电器KAV2与第五常开触点KAV2.相对应。提出该种形式的启动控制回路的原因是：电机和第二直流电源220VDC算是直接连接的，在实际运行过程中有可能出现故障。

各器件之间的连接关系为：

信号开关L的另一端还分别与第一延时闭合常开触点KAV1.的一端和第五常开触点KAV2.的一端连接，第一延时闭合常开触点KAV1.的另一端与第三接触器KM3的一端连接，第五常开触点KAV2.的另一端与第四接触器KM4的一端连接，第三接触器KM3的另一端和第四接触器KM4的另一端分别与第一直流电源DC220V的负极连接；

第四常开触点KM4.的一端与第二常开触点KM2.的一端连接，常闭触点KM3.的一端与第二常开触点KM2.的另一端连接，常闭触点KM3.的另一端与电阻QR的一端连接，电阻QR的另一端分别与第四常开触点KM4.的另一端、第一电压继电器KAV1的一端和第二电压继电器KAV2的一端连接，第一电压继电器KAV1的另一端和第二电压继电器KAV2的另一端分别与第二直流电源220VDC的负极连接。

基于上述电路的启动控制回路采用如下方式控制直流润滑油泵启动：

控制回路接收外部控制信号，在外部控制信号控制下信号开关L闭合，第一接触器KM1和第二接触器KM2带电，所对应的第一常开触点KM1.和第二常开触点KM2.闭合，使得励磁回路和电枢回路同时导通，由于第二接触器KM2所处电路中有电阻QR，在由第二接触器KM2所处电路形成的电枢回路不能提供全电压模式(电阻会损耗一部分电压)，因此，当电枢回路电压达到第一电压继电器KAV1和第二电压继电器KAV2的预设电压值(两者的预设电压值相同)之后，第五常开触点KAV2.闭合，第四接触器KM4通电，所对应的第四常开触点KM4.闭合；与此同时第一延时闭合常开触点KAV1.在设定时间内闭合，第三接触器KM3通电，所对应的常闭触点KM3.断开，进而使得电机M在正常电压下运转。

此过程中，第二电压继电器KAV2的作用是通过设置电压继电器的动作电压，使电机在启动过程中稳定的切换到旁路(第四常开触点KM4.所在线路)，使电机进入全电压正常运行模式；另外第一电压继电器KAV1及所对应的第一延时闭合常开触点KAV1.的作用是通过设置延时闭合时间，防止在切换旁路过程中电枢回路断路。

具体实施时，图3是本发明第三实施例提供的一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路示意图，如图3所示，本发明在电机和第二直流电源220VDC之间安装了一个空气开关QF1，原因是：电机和第二直流电源220VDC算是直接连接的，当第二直流电源220VDC断电时，可能造成电机故障。

具体的连接关系是：空气开关QF1的一端的两个接点分别连接第二直流电源220VDC的正负极，空气开关QF1的另一端的第一接点分别与第一常开触点KM1.的一端和第二常开触点KM2.的一端连接，空气开关QF1的另一端的第二接点所在线路构成励磁回路和电枢回路的负极线路。该空气开关可以在断电时起到绝缘保护的作用，还可以在电机运转过程中对电路、电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护。

具体实施时，图4是本发明第四实施例提供的一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路示意图，如图4所示，控制回路还可以包括一个延时继电器KT，启动回路还可以包括第二延时闭合常开触点KT.，延时继电器KT与第二延时闭合常开触点KT.相对应。增加这些器件的原因是：在启动过程中励磁回路、电枢回路同时导通时有可能出现超电流的风险。

各器件之间的连接关系为：

延时继电器KT的一端与励磁回路和电枢回路的负极线路连接，延时继电器KT的另一端与第一常开触点KM1.的另一端连接；

第二延时闭合常开触点KT.的一端与信号开关L的另一端连接，第二延时闭合常开触点KT.的另一端与第二接触器KM2的一端连接。

基于上述电路的启动控制回路采用如下方式控制直流润滑油泵启动：

在外部控制信号控制下信号开关L闭合，第一接触器KM1带电，第一常开触点KM1.闭合，使得励磁回路导通，当励磁回路导通后，延时继电器KT带电，第二延时闭合常开触点KT.在第一预设时间内闭合，第二接触器KM2带电，第二常开触点KM2.闭合，使得电枢回路导通。

该过程中延时继电器KT的作用是通过设置电枢回路导通的延时时间，来减小防止启动过程中励磁回路、电枢回路同时导通时超电流的风险，并在此前提下尽快的导通启动回路。另外电枢回路所串电阻QR能够在启动电流通过时产生电压降，减少加在电机M上面的电压，以减少启动电流。

具体实施时，图5是本发明第五实施例提供的一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路示意图，如图5所示，在电枢回路上安装一个过流保护装置，其安装原因同样是：为了减小励磁回路、电枢回路同时导通时超电流的风险。其中，过流保护装置FU的一端与电阻QR的另一端连接，过流保护装置FU的另一端分别与第一电压继电器KAV1的一端和第二电压继电器KAV2的一端连接。过流保护装置FU可以采用熔断器，其作用是过流保护，防止超电流对电机造成损坏。

另外，如图5所示，为了更好的监控该启动控制回路中的电流和电压的变化，还可以在启动控制回路中安装电压检测装置和电流检测装置。电压检测装置VT与第一电压继电器KAV1和第二电压继电器KAV2并联。电流检测装置有两个，第一电流检测装置IT1连接于空气开关QF1和第二常开触点KM2.之间；第二电流检测装置IT2连接于第一常开触点KM1.的另一端。该电压检测装置可以为电压互感器或电压表。该电流检测装置可以为电流互感器或电流表。

当上述所有的器件均包含在该启动控制回路中时，其启动控制流程如下：

1、在启动前，首先关闭空气开关QF1。

2、当远方启动信号来时，控制开关L闭合，第一接触器KM1带电，所对应的第一常开触点KM1.闭合，导通励磁回路。

3、当励磁回路导通后，延时继电器KT带电，所对应的常开触点KT.在设定时间内闭合后，第二接触器KM2带电，所对应的第二常开触点KM2.闭合，进而导通电枢回路。

4、当电枢回路电压达到第一和第二电压继电器KAV1、KAV2设定值之后，第二继电器常开触点KAv2.闭合，第四接触器KM4通电，所对应的第四常开触点KM4.闭合；与此同时第一继电器延时闭合常开触点KAv1.在设定时间内闭合，第三接触器KM3通电，所对应常闭触点KM3.断开，进而使得电机M在正常电压下运转。

下面将该启动控制回路应用到试验系统中，具体的试验系统如图6所示。该试验系统设有一台交流润滑油泵和一台直流润滑油泵，在机组启动和停机工况以及润滑油压低于0.115MPa时向汽轮发电机组各轴承提供充足润滑油；直流润滑油泵是在润滑油压低于0.07MPa(汽轮机主保护动作油压值)或交流电失电时向各轴承提供润滑油，以满足汽轮机组安全停机；机组正常运行时由主油泵供油，且该系统正常润滑油压为0.14-0.18MPa，另外在汽轮机机头处设有监测大轴中心线处油压的就地有压表、润滑油压力开关(定值0.115MPa)、压力变送器。

试验过程：

启动主机交流润滑油泵，待运行稳定后，停交流润滑油泵，联启直流润滑油泵，数据采集仪(NICOLET)通过采集表1中所列信号来监测直流润滑油泵联启过程中出力情况。

表1数据采集信号列表

通道	信号点
		1	交流润滑油泵停止指令
2	交流润滑油泵停止反馈
		3	直流润滑油泵启动指令
4	直流润滑油泵运行反馈
		5	主机润滑油系统油压
6	直流润滑油泵出口压力
		7	主机润滑油压力低
8	直流润滑油泵电流

试验结果：

首先采用了基于IGBT的PWM控制技术进行了两次直流油泵的联启试验，直流润滑油泵启动初期电流较小，随后平稳上升，可见该启动方法能够保证直流润滑油泵的安全运行。但如表2所示，两次试验过程中润滑油压最低降至0.018MPa和0.005MPa，远低于正常润滑油压，因此该启动控制方法无法保证在短时间内向系统提供正常的润滑油压，保证机组的安全运行。

另一方面通过对比两次试验结果发现，当启动时间由1.51s降至1.37s后，实际出力时间由2.635s降至2.15s，压力低报警开动动作时间由4.95s降至2.55s，润滑油压回升时间由4.927降至3.427，并且润滑油压最低值由0.005MPa升高至0.018MPa，可见减小直流润滑油泵的启动时间能够增快油泵的出力时间并且减小系统润滑油压的降低幅度，因此有必要设计一种在保证油泵安全运行的前提下，加快直流润滑油泵启动时间的启动控制方法。

表2基于IGBT的PWM启动控制方法试验结果数据表

在基于IGBT的PWM启动控制方法试验结果基础上，设计了本发明中的启动控制方法并进行了三次试验。其中设置延时继电器KT的动作时间为150ms；电压继电器KAV1、KAV2的动作电压为160V，延时闭合常开触点KAV1.的动作时间为20ms，熔断器的熔断电流为250A，空开断开电流为2250A，试验结果如表3所示，启动时间相比于IGBT启动时间明显缩短，进而实际出力情况明显得到改善，润滑油压低报警开关动作时间仅为0.16s～0.25s左右，并且当润滑油压为0.1MPa左右(就地0.08MPa)时润滑油压即开始回升，因此该种启动控制方法能够满足在机组启动过程中交流电失电时在短时间内起压的要求，更适合运用于汽轮机机组中直流润滑油泵的启动。

表3一种串电阻启动控制方法试验结果数据表

综上所述，该启动控制方法能够在保证在直流润滑油泵启动安全前提下短时间出力，解决了润滑油压起压慢的问题，保证机组的正常运行。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路，其特征在于，包括启动回路和控制回路；

控制回路包括信号开关、第一接触器和第二接触器，启动回路包括第一常开触点和第二常开触点，第一接触器和第一常开触点相对应，第二接触器和第二常开触点相对应；

其中，信号开关的一端与第一直流电源的正极连接，信号开关的另一端分别与第一接触器的一端、第二接触器的一端连接，第一接触器的另一端、第二接触器的另一端分别与第一直流电源的负极连接；

第二直流电源的正极分别连接第一常开触点所在线路和第二常开触点所在线路，第一常开触点所在线路与第二直流电源的负极所连线路构成励磁回路，第二常开触点所在线路与第二直流电源的负极所连线路构成电枢回路；

在外部控制信号控制下信号开关闭合，第一接触器和第二接触器带电，第一常开触点和第二常开触点闭合，使得励磁回路、电枢回路导通，控制电机启动，控制直流润滑油泵启动。

2.如权利要求1所述的针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路，其特征在于，所述控制回路还包括第三接触器、第四接触器、第一延时闭合常开触点和第五常开触点，所述启动回路还包括常闭触点、第四常开触点、第一电压继电器、第二电压继电器和电阻，第三接触器与常闭触点相对应，第四接触器与第四常开触点相对应，第一电压继电器与第一延时闭合常开触点相对应，第二电压继电器与第五常开触点相对应；

信号开关的另一端还分别与第一延时闭合常开触点的一端和第五常开触点的一端连接，第一延时闭合常开触点的另一端与第三接触器的一端连接，第五常开触点的另一端与第四接触器的一端连接，第三接触器的另一端和第四接触器的另一端分别与第一直流电源的负极连接；

第四常开触点的一端与第二常开触点的一端连接，常闭触点的一端与第二常开触点的另一端连接，常闭触点的另一端与电阻的一端连接，电阻的另一端分别与第四常开触点的另一端、第一电压继电器的一端和第二电压继电器的一端连接，第一电压继电器的另一端和第二电压继电器的另一端分别与第二直流电源的负极连接；

在电枢回路导通且电枢回路电压达到第一电压继电器和第二电压继电器的预设电压值时，第五常开触点闭合，第四接触器带电，第四常开触点闭合，第一延时闭合常开触点在第二预设时间内闭合，第三接触器带电，常闭触点断开，使得电机启动。

3.如权利要求1所述的针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路，其特征在于，所述启动回路还包括空气开关；

空气开关的一端的两个接点分别连接第二直流电源的正负极，空气开关的另一端的第一接点分别与第一常开触点的一端和第二常开触点的一端连接，空气开关的另一端的第二接点所在线路构成励磁回路和电枢回路的负极线路。

4.如权利要求1所述的针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路，其特征在于，所述控制回路还包括延时继电器，所述启动回路还包括第二延时闭合常开触点，延时继电器与第二延时闭合常开触点相对应；

其中，延时继电器的一端与励磁回路和电枢回路的负极线路连接，延时继电器的另一端与第一常开触点的另一端连接；

第二延时闭合常开触点的一端与信号开关的另一端连接，第二延时闭合常开触点的另一端与第二接触器的一端连接；

在外部控制信号控制下信号开关闭合，第一接触器带电，第一常开触点闭合，使得励磁回路导通，当励磁回路导通后，延时继电器带电，第二延时闭合常开触点在第一预设时间内闭合，第二接触器带电，第二常开触点闭合，使得电枢回路导通。

5.如权利要求2所述的针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路，其特征在于，所述启动回路还包括过流保护装置；

过流保护装置的一端与电阻的另一端连接，过流保护装置的另一端分别与第一电压继电器的一端和第二电压继电器的一端连接。

6.如权利要求5所述的针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路，其特征在于，所述过流保护装置为熔断器。

7.如权利要求2所述的针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路，其特征在于，所述启动回路还包括电压检测装置，与第一电压继电器和第二电压继电器并联。

8.如权利要求7所述的针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路，其特征在于，所述电压检测装置为电压互感器或电压表。

9.如权利要求3所述的针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路，其特征在于，所述启动回路还包括两个电流检测装置；

第一电流检测装置连接于空气开关和第二常开触点之间；第二电流检测装置连接于第一常开触点的另一端。

10.如权利要求9所述的针对汽轮机组中直流润滑油泵的启动控制回路，其特征在于，所述电流检测装置为电流互感器或电流表。