CN111412026A - 允许直流事故油泵电动机缓慢启动的润滑油供油系统 - Google Patents

Abstract

本发明为允许直流事故油泵电动机缓慢启动的润滑油供油系统，包含由直流电动机驱动运行的事故油泵模块，该事故油泵模块出口连接润滑油供油系统的润滑油出口，还包含主油泵模块，其连接交流电源，在交流电源之后设置整流器，该整流器出口设置并联的2路支路，每路支路上顺次设置逆变器、交流变频电动机，2个交流变频电动机分别连接有2个主油泵，该2个主油泵所在的2路润滑油管路汇合后连接于润滑油出口，整流器出口还设置第一蓄电池，本发明采用了完全不同的供电模式，大幅度提高系统可靠性，同时减少了对供电系统的冲击，取消对直流事故油泵模块配套的特殊措施，降低了成本及故障概率，增加发电机组的运行时间，具有明显的经济效益和社会效益。

Description

允许直流事故油泵电动机缓慢启动的润滑油供油系统

技术领域

本发明应用于火力发电厂（包括燃煤火力发电厂、燃气火力发电厂和燃机发电厂等）内主要旋转机械的润滑油供应系统、氢密封油系统，也可用于变电站的调相机中的油系统等领域。

背景技术

目前火力发电厂中发电机组的润滑油供应系统主要有两种系统：

系统1：起动时采用1台交流异步电动机驱动的起/停油泵+主机大轴的同轴主油泵+1台直流电动机驱动的事故油泵；

系统2：由2台交流异步电动机驱动的起/停及工作的主油泵+1台直流电动机驱动的事故油泵。

系统1的主要特点是：在起动和停止时使用交流异步电动机驱动的油泵，正常运行时采用汽轮机高压缸轴头上安装的同轴主油泵供油，发生事故时起动直流电动机驱动的事故油泵进行供油。由于发电机组的轴系质量非常大，因此惯性很大，在发生事故时，仅靠其自身的惯性从额定转速下降至不满足供油条件大约需要1分钟或更长的时间。因此，这种系统对直流电动机驱动的事故油泵的起动时间要求并不很快。

系统2则与系统1有很大的不同。在正常起动/停止时，与系统1是相同的，也采用交流异步电动机驱动的油泵作为起动用油泵和停止用油泵，但在发电机组正常运行时，也仍然采用交流异步电动机驱动的油泵作为工作油泵。在发生事故时，由于交流异步电动机及其驱动的油泵的惯性非常小，因此交流异步电动机一旦失电将很快就不能提供足够的润滑油，为此，要求由直流电动机驱动的事故油泵必须以很快的速度起动，确保润滑油的供应不中断，以免使发电机组的轴系受损。

加快直流电动机的起动速度只有一个办法：加大起动电流。这可以通过减小起动电阻来实现。

上述两系统中直流电动机的起动都是依靠在直流电动机电枢回路中串联起动电阻实现的。一般都串联1只。系统1仅用于对起动速度和起动时间要求不严格的时候，因此使用的起动电阻阻值较大，起动电流相对较小；而系统2中由于对起动速度要求很快，对起动时间要求很短，因此串联的起动电阻阻值很小，但起动电流很大。

当直流电动机的起动电流很大时，对直流电源系统、蓄电池容量、连接电缆都有很高的要求。

系统2的润滑油系统，由于对直流电动机驱动的事故油泵的起动时间要求非常严格，因此运行中的风险很大。但对于燃机以及某些发电机组，由于系统结构的原因，只能采用风险较大的系统2。

发明内容

本发明所解决的技术问题即在提供一种针对火力发电厂（包括燃煤火力发电厂、燃气火力发电厂和燃机发电厂等）中发电机组的允许直流事故油泵电动机缓慢启动的润滑油供油系统。正常起动、停止及运行（包括轮换运行）时的润滑油泵采用共用的整流器、蓄电池及各自的逆变器驱动交流变频电动机供油。事故油泵采用直流电动机驱动。由于交流电源断电后仍然有蓄电池向逆变器供电，因此交流变频电动机不会立刻停止运行，因此直流电动机可以采用常规方式缓慢起动，从而允许直流电动机的起动时间较长，也降低了对直流电动机电源（包括蓄电池）的要求。

本发明所采用的技术手段如下所述。

一种允许直流事故油泵电动机缓慢启动的润滑油供油系统，包含由直流电动机驱动运行的事故油泵模块，该事故油泵模块出口连接润滑油供油系统的润滑油出口，其特征在于，还包含主油泵模块，其连接第一交流电源，在第一交流电源之后设置第一整流器，第一整流器出口设置并联的2路支路，每路支路上顺次设置逆变器、交流变频电动机，2个交流变频电动机分别连接有2个主油泵，该2个主油泵所在的2路润滑油管路汇合后连接于润滑油出口，所述第一整流器出口还设置第一蓄电池。

进一步的，所述第一蓄电池设置于第一整流器与2路支路之间。

进一步的，所述事故油泵模块连接第二交流电源，该事故油泵模块包含顺次连接的第二整流器、直流电动机，该直流电动机连接事故油泵，在第二整流器出口电路上设置有第二蓄电池。

进一步的，向对应交流变频电动机供电的逆变器，其容量等于或略大于对应交流变频电动机的容量。

进一步的，向交流变频电动机供电的第一整流器，其容量大于或等于1台交流变频电动机运行时的容量再加另1台交流变频电动机起动时的容量，且整流器容量大于或等于2台交流变频电动机同时运行时的容量。

进一步的，向交流变频电动机供电的第一蓄电池，其容量满足在1台交流变频电动机满负荷运行时，第一蓄电池13向该交流变频电动机对应的逆变器供电的时间大于直流电动机的起动时间2倍以上。

进一步的，所述第二蓄电池容量大于交流变频电动机配套的第一蓄电池。

所述主油泵模块中汇合后的2个润滑油管路上顺次设置冷油器组和滤油器组。

将传统润滑油供油系统的交流异步电动机改为交流变频电动机搭配整流器、蓄电池、逆变器，相比产生的有益效果如下。

1.在发电机组发生事故时，即使失去交流电源，运行中的主油泵由于采用了带有蓄电池的逆变器驱动的交流变频电动机，因此仍可依靠逆变器所带的蓄电池放电而继续运转，不会中断润滑油的供应。但由于主油泵的功率较大，若一直运行，则需要很大的蓄电池容量。因此同时起动功率较小的事故油泵，由于此时主油泵仍然在正常运转，因此事故油泵对应的直流电动机仍然可以按常规方式缓慢起动，起动完成后停止主油泵的运行即可，这样既能保证供油，也可以减小对逆变器所带蓄电池容量的要求。

2.采用逆变器可以实现交流变频电动机的柔性起动。在发电机组的起动过程中，可以任意起动第一主油泵或第二主油泵。由于是正常起动，因此可以采用柔性起动。即从较低的输出频率逐渐提高输出频率直至额定频率。在发电机组正常运行过程中，可以随时以柔性起动另一台主油泵，待起动完成后，将原来运行中的主油泵缓慢停止即可。这样就可以实现2台主油泵的轮换运行。在起动、轮换过程中，既不会对电源造成冲击，也不会对机械设备造成冲击，从而可以延长机械的寿命，也没有造成转换过程中润滑油的中断。另外，在润滑油系统正常停止的过程中，同样可以采用柔性技术缓慢停止运行中的主油泵。

3.在润滑油系统正常运行时，若运行中的主油泵因故停止运转，可以依靠逆变器的跳闸信号和系统油压下降信号组成或条件，同时起动另1台交流变频电动机和事故油泵的直流电动机，这时的情况与系统2在采用交流电动机作为主油泵的驱动电动机的情况是类似的，但此时交流变频电动机可以采用快速起动方式。由于本发明采用的是由电力电子器件构成的逆变器所驱动的交流变频电动机，因此在需要快速起动时，可以向交流变频电动机提供变化很快的频率，从而使交流变频电动机快速起动。这比系统2中的交流异步电动机的起动速度要快的多，因而可以保证润滑油的连续供应，这对保证发电机组轴系安全是非常有利的。

4.在起动事故油泵后，如果交流电源已经恢复供电，则可以起动另一台主油泵。待起动完成后将事故油泵退出。以便使得向发电机组供应的润滑油仍然经过冷油器和滤油器，从而保证润滑油的品质。

5.主油泵电动机逆变器仅需要提供满足1台交流变频电动机起动及运行的要求即可（包括常规起动和快速起动），而事故油泵的直流电动机采用常规的起动技术即可。

附图说明

图1为本发明的润滑油供油系统示意图。

具体实施方式

本发明保护一种允许直流事故油泵电动机缓慢启动的润滑油供油系统。如图1所示，在润滑油系统模块中包含事故油泵模块2，其连接于第二交流电源21上，含顺次连接第二整流器22、直流电动机25，该直流电动机25连接及驱动事故油泵26，在第二整流器22出口电路上设置有第一蓄电池23，事故油泵26出口连接润滑油系统的润滑油出口。

本发明的重点在于，正常起动、停止及运行（包括轮换运行）时的润滑油泵采用共用的整流器、蓄电池及各自的逆变器驱动交流变频电动机供油。

具体请参图1，在润滑油出口前管路上连接主油泵模块1。主油泵模块1连接于第一交流电源11，在该第一交流电源11之后设置第一整流器12，第一整流器12出口设置并联的2路支路，每路支路上均顺次设置逆变器、交流变频电动机，该2个交流变频电动机分别连接有2个主油泵，2个主油泵所在的2路润滑油管路汇合后连接于润滑油出口前管路，该汇合管路上可设置冷油器、滤油器等现有的装置以保证润滑油的品质。第一整流器12出口还设置蓄电池13，其设置于第一整流器12与2路支路之间为佳。

2路支路即分设为如图中所示的第一支路101和第二支路102，第一支路101上顺次连接第一逆变器141、第一交流变频电动机151，该第一交流变频电动机151连接及驱动第一主油泵161，第二支路102上顺次连接第二逆变器142、第二交流变频电动机152，第二交流变频电动机152该第二交流变频电动机152连接接驱动第二主油泵162，2路支路上适当位置以实际情况设置止回阀等相关阀体，在此不再具体限定。

上述第一主油泵161、第二主油泵162和事故油泵26可均位于同一主油箱中，上述第一交流电源11、第二交流电源21可为相同电源或不同电源，均依实际电厂需求而定。

基于上述结构，驱动第一主油泵161的第一交流变频电动机151，其供电来源于第一逆变器141；驱动第二主油泵162的第二交流变频电动机152，其供电来源于第二逆变器142，而第一逆变器141、第二逆变器142的电源则由配有第一蓄电池13的第一整流器12提供。第一整流器12的容量需满足1台交流变频电动机运行再加另1台交流变频电动机起动，也满足2台交流变频电动机同时运行的要求，以便于2台交流变频电动机在工作时可以在不中断供油的情况下轮流运行。

由于向交流变频电动机供电的逆变器电源不仅有整流器，还有蓄电池，因此当交流电源中断时逆变器不会立刻停止工作，所以直流电动机可以采用普通的直流电动机并且可以按常规方式缓慢起动而不会导致润滑油中断。

为了方便理解，图1中各设备之间的符号大小代表了各设备之间的相对容量大小。

对于向交流变频电动机供电的第一逆变器141、第二逆变器142来说，其容量只要等于或略大于交流变频电动机的容量即可。

由于2台交流变频电动机在运行过程中可能会轮流工作，为保证供油的连续性，必须先将处于停止状态的交流变频电动机起动起来，待其达到额定转速并且提供的油压满足要求后，才能停止原先运行的交流变频电动机，因此对于向2台交流变频电动机供电的第一整流器12来说，其容量应满足以下条件：

1.大于或等于1台交流变频电动机运行时的容量再加另1台交流变频电动机起动时的容量；

2.大于或等于2台交流变频电动机同时运行时的容量。

对于向交流变频电动机供电的第一蓄电池13来说，其容量应满足条件：在1台交流变频电动机满负荷运行时，向其逆变器供电的时间大于直流电动机25的起动时间2倍以上。

在整流器的交流电源断电时，由于2个逆变器共用的第一蓄电池13可以在短时间内向逆变器提供直流电源，因此交流变频电动机的运转并不会立刻停止，此时由直流电动机25驱动的事故油泵26可以采用常规方式缓慢起动而无需快速起动，这对于减小对直流电动机的电源及直流电动机的冲击、减小直流电动机的蓄电池容量并延长直流电动机的寿命，都是极为有利的。同时，也因为如此，可以采用常规的直流电动机而无需采用特殊规格的快速起动直流电动机。这对于降低直流电动机及其供电系统的采购成本、维护成本都是可能的。同时也可以保证发电机组的润滑油供应不中断，达到保证发电机组轴系安全的目的。

由于要求在事故时直流电动机25运行的时间比较长，因此其第二蓄电池23容量应远大于交流变频电动机配套的第一蓄电池13。另外，由于在直流电动机25运行时，主要依靠第二蓄电池23放电提供能量，因此对第二整流器22的容量与交流变频电动机的第一整流器12要求不同：即第二整流器22满足对第二蓄电池23的充电要求即可。

在正常运行时，2台交流变频电动机可以随时进行轮换工作，只要确认2台变频电动机驱动的油泵都在正常供油即可将其中任意一台电动机停止。如果因某种原因使得运行中的某1台交流变频电动机突然停止、跳闸或油泵的出口压力低于某一预先给定值，则可以同时起动另1台交流变频电动机以及直流电动机，以确保润滑油不中断。

在交流电源发生事故或中断时，主油泵可以利用蓄电池经逆变器向交流变频电动机不间断地供电且可以维持继续运行数分钟。在此期间内，事故油泵模块的直流电动机可以采用常规方式起动。当直流电动机的作动使润滑油出口建立油压后，停止交流变频电动机的运行即可。这样，既能保证润滑油的连续供应不会中断，也不需要驱动事故油泵模块2的直流电动机25快速起动，既减少了对直流电源系统的冲击，也减少了对事故油泵26及其驱动电动机的冲击。同时，也不需要交流变频电动机配套的第一蓄电池13容量特别大。

Claims (8)

1.一种允许直流事故油泵电动机缓慢启动的润滑油供油系统，包含由直流电动机（25）驱动运行的事故油泵模块（2），该事故油泵模块（2）出口连接润滑油供油系统的润滑油出口，其特征在于，还包含主油泵模块（1），其连接第一交流电源（11），在第一交流电源（11）之后设置第一整流器（12），第一整流器（12）出口设置并联的2路支路，每路支路上顺次设置逆变器、交流变频电动机，2个交流变频电动机分别连接有2个主油泵，该2个主油泵所在的2路润滑油管路汇合后连接于润滑油出口，所述第一整流器（12）出口还设置第一蓄电池（13）。

2.如权利要求1所述的允许直流事故油泵电动机缓慢启动的润滑油供油系统，其特征在于，所述第一蓄电池（13）设置于第一整流器（12）与2路支路之间。

3.如权利要求1所述的允许直流事故油泵电动机缓慢启动的润滑油供油系统，其特征在于，所述事故油泵模块（2）连接第二交流电源（21），该事故油泵模块（2）包含顺次连接的第二整流器（22）、直流电动机（25），该直流电动机（25）连接事故油泵（26），在第二整流器（22）出口电路上设置有第二蓄电池（23）。

4.如权利要求1所述的允许直流事故油泵电动机缓慢启动的润滑油供油系统，其特征在于，向对应交流变频电动机供电的逆变器，其容量等于或略大于对应交流变频电动机的容量。

5.如权利要求1所述的允许直流事故油泵电动机缓慢启动的润滑油供油系统，其特征在于，向交流变频电动机供电的第一整流器（12），其容量大于或等于1台交流变频电动机运行时的容量再加另1台交流变频电动机起动时的容量，且整流器容量大于或等于2台交流变频电动机同时运行时的容量。

6.如权利要求3所述的允许直流事故油泵电动机缓慢启动的润滑油供油系统，其特征在于，向交流变频电动机供电的第一蓄电池（13），其容量满足在1台交流变频电动机满负荷运行时，第一蓄电池13向该交流变频电动机对应的逆变器供电的时间大于直流电动机（25）的起动时间2倍以上。

7.如权利要求3所述的允许直流事故油泵电动机缓慢启动的润滑油供油系统，其特征在于，所述第二蓄电池（23）容量大于交流变频电动机配套的第一蓄电池（13）。

8.如权利要求1所述的允许直流事故油泵电动机缓慢启动的润滑油供油系统，其特征在于，所述主油泵模块（1）中汇合后的2个润滑油管路上顺次设置冷油器组和滤油器组。

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