CN110044203B - 一种冷油器润滑油激励传热管振动的控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种冷油器润滑油激励传热管振动的控制方法和装置，该方法包括：获取冷油器的润滑油入口管路的流体脉动压力峰值频率，若判断获知所述流体脉动压力峰值频率与传热管的结构固有频率或传热管内冷却水激励的激励频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的润滑油内气体体积分数与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定需增加的气体体积，以向所述润滑油入口管路中注入气体。根据实测得到的润滑油流体脉动压力频谱与气相分数之间的关系，增大润滑油入口管路的气相分数来改变管内流体脉动压力频谱使其峰值频率避开传热管的结构固有频率及传热管内冷却水激励的激励频率，避免由于冷油器润滑油入口流体激励引起传热管共振。

Description

一种冷油器润滑油激励传热管振动的控制方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及传热管振动控制技术领域，更具体地，涉及一种冷油器润滑油激励传热管振动的控制方法和装置。

背景技术

汽轮机中，润滑油经过各个用户后汇集到冷油器与冷却水发生热交换。

当冷油器的润滑油进口流体脉动压力峰值频率与传热管的结构固有频率或传热管内冷却水流体脉动压力主要峰值频率接近或一致时，将导致冷油器传热管发生共振、降低冷油器的安全可靠性和使用寿命。

当前一般通过冷油器结构设计来进行冷油器传热管的振动控制，结构设计完成后不能调整，无法满足变工况条件下的振动控制要求。

发明内容

本发明实施例提供一种冷油器润滑油激励传热管振动的控制方法和装置，用以解决现有技术中冷油器传热管的振动控制结构设计完成后不能调整，无法满足变工况条件下的振动控制要求的缺陷，实现润滑油激励传热管振动的控制。

第一方面，本发明实施例提供一种冷油器润滑油激励传热管振动的控制方法，包括：

获取冷油器的润滑油入口管路的流体脉动压力峰值频率，若判断获知所述流体脉动压力峰值频率与传热管的结构固有频率或传热管内冷却水激励的激励频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的润滑油内气体体积分数与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定需增加的气体体积，以向所述润滑油入口管路中注入气体。

第二方面，本发明实施例提供一种冷油器润滑油激励传热管振动的控制装置，包括设于冷油器的润滑油入口管路的流体脉动压力传感器、设于所述润滑油入口管路上的气体加注口，还包括控制单元；

所述流体脉动压力传感器，用于实时获取润滑油入口管路的流体脉动压力时域数据；

所述控制单元，用于基于所述流体脉动压力时域数据得到流体脉动压力峰值频率，若判断获知所述流体脉动压力峰值频率与传热管的结构固有频率或传热管内冷却水激励的激励频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的润滑油内气体体积分数与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定需增加的气体体积；

所述气体加注口，用于根据所述控制单元确定的气体体积，向所述润滑油入口管路中注入气体。

本发明实施例提出了一种冷油器润滑油激励传热管振动的控制方法和装置，根据实测得到的润滑油流体脉动压力频谱与气相分数之间的关系，增大冷油器润滑油入口管路的气相分数来改变管内流体脉动压力频谱使其峰值频率避开传热管的结构固有频率及传热管内冷却水激励的激励频率，避免由于冷油器润滑油入口流体激励引起传热管共振。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为根据本发明实施例的冷油器润滑油激励传热管振动的控制方法示意图；

图2为根据本发明实施例的流体脉动压力时域数据示意图；

图3为根据本发明实施例的流体脉动压力频域数据示意图；

图4为根据本发明实施例的润滑油内气体体积分数与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系示意图；

图5为根据本发明实施例的冷油器润滑油激励传热管振动的控制装置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、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清楚、完整地描述，显然，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。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。

当冷油器的润滑油进口流体脉动压力峰值频率与传热管的结构固有频率或传热管内冷却水流体脉动压力主要峰值频率接近或一致时，将导致冷油器传热管发生共振、降低冷油器的安全可靠性和使用寿命。

由于当前一般通过冷油器结构设计来进行冷油器传热管的振动控制，结构设计完成后不能调整，无法满足变工况条件下的振动控制要求。因此本发明各实施例根据实测得到的润滑油流体脉动压力频谱与气相分数之间的关系，增大冷油器润滑油入口管路的气相分数来改变管内流体脉动压力频谱使其峰值频率避开传热管的结构固有频率及传热管内冷却水激励的激励频率，避免由于冷油器润滑油入口流体激励引起传热管共振。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。

图1为本发明实施例提供的一种冷油器润滑油激励传热管振动的控制方法，包括：

S1、获取冷油器的润滑油入口管路的流体脉动压力峰值频率；

S2、获取所述流体脉动压力峰值频率与传热管的结构固有频率或传热管内冷却水激励的激励频率的差值绝对值，判断所述差值绝对值降低至预设阈值，若没有达到预设阈值，则返回步骤S1，若达到预设阈值，则进入步骤S3；

S3、基于预先得到的润滑油内气体体积分数与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定需增加的气体体积；

S4、向所述润滑油入口管路中注入气体。

在本实施例中，冷油器润滑油通过润滑油入口管路进入冷油器，与传热管内的冷却水发生热交换后从润滑油出口管路流出冷油器，冷却水通过冷油器冷却水入口管路进入冷油器，经过传热管与传热管外的润滑油进行热交换后从冷却水出口管路流出冷油器。为解决汽轮机冷油器润滑油激励传热管振动可能导致冷油器发生共振、提高冷油器安全可靠性和使用寿命的技术问题，本实施例预先通过大量实测数据得出，流体中注入一定体积分数的气体可以改变流体脉动压力的频谱，向冷油器润滑油入口管路中注入一定体积分数的气体可以使流体脉动压力峰值频率避开传热管的结构固有频率或传热管内冷却水流体脉动压力主要峰值频率，由此可以实现冷油器润滑油激励引起的传热管振动的控制。

在本实施例中，上述气体为常温常压下难溶于润滑油的气体，如氮气、氧气、氢气或空气等。

因此，本实施例根据实测得到的润滑油流体脉动压力频谱与气相分数(即润滑油内气体体积分数)之间的关系，通过增大冷油器润滑油入口管路的气相分数来改变管内流体脉动压力频谱，以使流体脉动压力峰值频率避开传热管的结构固有频率及传热管内冷却水激励的主要频率，避免由于冷油器润滑油入口流体激励引起传热管共振。

在本实施例中，通过在冷油器的润滑油入口管路设置气体加注口，在管路中布置流体脉动压力传感器，实时测量管路内的流体脉动压力峰值频率，当流体脉动压力峰值频率与传热管的结构固有频率或传热管内冷却水激励的激励频率接近或一致(通过预设阈值进行判断)时，根据已知的润滑油流体脉动压力频谱与气相分数之间的关系确定冷油器润滑油入口管路中需注入的气体量，通过气体加注口向管内注入气体，使流体脉动压力峰值频率避开传热管的结构固有频率或传热管内冷却水激励的主要频率，达到减弱冷油器润滑油激励引起的传热管振动响应、提高冷油器的安全可靠性和使用寿命的有益效果。

在上述实施例的基础上，S1中，获取冷油器的润滑油入口管路的流体脉动压力峰值频率，具体包括：

获取汽轮机冷油器的润滑油入口管路的流体脉动压力频域数据，并基于上述流体脉动压力频域数据获取流体脉动压力峰值频率。

在本实施例中，通过获取润滑油入口管路的流体脉动压力频域数据，并对该流体脉动压力频域数据进行分析处理，最终得到流体脉动压力峰值频率。

在上述实施例的基础上，获取汽轮机冷油器的润滑油入口管路的流体脉动压力频域数据，具体包括：

基于设在汽轮机冷油器的润滑油入口管路的流体脉动压力传感器，实时获取润滑油入口管路的流体脉动压力时域数据，并将上述脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据。

在本实施例中，基于设在润滑油入口管路上的流体脉动压力传感器，实时获取润滑油入口管路的流体脉动压力时域数据，如图2中所示，为流体脉动压力传感器采集到的滑油流体脉动压力时域数据，并将上述脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据，如图3所示，为转换后的流体脉动压力频域数据，即流体脉动压力频谱。

具体的，在本实施例中，通过预先在润滑油入口管路上设置流体脉动压力传感器，以实时获取润滑油入口管路的流体脉动压力时域数据，并将得到的流体脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据，以进一步根据该流体脉动压力频域数据获取流体脉动压力峰值频率。

在上述各实施例的基础上，确定润滑油中需增加的气体体积，具体包括：

基于预先得到的润滑油内气体体积分数与上述流体脉动压力峰值频率之间的关系，如图4中所示，获取目标气体体积分数，并基于目标气体体积分数获取需增加的气体体积。

在上述各实施例的基础上，传热管的结构固有频率包括滑油泵进口管路的第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率。

在本实施例中，传热管的第一阶固有频率为33Hz，第二阶固有频率为45HZ，第三阶固有频率为70Hz，由图3所示，流体脉动压力峰值频率45.2Hz，与传热管的第二阶固有频率基本一致，需要调整冷油器的润滑油入口管路流体脉动压力频谱，以使流体脉动压力峰值频率避开传热管的前3阶固有频率。

冷油器的润滑油入口管路气相分数(即目标气体体积分数)与流体脉动压力峰值频率之间的关系如图4所示，根据图4，本实施例中，选择气相分数时需要注意，只需避开第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率作为峰值频率时在图中对应的气相分数即可，以实现流体脉动压力峰值频率与第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率不同，在本实施例中，气相分数为0.55％时，流体脉动压力峰值频率降低至40Hz，则可以使流体脉动压力峰值频率避开传热管7的前3阶固有频率。当然，在具体实施过程中，也可以选择气相分数为0.1％、0.4％、0.5％等。

通过布置在冷油器的润滑油入口管路上的气体加注口注入占润滑油流量0.55％的气体，则可以使流体脉动压力峰值频率避开传热管的前3阶固有频率，达到减弱冷油器润滑油激励引起的传热管振动响应、提高冷油器的安全可靠性和使用寿命的有益效果。

在本实施例中传热管内冷却水激励的激励峰值频率为45Hz，根据图3计算得到流体脉动压力峰值频率45.2Hz，与传热管内冷却水激励的激励峰值频率接近(通过预设阈值判定，及判断流体脉动压力峰值频率与传热管的结构固有频率或传热管内冷却水激励的激励频率的差值绝对值是否降低至预设阈值)，需要调整流冷油器润滑油入口管路流体脉动压力频谱，使流体脉动压力峰值频率避开传热管内冷却水激励的激励峰值频率。

冷油器的润滑油入口管路气相分数与脉动压力频谱峰值频率之间的关系如图4所示，根据图4，润滑油管路气相分数0.55％时，流体脉动压力频谱峰值频率为40Hz。当然，在具体实施过程中，也可以选择气相分数为0.1％、0.4％、0.5％等，只需要避开流体脉动压力峰值频率为45.2Hz时对应的气相分数即可。

通过布置在冷油器润滑油入口管路上的气体加注口注入占润滑油流量0.55％的气体，则可以使流体脉动压力峰值频率避开传热管内冷却水激励的激励峰值频率，达到减弱冷油器润滑油激励引起的传热管振动响应、提高冷油器的安全可靠性和使用寿命的有益效果。

本实施例中还提供了一种冷油器润滑油激励传热管振动的控制装置，如图5中所示，包括设于冷油器3的润滑油入口管路2的流体脉动压力传感器9、设于上述润滑油入口管路2上的气体加注口12，还包括控制单元11；

上述流体脉动压力传感器9，用于实时获取润滑油入口管路2的流体脉动压力时域数据；

上述控制单元11，用于基于上述流体脉动压力时域数据得到流体脉动压力峰值频率，若判断获知上述流体脉动压力峰值频率与传热管7的结构固有频率或传热管7内冷却水5激励的激励频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的润滑油1内气体体积分数与上述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定需增加的气体体积；

上述气体加注口12，用于根据上述控制单元11确定的气体体积，向上述润滑油入口管路2中注入气体。

在本实施例中，冷油器3的润滑油1通过润滑油入口管路2进入冷油器3，与传热管7内的冷却水5发生热交换后从润滑油出口管路4流出冷油器3，冷却水5通过冷油器3的冷却水入口管路6进入冷油器3，经过传热管7与传热管7外的润滑油1进行热交换后从冷却水出口管路8流出冷油器3。本实施例预先通过大量实测数据得出，流体中注入一定体积分数的气体可以改变流体脉动压力的频谱，向冷油器3的润滑油入口管路2中注入一定体积分数的气体可以使流体脉动压力峰值频率避开传热管7的结构固有频率或传热管7内冷却水5激励的激励频率，由此可以实现冷油器3的润滑油1激励引起的传热管7振动的控制。

因此，本实施例根据实测得到的润滑油流体脉动压力频谱与气相分数(即润滑油1内气体体积分数)之间的关系，通过增大冷油器3的润滑油入口管路2的气相分数来改变管内流体脉动压力频谱，以使流体脉动压力峰值频率避开传热管7的结构固有频率及传热管7内冷却水5激励的激励频率，避免由于冷油器3的润滑油入口流体激励引起传热管7共振。

在本实施例中，通过在冷油器3的润滑油入口管路2设置气体加注口12，在管路中布置流体脉动压力传感器9，实时测量管路内的流体脉动压力峰值频率，当流体脉动压力峰值频率与传热管7的结构固有频率或传热管7内冷却水5激励的激励频率接近或一致(通过预设阈值进行判断)时，根据已知的润滑油流体脉动压力频谱与气相分数之间的关系确定冷油器3的润滑油入口管路2中需注入的气体量，通过气体加注口12向管内注入气体，使流体脉动压力峰值频率避开传热管7的结构固有频率或传热管7内冷却水5激励的激励频率，达到减弱冷油器3的润滑油1激励引起的传热管7振动响应、提高冷油器3的安全可靠性和使用寿命的有益效果。

在上述实施例的基础上，传热管7的结构固有频率包括滑油泵进口管路的第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率。上述流体脉动压力传感器通过线缆10连接上述控制单元11。

在上述各实施例的基础上，上述控制单元11具体用于接收上述流体脉动压力传感器9传输的流体脉动压力时域数据，将上述脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据，并基于上述流体脉动压力频域数据获取流体脉动压力峰值频率。

在本实施例中，基于设在润滑油入口管路2上的流体脉动压力传感器9，实时获取润滑油入口管路2的流体脉动压力时域数据，如图2中所示，为流体脉动压力传感器9采集到的滑油流体脉动压力时域数据，并将上述脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据，如图3所示，为转换后的流体脉动压力频域数据，即流体脉动压力频谱。

在本实施例中，上述控制单元11还用于基于预先得到的润滑油1内气体体积分数与上述流体脉动压力峰值频率之间的关系，如图4中所示，获取目标气体体积分数，并基于目标气体体积分数获取需增加的气体体积。

在上述各实施例的基础上，传热管7的第一阶固有频率为33Hz，第二阶固有频率为45HZ，第三阶固有频率为70Hz，由图3所示，流体脉动压力峰值频率45.2Hz，与传热管7的第二阶固有频率基本一致，需要调整冷油器3的润滑油入口管路2流体脉动压力频谱，以使流体脉动压力峰值频率避开传热管7的前3阶固有频率。

冷油器3的润滑油入口管路2气相分数与流体脉动压力峰值频率之间的关系如图4所示，根据图4，本实施例中，选择气相分数时需要注意，只需避开第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率作为峰值频率时在图中对应的气相分数即可，以实现流体脉动压力峰值频率与第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率不同，在本实施例中，选择气相分数为0.55％时，流体脉动压力峰值频率降低至40Hz，则可以使流体脉动压力峰值频率避开传热管7的前3阶固有频率。当然，在具体实施过程中，也可以选择气相分数为0.1％、0.4％、0.5％等。

通过布置在冷油器3的润滑油入口管路2上的气体加注口12注入占润滑油1流量0.55％的气体，则可以使流体脉动压力峰值频率避开传热管7的前3阶固有频率，达到减弱冷油器3的润滑油1激励引起的传热管7振动响应、提高冷油器3的安全可靠性和使用寿命的有益效果。

在本实施例中传热管7内冷却水5激励的激励峰值频率为45Hz，根据图3计算得到流体脉动压力峰值频率45.2Hz，与传热管7内冷却水5激励的激励峰值频率接近(通过预设阈值判定，及判断流体脉动压力峰值频率与传热管7的结构固有频率或传热管7内冷却水5激励的激励频率的差值绝对值是否降低至预设阈值)，需要调整流冷油器3的润滑油入口管路2流体脉动压力频谱，使流体脉动压力峰值频率避开传热管7内冷却水5激励的激励峰值频率。

冷油器3的润滑油入口管路2气相分数与脉动压力频谱峰值频率之间的关系如图4所示，根据图4，润滑油管路气相分数0.55％时，流体脉动压力频谱峰值频率为40Hz。当然，在具体实施过程中，也可以选择气相分数为0.1％、0.4％、0.5％等，只需要避开流体脉动压力峰值频率为45.2Hz时对应的气相分数即可。

通过布置在冷油器3的润滑油入口管路2上的气体加注口12注入占润滑油1流量0.55％的气体，则可以使流体脉动压力峰值频率避开传热管7内冷却水5激励的激励峰值频率，达到减弱冷油器3的润滑油1激励引起的传热管7振动响应、提高冷油器3的安全可靠性和使用寿命的有益效果。

综上所述，本发明实施例提供的一种冷油器润滑油激励传热管振动的控制方法和装置，根据实测得到的润滑油流体脉动压力频谱与气相分数之间的关系，增大冷油器润滑油入口管路的气相分数来改变管内流体脉动压力频谱使其峰值频率避开传热管的结构固有频率及传热管内冷却水激励的激励频率，避免由于冷油器润滑油入口流体激励引起传热管共振。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：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 (8)

1.一种冷油器润滑油激励传热管振动的控制方法，其特征在于，包括：

获取冷油器的润滑油入口管路的流体脉动压力峰值频率，若判断获知所述流体脉动压力峰值频率与传热管的结构固有频率或传热管内冷却水激励的激励频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的润滑油内气体体积分数与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定需增加的气体体积，以向所述润滑油入口管路中注入气体；

确定润滑油中需增加的气体体积，具体包括：

基于预先得到的润滑油内气体体积分数与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，获取目标气体体积分数，并基于目标气体体积分数获取需增加的气体体积。

2.根据权利要求1所述的冷油器润滑油激励传热管振动的控制方法，其特征在于，获取冷油器的润滑油入口管路的流体脉动压力峰值频率，具体包括：

获取汽轮机冷油器的润滑油入口管路的流体脉动压力频域数据，并基于所述流体脉动压力频域数据获取流体脉动压力峰值频率。

3.根据权利要求2所述的冷油器润滑油激励传热管振动的控制方法，其特征在于，获取汽轮机冷油器的润滑油入口管路的流体脉动压力频域数据，具体包括：

基于设在汽轮机冷油器的润滑油入口管路的流体脉动压力传感器，实时获取润滑油入口管路的流体脉动压力时域数据，并将所述脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据。

4.根据权利要求1所述的冷油器润滑油激励传热管振动的控制方法，其特征在于，传热管的结构固有频率包括第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率。

5.一种冷油器润滑油激励传热管振动的控制装置，其特征在于，包括设于冷油器的润滑油入口管路的流体脉动压力传感器、设于所述润滑油入口管路上的气体加注口，还包括控制单元；

所述流体脉动压力传感器，用于实时获取润滑油入口管路的流体脉动压力时域数据；

所述控制单元，用于基于所述流体脉动压力时域数据得到流体脉动压力峰值频率，若判断获知所述流体脉动压力峰值频率与传热管的结构固有频率或传热管内冷却水激励的激励频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的润滑油内气体体积分数与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定需增加的气体体积；

所述气体加注口，用于根据所述控制单元确定的气体体积，向所述润滑油入口管路中注入气体；

所述控制单元还用于基于预先得到的润滑油内气体体积分数与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，获取目标气体体积分数，并基于目标气体体积分数获取需增加的气体体积。

6.根据权利要求5所述的冷油器润滑油激励传热管振动的控制装置，其特征在于，传热管的结构固有频率包括滑油泵进口管路的第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率。

7.根据权利要求5所述的冷油器润滑油激励传热管振动的控制装置，其特征在于，所述控制单元具体用于接收所述流体脉动压力传感器传输的流体脉动压力时域数据，将所述脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据，并基于所述流体脉动压力频域数据获取流体脉动压力峰值频率。

8.根据权利要求5所述的冷油器润滑油激励传热管振动的控制装置，其特征在于，所述流体脉动压力传感器通过线缆连接所述控制单元。

Images