CN110195816A - 用于燃气轮机润滑油箱的除气盘 - Google Patents

用于燃气轮机润滑油箱的除气盘 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,属于动力装置供油领域,具体涉及一种用于燃气轮机润滑油箱的除气盘。该除气盘包括除气盘本体,水平设置于油箱内壁低于系统回油口位置,用于承接系统回油;台阶,竖直设置于所述除气盘本体远离回油口的一侧,所述台阶底部与除气盘本体连接;斜坡,所述斜坡顶端与台阶顶部连接,斜坡末端深入油箱内部;排油孔,开设于除气盘本体上,可明显降低回油落入油箱时的冲击势能,减少混入润滑油中的空气。此外,除气盘上设计有台阶,拥有一定的存储油量空间,可保证润滑油在重新进行循环前充分排气,有效降低油箱占地面积及制造成本。

Description

用于燃气轮机润滑油箱的除气盘
技术领域
本发明涉及动力装置供油领域,具体涉及一种用于燃气轮机润滑油箱的除气盘。
背景技术
润滑油系统是燃机系统中重要的辅助系统之一,其为燃机、齿轮箱、发电机等设备轴承提供干净及清洁的润滑和冷却用油,保证燃机系统的正常启停及安全运行。润滑油在运行过程中会混入大量的气泡,这样会明显增大油管路的阻力,减少润滑油的比热和热传导系数,不仅使润滑油冷却器的换热性能降低,还会恶化摩擦对偶面的冷却与润滑条件。因此,为确保润滑油在油箱内有足够的时间分离夹带的空气,油箱应保证足够的体积,然而太大的油箱体积会造成系统冗余,产生不必要的浪费。
目前行业内的常规技术为润滑油通过回油管直接排入油箱进行下一轮油循环。由于回油口距离液面有一定的高度,冲击势能较大会使得润滑油中混入空气。此外,由于提供给润滑油进行油气分离的自由表面积不多,为保证润滑油有足够的时间进行油气分离,常规设计方法需要扩大油箱整体容积,或增设复杂的除气结构。如中国专利文献CN107940224A(一种回油除气装置及润滑油系统)公开的技术方案中,所用回油除气装置包括:连接件,用于将回油除气装置安装到油箱内壁的回油孔;回油管组件,其进口端连接连接件;套筒,其设于回油管组件的出口端,并与回油管组件形成连续管路,套筒的筒壁四周开设有多个过油孔;过滤组件,其可拆卸地设置于套筒的周向外侧和底部,过滤组件设有孔径小于0.3mm的滤网。该技术虽然能够起到一定的降低润滑油中含气量的效果,但由于结构过于复杂,制造成本高,不适于大规模生产。
其它现有技术中使用的回油装置,通常直接通过回油管排入油箱,或将回油管道设置成具有一定的坡度进行缓冲,但是该方法仅仅能从一定程度上起到减小回油排入油箱时冲击混入的空气,却不能起到排除回油中已经夹带气体的作用。
综上,如何设计优化油箱回油结构,通过结构上的改进使系统回油实现有效除气,是本领域中一大难题。
发明内容
本发明旨在优化油箱的回油结构,设计针对润滑油回油除气的除气盘,提高油箱单位体积的利用效率。使用本发明提供的该结构可以在保证润滑油系统正常工作及润滑油寿命的前提下减少油箱体积,从而降低成本。本发明提供的具体技术方案如下:
一种用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,其设于润滑油系统的油箱内,其特征在于,包括:除气盘本体,水平设置于油箱内壁低于系统回油口位置,用于承接系统回油;台阶,竖直设置于所述除气盘本体远离回油口的一侧,所述台阶底部与除气盘本体连接;斜坡,所述斜坡顶端与台阶顶部连接,斜坡末端深入油箱内部;排油孔,开设于除气盘本体上。
本发明提供的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,润滑油在通过回油管进入油箱时,首先会流经特殊设计的回油除气盘,由于除气盘的缓冲,从而降低回油的冲击势能,减少回油时可能混入的空气。除气盘上设置有台阶和斜坡,斜坡末端深入油箱内部,使润滑油在除气盘上得到充分排气后以较小的冲击落入下方油箱中继续进行循环,同时除气盘上还设置有排油孔,保证在停机状态下润滑油不会在除气盘上滞留。通过该结构设计,可以保证润滑油在同体积的润滑油箱内获得更大的自由表面积,在循环时更好的排除润滑油中的气体。
进一步地,本发明提供的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘中,油箱中至少设置一个除气盘,但每个油箱也可根据实际情况设计多个除气盘来应对不同的回油口,除气盘的设置高度取决于回油口高度和油箱正常工作时的运行液位。
进一步地,所述除气盘本体设置为略低于系统回油口位置,具体地,除气盘本体低于回油口边缘的高度不超过100mm。
进一步地,本发明提供的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘中,所述台阶的高度=回油口流量×1min/除气面积,所述除气面积为除气盘本体面积。
进一步地,本发明提供的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘中,所述斜坡末端接近润滑油箱最低运行液位。
进一步地,本发明提供的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘中,所述斜坡末端距离最低运行液位不超过20mm,允许斜坡末端插入油面之下。
进一步地,本发明提供的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘中,所述斜坡与水平面间的倾斜角度为13-16度。
进一步地,本发明提供的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘中,所述斜坡末端低于除气盘本体。
进一步地,本发明提供的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘中,所述排油孔设置于除气盘本体上靠近台阶的一侧。
进一步地,本发明提供的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘中,所述排油孔直径为20-30mm。
与现有技术相对比,本发明的有益效果如下:
(1)本发明设计的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,设置在油箱运行液位和回油口之间,且回油斜坡延伸低于除气盘本体,这样的设计可明显降低回油落入油箱时的冲击势能,减少混入润滑油中的空气。此外,除气盘上设计有台阶,进而拥有一定的存储油量空间,目的是保证润滑油在重新进行循环前可以充分排气。采用常规技术的润滑油箱在设计时为保证润滑油有足够的排气时间,通常将循环倍率(主油泵每小时出口油量和油箱公称容积之比,即每小时在油系统中的循环次数,一般要求小于10)设定在8以下,而使用了本发明提供的除气盘技术的油箱可将循环倍率提高至9.5左右且不影响润滑油质量。这意味着在相同的出油量下,使用本发明提供的除气盘,油箱体积可直接缩小约20%,有效降低油箱占地面积及制造成本。
(2)与传统的直接缓冲落入油箱技术相比,直接缓冲落入油箱仅仅是消除了冲击带来的气泡,但本发明提供的技术方案中采用除气盘技术不仅可以提供缓冲,还为润滑油提供了更多的用于排气的自由表面积,这是本发明的最大改进之处。
附图说明
图1为本发明提供的除气盘一个实施例的结构图;
图2为本发明提供的除气盘一个实施例的主视图;
图3为本发明提供的除气盘一个实施例的俯视图;
图4为本发明提供的除气盘一个实施例的工作示意图。
附图中标记的具体含义如下:
1:除气盘本体;2:台阶;3:斜坡;4:排油孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,对本发明提供的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘进行具体说明。
参见附图1-4所示,本实施例提供用于燃气轮机润滑油箱的除气盘设于润滑油系统的油箱内,包括:除气盘本体1,水平设置于油箱内壁低于系统回油口位置,用于承接系统回油;台阶2,竖直设置于所述除气盘本体1远离回油口的一侧,所述台阶2底部与除气盘本体1连接;斜坡3,所述斜坡3顶端与台阶2顶部连接,斜坡3末端深入油箱内部;排油孔4,开设于除气盘本体1上。
本实施例提供的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,润滑油在通过回油管进入油箱时,首先会流经特殊设计的回油除气盘,由于除气盘的缓冲,从而降低回油的冲击势能,减少回油时可能混入的空气。除气盘上设置有台阶2和斜坡3,斜坡3末端深入油箱内部,使润滑油在除气盘上得到充分排气后以较小的冲击落入下方油箱中继续进行循环,同时除气盘上还设置有排油孔4,保证在停机状态下润滑油不会在除气盘上滞留。通过该结构设计,可以保证润滑油在同体积的润滑油箱内获得更大的自由表面积,在循环时更好的排除润滑油中的气体。
在本发明的一些实施例中,油箱可根据实际情况设计多个除气盘来应对不同的回油口,除气盘的设置高度取决于回油口高度和油箱正常工作时的运行液位。除气盘本体1优选设置为略低于系统回油口位置,具体设计时,优选除气盘本体1低于回油口边缘的高度不超过100mm(可根据实际流量大小调节)。通过上述设计,由于除气盘略低于回油口,为油箱回油提供了一个缓冲平台,可以有效降低回油的冲击势能,更好地防止回油时混入空气。
在本发明的一些实施例中,由于除气盘上设置有台阶2,台阶2的高度=回油口流量×1min/除气面积,除气面积为除气盘本体1面积。根据回油流量调节台阶2高度,使回油能缓慢通过除气盘本体1与台阶2形成的储存空间,增加排气时间。在润滑油相关的设计领域(包括API 614),通常采用润滑油每分钟流量作为设计参考值,本发明中选择除气盘上的润滑油储存空间可容纳对应回油口1min的流量,可避免润滑油过多的积压在除气盘上影响整体循环效率。
在本发明的一些实施例中,除气盘的回油斜坡3角度及延伸长度均需要经过特殊设计,具体设计斜坡3末端接近润滑油箱最低运行液位,斜坡3与水平面间的倾斜角度为13-16度,回油斜坡3末端距离最低运行液位不超过20mm,允许斜坡3末端插入油面之下。保证回油有更充足的排气时间,且回油斜坡3延伸至除气盘本体1以下,使回油尽可能的减少冲击势能,缓慢落入油箱液面。
在本发明的一些实施例中,除气盘本体1上靠近台阶2的一侧开设有排油孔4,排油孔4直径选用20-30mm,排油孔4主要作用是防止润滑油在除气盘上滞留,当燃气轮机停机检修的时候,如果没有排油孔4则会有大量的润滑油滞留在除气盘上,从而无法更换/净化润滑油。但回油直接从排油孔4流下不会有弊端,因为除气盘的本体部分距离油面通常不会超过50mm,排油孔4的孔径大小控制在20-30mm也很合理,不会产生大量气泡。因此,本发明提供的除气盘可保证任何状态下润滑油都不会在除气盘上滞留,且不会使除气盘上的润滑油过快的流入油箱底部。
下面结合本发明的一个具体实施例进一步解释本发明提供的技术方案及工作原理。
实施例1
本实施例提供的除气盘包括:除气盘本体,水平设置于油箱内壁低于系统回油口位置,用于承接系统回油;台阶,竖直设置于所述除气盘本体远离回油口的一侧,所述台阶底部与除气盘本体连接;斜坡,所述斜坡顶端与台阶顶部连接,斜坡末端深入油箱内部;排油孔,开设于除气盘本体上,排油孔直径为25mm。将本实施例实际用于某燃气轮机润滑油箱时,该燃气轮机需要的润滑油量为1800L/min,润滑油箱的总容积为13.7m3,油箱内存油面积为15m2,油箱内部实际高度为0.91m。油箱内共设置有两个除气盘,除气盘对应的回油口流量约为60L/min,除气盘本体长度为1100mm,宽度为660mm,面积为0.726m2。根据本发明提供的方案,设计除气盘本体距离回油口边缘的高度为100mm。根据本发明的方案,为保证除气盘中可容纳回油口1min的流量,设计台阶高度为0.06m3/min×1min/0.726m2=0.083m=83mm。油箱正常工作时,液位高度距离底部平均高度约为0.5m,除气盘本体设置在距离油箱底部高度0.55m处,回油斜坡延伸段最低处距油箱底部0.52m,斜坡与水平面间的倾斜角度为15度。
在未使用该方案前,按常规的设计方案,在润滑油量为1800L/min时,润滑油公称容积一般需要1.8m3/min×60min/7.5=14.4m3,根据相关设计经验,润滑油箱体积至少应大于14.4m3/0.75=19.2m3。在采用本实施例提供的除气盘技术后,我们将油箱总体积控制为13.7m3,在同样的油箱高度下,油箱占地面积从21.1m2降低至15m3,降幅达到28.9%。而且根据现场反馈,新型油箱运行情况良好,完全符合设计需求。
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,均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,其设于润滑油系统的油箱内,其特征在于,包括:
除气盘本体,水平设置于油箱内壁低于系统回油口位置,用于承接系统回油;
台阶,竖直设置于所述除气盘本体远离回油口的一侧,所述台阶底部与除气盘本体连接;
斜坡,所述斜坡顶端与台阶顶部连接,斜坡末端深入油箱内部;
排油孔,开设于除气盘本体上。
2.如权利要求1所述的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,其特征在于,所述除气盘本体设置为略低于系统回油口位置,具体地,除气盘本体低于回油口边缘的高度不超过100mm。
3.如权利要求1所述的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,其特征在于,所述台阶的高度=回油口流量×1min/除气面积,所述除气面积为除气盘本体面积。
4.如权利要求1所述的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,其特征在于,所述斜坡末端接近润滑油箱最低运行液位。
5.如权利要求4所述的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,其特征在于,所述斜坡末端距离最低运行液位不超过20mm。
6.如权利要求4所述的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,其特征在于,所述斜坡末端低于除气盘本体。
7.如权利要求1所述的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,其特征在于,所述斜坡与水平面间的倾斜角度为13-16度。
8.如权利要求1所述的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,其特征在于,所述排油孔设置于除气盘本体上靠近台阶的一侧。
9.如权利要求1所述的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,其特征在于,所述排油孔直径为20-30mm。
10.如权利要求1-9中任一项所述的用于燃气轮机润滑油箱的除气盘,其特征在于,所述除气盘的个数为至少一个。
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