CN112955631A - 具有重力自流转箱的涡轮机润滑系统 - Google Patents

具有重力自流转箱的涡轮机润滑系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112955631A
CN112955631A CN201980071158.9A CN201980071158A CN112955631A CN 112955631 A CN112955631 A CN 112955631A CN 201980071158 A CN201980071158 A CN 201980071158A CN 112955631 A CN112955631 A CN 112955631A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lubrication
fluid
pressure
supply header
tank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201980071158.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112955631B (zh
Inventor
阿卜杜勒拉赫曼·阿尔霍韦特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saudi Arabian Oil Co
Original Assignee
Saudi Arabian Oil Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saudi Arabian Oil Co filed Critical Saudi Arabian Oil Co
Publication of CN112955631A publication Critical patent/CN112955631A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112955631B publication Critical patent/CN112955631B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18—Lubricating arrangements
    • F01D25/20—Lubricating arrangements using lubrication pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/16—Controlling lubricant pressure or quantity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18—Lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/14—Lubrication of pumps; Safety measures therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/98—Lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/09—Purpose of the control system to cope with emergencies
    • F05D2270/094—Purpose of the control system to cope with emergencies by using back-up controls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/23—Gas turbine engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N29/00—Special means in lubricating arrangements or systems providing for the indication or detection of undesired conditions; Use of devices responsive to conditions in lubricating arrangements or systems
    • F16N29/02—Special means in lubricating arrangements or systems providing for the indication or detection of undesired conditions; Use of devices responsive to conditions in lubricating arrangements or systems for influencing the supply of lubricant

Abstract

一种用于涡轮机的加压润滑系统122，包括：在涡轮机机构上方竖直升高的重力自流转润滑箱116。重力自流转箱116典型地被设计为，如果在停机期间主润滑泵和备用润滑泵不能操作则提供紧急流体润滑。本发明描述了一种具有以下附加的新颖功能的重力自流转箱：提供更高压力的累积器动作润滑流体以延迟和阻止涡轮机的停机跳闸。具有新颖特征的重力自流转箱可以是具有多个功能的单个箱、或多个箱，其利用重力压力以确保自流转的紧急润滑、以及当从主润滑泵切换到备用润滑泵时提供累积器动作延迟压力和流。对现有技术情况的这种改进导致消除了对诸如累积器之类的传统设备的需要，因此提供了更高的润滑系统可靠性并且使成本和复杂度最小化。

Description

具有重力自流转箱的涡轮机润滑系统
优先权要求
本申请要求于2018年9月19日递交的美国专利申请No.16/135,263的优先权，其全部内容据此通过引用并入。
技术领域
本公开涉及用于压力润滑涡轮机的涡轮机润滑系统重力自流转箱(GravityRundown Tank)。
背景技术
力馈送润滑流体系统被用于大旋转设备和涡轮机，例如，重型泵、压缩机、燃气轮机和蒸汽轮机。这些润滑流体系统通常包括重力自流转(rundown)润滑箱，所述重力自流转润滑箱在失去正常的润滑泵压力以及出现旋转设备的紧急停机和惯性运行(coast-down)期间向旋转设备提供润滑流体流。重力自流转润滑箱被安装在旋转设备的轴中心线上方的特定高度处，其在旋转设备停机以后的惯性运行期间向旋转设备提供润滑油的重力流。在启动紧急停机过程以后，重力自流转润滑箱的标高在重力下提供用于充足的润滑流体流的静压力。计算流体的箱体积，以在期望的从操作速度到停滞的机器惯性运行时间期间提供充足的润滑流量。
发明内容
本公开描述了被修改为提供后备润滑累积器动作压力流和在惯性运行期间对涡轮机的紧急润滑的传统功能的双重功能的重力自流转润滑箱。
本公开的一些方面包括一种用于对涡轮机系统进行润滑的方法。所述方法包括：利用在涡轮机系统的主润滑流体供应集管上方竖直地设置的重力自流转润滑箱容纳润滑流体。所述重力自流转润滑箱通过流体导管被流体地连接到所述主润滑流体供应集管，流体导管被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力和所述重力自流转润滑箱的静压力之间的压力差而选择性地使润滑流体流动。所述方法包括：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到后备流体压力阈值以下，以所述主润滑流体供应集管的所述后备流体压力阈值和停机跳闸(trip)压力阈值之间的第一压力，使所述润滑流体的第一部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管，所述停机跳闸压力阈值小于所述后备流体压力阈值。
这个和其他方面可以包括以下特征中的一个或多个。所述方法可以包括：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到所述停机跳闸压力阈值以下，以小于或等于所述停机跳闸压力阈值的第二压力，使所述润滑流体的第二部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管。所述方法可以包括：利用在所述主润滑流体供应集管上方竖直地设置的且在第一次提到的重力自流转润滑箱下方竖直地设置的第二重力自流转润滑箱来容纳润滑流体的第二部分，所述第二重力自流转润滑箱通过第二流体导管流体地连接到所述主润滑流体供应集管，第二流体导管被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力和所述第二重力自流转润滑箱的静压力之间的压力差而选择性地使润滑流体流动；以及，响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到所述停机跳闸压力阈值以下，以小于或等于所述停机跳闸压力阈值的第二压力，使润滑流体的第二部分从所述第二重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管。所述第二流体导管可以包括第二控制阀，所述第二控制阀包括被动单向止回阀或主动隔离阀中的至少一种，被动单向止回阀或主动隔离阀被配置为响应于所述第二重力自流转润滑箱的静压力大于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力而打开所述第二流体导管。所述方法可以包括：利用压力传感器检测所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力小于或等于所述停机跳闸压力阈值。所述方法可以包括：利用所述压力传感器检测所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力小于低液位压力阈值；以及响应于检测到所述润滑流体压力小于所述低液位压力阈值并且在将所述润滑流体的所述第一部分从所述重力自流转润滑箱供应给所述主润滑流体供应集管以前，启动备用泵，备用泵被配置为以大于所述低液位压力阈值的备用压力将润滑流体供应给所述主润滑流体供应集管，其中，所述低液位压力阈值大于所述后备流体压力阈值。所述低液位压力阈值可以是约15psi。所述方法可以包括：利用流体液位传感器检测所述主润滑流体供应集管中的润滑流体的静高度要低于停机流体液位阈值高度；以及响应于检测到所述主润滑流体供应集管中的润滑流体的静高度要低于所述停机流体液位阈值高度，以小于或等于所述停机跳闸压力阈值的第二压力，使所述润滑流体的第二部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管。所述停机跳闸压力阈值可以在9psi和10psi之间，并且所述后备流体压力阈值可以在11psi和12psi之间。所述流体导管可以包括被动控制阀，所述被动控制阀包括被动单向止回阀，被动单向止回阀被配置为响应于所述重力自流转润滑箱的静压力大于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力而打开。所述流体导管可以包括主动控制阀，所述主动控制阀包括主动隔离阀，主动隔离阀被配置为响应于所述重力自流转润滑箱的静压力大于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力而打开。以所述第一压力使所述润滑流体的所述第一部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管可以包括：在五秒和三十秒之间的第一时间段使所述润滑流体的所述第一部分流动。在所述第一时间段使所述润滑流体的所述第一部分流动可以包括：以所述第一压力使所述润滑流体的所述第一部分流动，其中，所述第一压力在所述第一时间段期间朝着所述停机跳闸压力阈值减小。以所述第一压力使所述润滑流体的所述第一部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管可以包括：使所述润滑流体的所述第一部分流到所述重力自流转润滑箱的外部，以使得所述重力自流转润滑箱的静压力从所述后备流体压力阈值减小到所述停机跳闸压力阈值。
某些方面包括一种系统，包括：涡轮机系统，包括涡轮机轴承；主润滑流体供应集管，流体地耦接到所述涡轮机轴承；重力自流转润滑箱，包括用于容纳所述重力自流转润滑箱中的润滑流体的流体存储室，所述重力自流转润滑箱在所述涡轮机系统上方竖直地定位，以使得所述重力自流转润滑箱的润滑流体包括至少部分地基于竖直地在所述涡轮机系统上方的所述润滑流体的最上液位的竖直高度的静压力；以及，流控制系统，将所述流体存储室流体地连接到所述主润滑流体供应集管，所述流控制系统被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力与所述重力自流转润滑箱中的润滑流体的静压力之间的压力差而选择性地使润滑流体从所述重力自流转润滑箱的所述流体存储室流到所述主润滑流体供应集管。所述流控制系统被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到所述主润滑流体供应集管的后备流体压力阈值以下，以所述后备流体压力阈值与所述主润滑流体供应集管的停机跳闸压力阈值之间的第一压力，将所述润滑流体的第一部分从所述重力自流转润滑箱提供给所述主润滑流体供应集管。
这个和其他方面可以包括以下特征中的一个或多个。所述流控制系统可以被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到所述停机跳闸压力阈值以下，以小于或等于所述停机跳闸压力阈值的第二压力，将所述润滑流体的第二部分从所述重力自流转润滑箱提供给所述主润滑流体供应集管。与所述第一压力相对应的所述润滑流体的最上液位的第一竖直高度可以是所述涡轮机系统的中心线上方约二十九英尺，并且与所述第二压力相对应的所述润滑流体的最上液位的第二竖直高度可以是所述涡轮机系统的所述中心线上方约二十六英尺。所述系统可以包括：用于容纳润滑流体的第二重力自流转润滑箱，所述第二重力自流转润滑箱在所述涡轮机系统上方竖直地且在第一次提到的重力自流转润滑箱下方竖直地定位，以使得所述第二重力自流转润滑箱的润滑流体包括至少部分地基于所述涡轮机系统上方的所述第二重力自流转润滑箱中的润滑流体的最上液位的竖直高度的静压力；以及第二流控制系统，将所述第二重力自流转润滑箱流体地连接到所述主润滑流体供应集管，所述第二流控制系统被配置为响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力与所述第二重力自流转润滑箱中的润滑流体的静压力之间的压力差而选择性地使润滑流体从所述第二重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管，其中，所述第二流控制系统被配置为响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到所述停机跳闸压力阈值以下，以小于或等于所述停机跳闸压力阈值的第二压力将所述润滑流体的第二部分从所述第二重力自流转润滑箱提供给所述主润滑流体供应集管。与所述第一压力相对应的所述第一次提到的重力自流转润滑箱中的润滑流体的最上液位的第一竖直高度可以是所述涡轮机系统的中心线上方约二十九英尺，并且与所述第二压力相对应的所述第二重力自流转润滑箱中的润滑流体的最上液位的第二竖直高度可以是所述涡轮机系统的所述中心线上方约二十六英尺。所述流控制系统可以包括：流体导管，流体地耦接所述流体存储室和所述主润滑流体供应集管；以及，控制阀，被配置为：响应于所述重力自流转润滑箱的静压力大于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力而选择性地打开所述流体导管。所述控制阀可以包括被动单向止回阀或主动隔离阀中的至少一种。所述系统可以包括：压力传感器，被配置为检测所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力。所述系统可以包括：备用泵，被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力小于所述低液位压力阈值，以大于或等于低液位压力阈值的备用压力将润滑流体供应给所述主润滑流体供应集管，其中，所述低液位压力阈值大于所述后备流体压力阈值。所述低液位压力阈值可以是约15psi。所述停机跳闸压力阈值可以在9psi和10psi之间，并且所述后备流体压力阈值可以在11psi和12psi之间。所述系统可以包括：流体液位传感器，被配置为检测所述主润滑流体供应集管中的润滑流体的静高度。
本工开的某些方面包括一种用于对涡轮机系统进行润滑的方法。所述方法包括：响应于涡轮机系统的主润滑流体供应集管和重力自流转润滑箱的静压力之间的压力差，利用控制阀选择性地打开连接所述重力自流转润滑箱和所述主润滑流体供应集管的导管；以及，响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到后备流体压力阈值以下，在第一时间段并且以小于所述后备流体压力阈值且大于所述涡轮机系统的紧急停机压力阈值的第一压力，使润滑流体的第一部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管。
这个和其他方面可以包括以下特征中的一个或多个。所述方法可以包括：在第二时间段以小于所述涡轮机系统的所述紧急停机压力阈值的第二压力，使所述润滑流体的第二部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管。在所述第二时间段使所述润滑流体的第二部分流动可以包括：在所述第一时间段到期以后使所述润滑流体的第二部分流动。所述方法可以包括：在第二时间段以小于所述涡轮机系统的所述紧急停机压力阈值的第二压力，使润滑流体的第二部分从第二重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管，所述第二重力自流转润滑箱通过第二流体导管和第二控制阀连接到所述主润滑流体供应集管，主润滑流体供应集管被配置为响应于所述主润滑流体供应集管和所述第二重力自流转润滑箱的静压力之间的压力差而选择性地打开。在所述第二时间段使所述润滑流体的第二部分流动可以包括：在所述第一时间段到期以后使所述润滑流体的第二部分流动。所述控制阀可以包括被动单向止回阀或主动隔离阀中的至少一种。
在附图和以下描述中阐述了本公开中所述的主题的一个或多个实现的细节。通过说明书、附图和权利要求书，所述主题的其他特征、方面和优点将变得明显。
附图说明
图1是用于示例涡轮机系统的示例润滑系统的示意视图。
图2是包括可以在图1的润滑系统中使用的示例重力自流转润滑箱的示例润滑系统的示意性透视图。
图3是包括可以在图1的润滑系统中使用的示例重力自流转润滑箱的示例润滑系统的示意性透视图。
图4和图5是描述用于对涡轮机系统进行润滑的示例方法的流程图。
各附图中相似的附图标记和标志指示相似的要素。
具体实施方式
本公开描述了用于旋转设备的(例如，涡轮机中的)润滑系统的重力自流转润滑箱，并且描述了使用重力自流转润滑箱执行新的附加功能的方法。本公开的重力自流转润滑箱向旋转设备提供在线后备润滑、紧急润滑或这两者。重力自流转润滑箱传统上被安装在旋转设备的中心线上方的竖直高度处，响应于涡轮机的操作状态和涡轮机的主润滑流体供应集管(header)的现有操作压力，在涡轮机的正常操作期间保持一定体积的润滑流体，并且使用重力作为原动力以将润滑流体馈送到旋转设备、轴承或涡轮机的其他结构。重力自流转润滑箱中的润滑流体的静压力或静压头(static head)至少部分地基于涡轮机中心线上方的竖直高度。工业中使用的重力自流转箱的传统功能是在机器的惯性运行(coastdown)期间提供紧急停机润滑。
本公开的重力自流转润滑箱例如在从主润滑流体泵切换到备用润滑泵期间将后备润滑流体提供给涡轮机的另一功能。重力自流转润滑箱还被配置为在需要时(例如，在涡轮机的紧急停机和惯性运行期间)将紧急润滑流体提供给涡轮机。当重力自流转润滑箱是满的并且涡轮机在正常情况下操作时，重力自流转润滑箱具有大于停机跳闸压力阈值的初始静压力。所提出的该改进的设计增加了大于停机跳闸压力阈值的初始静压力，允许重力自流转润滑箱在紧急停机以前(例如，在备用阶段或泵切换操作期间、以及在涡轮机的停机和惯性运行期间)将润滑流体流提供给涡轮机。这种修改可以消除对单独的液压累积器的需要，该液压累积器将被用于增加润滑集管中的压力降低的延迟时间。停机跳闸压力阈值基于用于涡轮机的可接受的操作的最小润滑压力进行设置，其中，当所供应的润滑流体压力下降到停机跳闸压力阈值以下时，涡轮机启动停机操作。
在传统的润滑系统中，重力自流转润滑箱被设计为提供小于停机跳闸压力阈值的最大静压力，其中，所述重力自流转润滑箱仅在启动涡轮机的紧急停机过程以后才将润滑油提供给润滑系统。换言之，仅在涡轮机的紧急停机和惯性运行期间使用传统的重力自流转润滑箱。在本公开中，重力自流转润滑箱除了提供上述特征以外，还在涡轮机的切换操作期间将润滑流体提供给涡轮机，其中，涡轮机的润滑集管中的流体压力下降到后备流体压力阈值和停机跳闸压力阈值之间。重力自流转润滑箱被升高到用于提供大于停机跳闸压力阈值的润滑流体的静压力(例如，在等于后备流体压力阈值、或后备流体压力阈值和停机跳闸压力阈值之间的第一压力)的竖直高度。在涡轮机的备用操作期间，重力自流转润滑箱可以在第一时间段以第一压力将润滑流体的第一部分提供给涡轮机。在一些实例中，如果涡轮机中的压力继续下降到停机跳闸压力阈值，则涡轮机的紧急停机被启动，并且重力自流转润滑箱以小于或等于停机跳闸压力阈值的第二压力将润滑流体的第二部分供应给涡轮机。在一些实现中，重力自流转润滑箱可以分成彼此分离或彼此堆叠的两个重力自流转箱。例如，因为第一自流转箱的静压头处于第一压力，所以在第二自流转箱上方竖直地定位的第一自流转箱以第一压力提供润滑流体的第一部分，并且，因为第二自流转箱的静压头处于第二压力，所以第二自流转箱以第二压力提供润滑流体的第二部分。
包括具有大于停机跳闸压力阈值的静压力的重力自流转润滑箱的润滑系统可以将累积器动作(accumulator action)和紧急润滑动作组合到同一重力自流转润滑箱或组合到两个重力自流转箱。为重力自流转润滑箱增加累积器动作消除或减少了对累积器的需要，累积器有时由于缺少维护、磨损、材料故障或其他原因而出故障。新颖的累积器动作后备压力提供润滑流体或油的流，以供应通过延迟涡轮机跳闸而帮助减少涡轮机的停机的正压力。这个延迟是可变的并且可以提供用于备用润滑泵的起动的充足的时间。改进的重力自流转润滑箱可以减少辅助设备的数量、减少维护、以及减少润滑系统的总成本。例如，因为作为原动力的重力比使用累积器中典型地存在的气体活塞、弹性囊或其他特征的传统累积器可靠，所以重力自流转润滑箱中固有的累积器动作由于可能更少的故障的模式而比具有累积器的传统系统具有更高的可靠性。重力自流转润滑箱允许切换事件期间的附加的时间，在其中启动备用泵以将润滑流体提供给涡轮机，其可以提高备用泵的效率并且减少不必要的紧急停机操作的机会。此外，重力辅助的累积器动作无需在使用期间提供专门的维护就发生作用，并且相比累积器具有更低的故障概率。因此，机器机构的总体操作可靠性增加。设计润滑系统，例如以不需要用于提供累积器动作的附加的控制或仪器。
图1是用于示例涡轮机系统102的示例润滑系统100的示意视图。示例涡轮机系统102包括：马达104；变速箱106；压缩机108；以及马达104、变速箱106或压缩机108之中的一个或多个涡轮机轴承。示例润滑系统100控制流到涡轮机系统102的润滑流体，并包括：主润滑流体供应集管110，流体地连接到涡轮机系统102的一个或多个涡轮机轴承；主润滑泵112；备用润滑泵114；以及重力自流转润滑箱116。虽然图1示出了被配置为向示例涡轮机系统102提供润滑的润滑系统100，但是涡轮机系统102可以采用其他形式，包括附加的或不同的组件，或不包括一些组件。例如，涡轮机系统102可以包括或被替换为蒸汽轮机、燃气轮机、离心压缩机、离心泵或其他机器。在一些示例中，涡轮机包括额定值为2000马力或更大的至少一个组件。
主润滑流体供应集管110包括流体通路的加压网络，并且将润滑流体(例如，油或其他润滑流体类型)分配给涡轮机轴承或涡轮机系统102中可能需要润滑的其他机器。主润滑泵112、备用泵114、重力自流转润滑箱116或这些组件的组合在涡轮机系统102的各种操作状态期间、并且部分地基于主润滑流体供应集管110中的润滑流体压力，将润滑流体供应给主润滑流体供应集管110。例如，在正常操作情况下，主润滑泵112将润滑流体供应给流体供应集管110，在润滑系统的备用模式期间，备用泵114将润滑流体供应给主流体供应集管110，并且，在备用模式期间和在涡轮机系统102的停机和惯性运行周期期间，重力自流转润滑箱116可以将润滑流体提供给主流体供应集管110。示例润滑系统100能够提供给涡轮机系统102的润滑流体压力可以影响涡轮机系统102的操作状态。例如，如果在给定的时间点主润滑泵112不能向涡轮机系统102提供充足的润滑流体压力，那么重力自流转润滑箱116可以将后备流体润滑提供给涡轮机以帮助备用泵114起动周期或涡轮机系统102跳闸，并且重力自流转润滑箱11δ将紧急停机润滑流体提供给涡轮机系统102。在一些实现中，润滑系统100包括：压力传感器118，耦接到主润滑流体供应集管110，以检测被供应给涡轮机系统102的主润滑流体供应集管110中的润滑流体压力。
重力自流转润滑箱116可以在涡轮机系统102的停机和惯性运行期间提供紧急润滑，并且，可以在润滑系统100的泵转变模式期间(例如，当备用泵114启动时)提供后备润滑流体压力。重力自流转润滑箱116在涡轮机系统102上方(例如，在涡轮机系统102的中心线上方)竖直地抬升，以使得重力自流转润滑箱116中的润滑流体具有大于涡轮机系统102的紧急停机跳闸压力阈值的静压力或静压头。响应于主润滑流体供应集管110中的流体压力下降到重力自流转润滑箱116中的静压力以下，重力自流转润滑箱116将润滑流体供应给主润滑流体供应集管110。图2是图1的示例润滑系统100的包括示例重力自流转润滑箱116的部分的示意性透视图。重力自流转润滑箱116包括：流体存储室120，用于容纳和保持重力自流转润滑箱116中的一定体积的润滑流体。
参考图1和图2两者，流控制系统122将重力自流转润滑箱116的流体存储室120流体地连接到主润滑流体供应集管110，并且包括：流体导管124，其流体地耦接流体存储室120和主润滑流体供应集管110。示例流控制系统122还包括流体导管124之中的止回阀126(或其他流控制阀)。例如，基于主润滑流体供应集管110中的润滑流体压力和重力自流转润滑箱116中的润滑流体的静压力之间的压力差，流控制系统122选择性地使润滑流体从重力自流转润滑箱116的流体存储室120流到主润滑流体供应集管110。例如，当压力差为正时(当主润滑流体供应集管110中的压力大于重力自流转润滑箱116中的静压力时)，止回阀126被关闭以防止润滑流体在主润滑流体供应集管110和重力自流转润滑箱116之间流动。相反，当压力差为负时(当主润滑流体供应集管110中的压力小于重力自流转润滑箱116中的静压力时)，止回阀126(或其他控制阀)打开，以允许润滑流体从重力自流转润滑箱116流到主润滑流体供应集管110。
在一些实现中，流控制系统122是被动的，并且止回阀126是被动单向止回阀。被动式单向止回阀126选择性地，响应于重力自流转润滑箱116中的润滑流体的静压力大于主润滑流体供应集管110中的润滑流体压力而打开流体导管124，以及响应于重力自流转箱116中的润滑流体的静压力小于主润滑流体供应集管110中的润滑流体压力而关闭流体导管124。被动式单向止回阀可以采用各种形式，例如，活瓣型止回阀、球形回阀、隔膜止回阀、倾斜盘止回阀、升降式止回阀、这些的组合或另一类型的单向止回阀。在一些实现中，流控制系统122包括除了止回阀126以外或代替止回阀126的流控制设备。例如，流控制设备可以包括主动控制阀。主动控制阀可以包括自动操作的主动控制的隔离阀，并且可以在止回阀的位置中使用。主动控制阀可以响应于压力差、所测量的主润滑流体供应集管110中的润滑流体液位、来自操作者的输入、这些的组合，或响应于另一输入而打开。主动控制阀可以采用各种形式，例如，电动阀、气动阀、由某个其他外部电源供电的阀或另一非被动型阀。
当压力差为正时，除了提供重力自流转润滑箱116中的润滑流体的连续的再循环的再循环流体线以外，流控制系统122对从主润滑流体供应集管110流到重力自流转润滑箱116的流体进行限制。例如，这个再循环减少重力自流转润滑箱116中的油淤塞和沉淀物累积，并且帮助将重力自流转箱116中的润滑流体的温度维持为较接近主润滑流体供应集管110和涡轮机轴承处的润滑流体的温度。
在一些实现中，流控制系统122不包括止回阀126、主动控制阀或两者，以使得流体导管124在没有流控制阀的情况下流体地和直接地连接流体存储室120和主润滑流体供应集管110。
如之前描述的，重力自流转润滑箱116在涡轮机系统102上方竖直地抬升，以使得重力自流转润滑箱116的润滑流体具有大于停机跳闸压力阈值的静压力(例如，等于后备流体压力阈值的初始静压力)。后备流体压力阈值是表示后备润滑流体流从重力自流转润滑箱116流到主流体供应集管110的开始的备用阶段期间的压力阈值。停机跳闸压力阈值可以例如基于机器的类型变化，并且可以基于机器的操作所需要的最小润滑压力而被手动设置。在大多数涡轮机示例中，停机跳闸压力阈值可以等于或在9磅每平方英寸(psi)规格和10psi之间。后备流体压力阈值也可以例如在涡轮机的低液位压力阈值和停机跳闸压力阈值之间变化。在一些示例中，后备压力阈值在大于停机跳闸压力阈值1psi和1.5psi之间。例如，后备流体压力阈值可以等于或在11psi和12psi之间(例如，11.5psi)，但是自动跳闸设置是约10psig或等于10psig。
重力自流转润滑箱116中的静压力至少部分地基于重力自流转箱116的尺寸和形状、以及在涡轮机系统102的中心线上方的重力自流转箱116中的润滑流体的最上液位的竖直标高。重力自流转润滑箱116被安装在涡轮机系统102的中心线上方的希望的标高处，以获得重力自流转润滑箱116中大于停机跳闸压力的希望的初始静压力。在图1和图2的示例润滑系统100和涡轮机系统102中，重力自流转润滑箱116(基本上或正好)是圆柱形的，其中，中央纵轴竖直地定向，并且重力自流转箱116被升高到竖直高度，以使得重力自流转箱116中的润滑流体的最上液位在涡轮机系统102的中心线上方约二十九英尺的第一竖直高度200处。这个二十九英尺的第一竖直高度200产生重力自流转润滑箱116中的11磅每平方英寸(psi)规格的初始静压力。后备压力阈值由重力自流转箱116的初始静压力限定，在图1和图2所示的示例中其等于约11psi。第一竖直高度200可以变化。例如，根据重力自流转润滑箱116中的希望的初始静压力，第一竖直高度200可以高于或低于二十九英尺。例如，第一竖直高度200可以基于下液位阈值设置和停机跳闸压力阈值设置之间的、润滑系统100的操作期间的希望的或充足的自流转压力确定。这个第一竖直高度200可以典型地是涡轮机机器中心线上方约二十九英尺，但是可以变化为高于或低于二十九英尺。
具有大于停机跳闸压力阈值的初始静压力允许重力自流转润滑箱116在备用模式期间并且在涡轮机系统102的紧急停机事件和惯性运行以前，利用累积器动作将后备流体压力供应给涡轮机系统102。例如，如果主流体供应集管110中的润滑压力下降到后备压力阈值以下，则重力自流转润滑箱116中的初始静压力变为大于主流体供应集管110中的压力，并且重力自流转润滑箱116可以使后备润滑流体以重力自流转箱116的静压力流到主流体供应集管110。
重力自流转润滑箱116中的静压力根据重力自流转箱116内的润滑流体的最上液位变化，并且润滑流体的最上液位的竖直标高在涡轮机系统102的中心线上方。在重力自流转箱116处可用于对主润滑供应集管110进行馈送的静压力与重力自流转箱116中的流体的顶液位处的流体柱的测量高度成比例。随着在操作期间润滑流体从重力自流转箱116流到主润滑流体供应集管110，重力自流转箱116中的润滑流体的静压力随着润滑流体的最上液位的减小的标高而减小。此外，重力自流转箱116的尺寸和形状可影响静压力的改变和静压力从初始静压力下降到其他压力值(例如，下降到停机跳闸压力阈值)所花费的时间的量。图2将示例重力自流转润滑箱116示出为(基本上或正好是)利用沿圆柱形的柱的高度的恒定的内直径限定圆柱形的柱的圆柱。重力自流转箱116的形状可以变化。例如，重力自流转箱116的形状可以是立方形的或各种几何形状(例如，双圆柱)或用于保持规定的体积的润滑油的另一形状。在一些实现中，重力自流转箱116的内直径可以沿其高度在直径上增大、减小或波动，例如，以随着润滑流体流出重力自流转润滑箱116而产生重力自流转箱116中的静压力上的更快或更慢的改变。
在图2的示例中，示例重力自流转润滑箱116是圆柱形的并且示例重力自流转润滑箱116中的初始静压力是11psi，其中，重力自流转箱116是满的并且润滑流体的顶液位在涡轮机系统102的中心线上方的二十九英尺的第一竖直高度200处。重力自流转箱116被设计为，在第一时间段上随着润滑流体从重力自流转箱116流动，具有从等于后备流体压力阈值的初始静压力到停机跳闸压力阈值的静压力上的下降(例如，1psi的下降)。这个第一时间段是重力自流转润滑箱116能够以大于停机跳闸压力阈值的压力将后备润滑流体提供给主流体供应集管110的时间量。这个第一时间段可以预先确定。例如，重力自流转箱116的尺寸、形状、直径和其他物理性质可影响箱中的静压力从初始静压力减小到停机跳闸压力阈值的第一时间段。第一时间段可以变化，并且可以在润滑系统100的初始设计期间进行选择。例如，第一时间段可以在持续时间上变化，例如，优选地在五秒和三十秒之间的范围，但是可以也可以更长。在一些示例中，第一时间段优选地不超过这样的时间延迟(例如，三十秒)，因为流体供应集管110中的润滑压力低于标准值，并且诸如轴承之类的机器组件可以被在较低的油馈送压力下以更长的延迟时间操作负面地影响。
在图1和图2的示例润滑系统100中，使止回阀126打开并且使润滑流体从重力自流转箱116流到主流体供应集管110，重力自流转箱116在第一预定时间段上在压力上下降1psi(从11psi到10psi)。例如，根据重力自流转箱116中的油的体积和重力自流转箱116的竖直高度，第一预定时间段可以是5至30秒。在这个第一时间段的末尾，润滑流体的顶液位从第一竖直高度200(例如，二十九英尺)下降到第二竖直高度202(例如，涡轮机系统102的中心线上方26英尺)，并且重力自流转润滑箱116中的静压力下降约1psi，例如，从后备流体压力阈值下降到停机跳闸压力阈值。如果主流体供应集管110中的压力例如根据通过压力传感器118的感测继续下降到停机跳闸压力阈值以下，则涡轮机系统102跳闸并且开始停机和惯性运行操作。在这个停机和惯性运行操作期间，在大于或等于涡轮机102停止所花费的时间的第二时间段，重力自流转润滑箱使润滑流体的第二部分流到主流体供应集管110。这个第二时间段可以例如基于机器的类型变化。在一些示例中，第二时间段是至少四分钟，例如，四分钟、五分钟或另一时间段。在一些实现中，停机和惯性运行操作包括：从重力自流转润滑箱116清空润滑流体，其中，润滑流体高度从与9psi的静压力相对应的至少第三高度204(例如，涡轮机中心线上方二十四英尺)下降到自流转润滑箱116的底部竖直高度。
由箱116的几何形状约束的重力自流转箱116中的每个流体液位的精确的竖直高度(例如，第一竖直高度200、第二竖直高度202和第三竖直高度204)可以变化。然而，在重力自流转箱116中的润滑流体的第二竖直高度202和第一竖直高度200之间存在高度差，并且重力自流转箱116中的附加的流体液位(例如，第二竖直高度202和第一竖直高度200之间的附加的流体)提供备用泵切换期间的额外压力。
压力传感器118可以感测主流体供应集管110中的压力，以确定其是否降到触发涡轮机系统102的停机和惯性运行操作的停机跳闸压力阈值。在一些实现中，润滑系统100可以不包括用于停机目的的压力传感器，例如，压力传感器118。例如，润滑系统100可以自动操作以馈送紧急润滑，而无需压力传感器。然而，涡轮机可能需要包括用于启动停机的某种类型的传感器。例如，润滑系统100可以包括流体液位传感器(未示出)，以检测所述主润滑流体供应集管中的润滑流体的静高度110。在流体液位传感器确定了主润滑流体供应集管中的润滑流体的静高度110低于停机流体液位阈值高度的情况下，那么涡轮机系统102可以跳闸并且可以开始停机操作。停机流体液位阈值高度可以与主流体供应集管中的用于涡轮机系统102的可接受的操作的阈值体积的润滑流体相对应，其中，竖直高度下降到停机流体液位阈值高度以下提示涡轮机的紧急停机。
润滑系统100至少部分地响应于主润滑流体供应集管110中的润滑流体压力而操作。例如，当涡轮机系统102正在操作并且流体主润滑流体供应集管110中的压力大于涡轮机系统102的低液位压力阈值时，润滑系统100在正常的情况下操作。在涡轮机系统102和润滑系统100的正常操作期间，主润滑泵112以操作压力将润滑流体供应给主润滑流体供应集管110。操作压力可以基于机器的类型变化。在大多数但不是所有示例中，正常操作油级管(oil header)压力在15和30磅每平方英寸(psi)规格之间，例如，20psi。
在涡轮机系统102和润滑系统100的操作期间，主润滑流体供应集管110中的润滑流体压力可以波动和减小。例如，在使用期间，润滑流体压力可以波动或失效(spike)，主润滑泵112可能出故障或损坏，或其他事件可以影响润滑流体压力。如果主流体供应集管J10中的流体压力下降到低液位压力阈值以下并且保持在停机跳闸压力阈值以上，则润滑系统100在切换模式中操作。例如，在切换模式中，备用润滑泵114启动，并且例如，在主润滑泵112故障的情况下，将润滑流体泵送到主润滑流体供应集管110。低液位压力阈值可以变化，并且可以基于机器的类型建立。例如，低液位压力阈值可以是主流体供应集管110中的正常操作压力和停机跳闸压力阈值之间的中间压力。在一些示例中，低液位压力阈值在13和17psi之间，例如，15psi。备用泵114可以以各种压力将润滑流体供应给主供应集管110。在一些示例中，备用泵114被配置为以大于或等于低液位压力阈值的备用压力将润滑流体供应给主润滑流体供应集管110。例如，备用压力可以在低液位压力阈值和正常操作压力之间变化，例如，20psi的备用压力。
在一些实例中，备用泵114可以缓慢地启动、缓慢地达到全速或不能建立压力，并且主润滑流体供应集管110中的压力继续下降到后备流体压力阈值。如之前描述的，后备流体压力阈值小于低液位压力阈值但是大于停机跳闸压力阈值。重力自流转润滑箱116被设计为，使重力自流转润滑箱116中的润滑流体的初始静压力基本上或正好等于后备流体压力阈值。随着主流体供应集管110中的压力达到后备压力阈值，因为压力差从正改变为负，所以流控制系统的止回阀126打开，以允许润滑流体从重力自流转润滑箱116流到主流体供应集管110。例如，因为重力自流转润滑箱116中的初始静压力大于主流体供应集管110中的当前压力，所以重力自流转润滑箱116被配置为，将重力自流转润滑箱116中的润滑流体的第一部分提供给主润滑流体供应集管110。润滑流体的这个第一部分在第一时间段以第一压力从重力自流转润滑箱116流到主流体供应集管110，其中，第一压力在后备流体压力阈值和停机跳闸压力阈值之间。在这个第一时间段期间从重力自流转润滑箱116提供给主流体供应集管110的润滑流体的第一部分将累积器后备流体压力提供给主流体供应集管110，并且允许用于使备用泵114达到操作速度并且将润滑流体泵送到流体供应集管110的附加的时间。这个第一时间段延长了切换模式中的时间量。这个预定的第一时间段可以变化。例如，所述预定时间段可以从五秒到三十秒。所述预定时间段可以更长，但是超过如之前描述的这些时间则不是优选的。
在一些实例中，备用泵114缓慢地启动或不能操作，并且主润滑流体供应集管110中的压力继续下降。如果第一时间段被用尽并且主流体供应集管110中的流体压力下降到停机跳闸压力阈值以下，则涡轮机系统102跳闸并且进入到惯性运行周期，其中，涡轮机系统102的旋转设备或其他润滑部件从操作速度惯性运行到停止。响应于主流体供应集管110中的流体压力下降到停机跳闸压力阈值以下，在涡轮机系统102的惯性运行周期期间，重力自流转润滑箱116开始使润滑流体的第二部分流到主流体供应集管110。在一些示例中，润滑流体的第二部分是重力自流转润滑箱116中的剩余的润滑流体。
在一些实现中，重力自流转润滑箱116可以分成彼此分离的一个以上(例如，两个)重力自流转箱。多个重力自流转箱(例如，两个重力自流转箱)可以堆叠在一起、分别设置在不同的高度处或以其他方式在主流体供应集管110的中心线上方竖直定位。分离的自流转箱可以以变化的流体压力并且响应于主流体供应集管110中的变化的压力将润滑流体提供给主流体供应集管110。例如，第一自流转润滑箱可以在第一时间段以第一压力将流体的第一部分提供给主流体供应集管110，并且第二自流转润滑箱可以在第二时间段以第二压力将流体的第二部分提供给主流体供应集管110。图3是连接到图1和图2的示例涡轮机系统102的示例润滑系统300的示意性透视图。除了示例润滑系统300包括第一重力自流转箱302和第二重力自流转润滑箱312而不是示例润滑系统100的单个重力自流转润滑箱116以外，示例润滑系统300与图1和图2的示例润滑系统100类似。标高较高的箱(第一重力自流转箱302)提供累积器动作，而标高较低的箱(第二重力自流转箱312)提供传统的紧急自流转油。
第一流控制系统304将第一重力自流转箱302流体地连接到主润滑流体供应集管110，并且第二流控制系统314将第二重力自流转箱312流体地连接到主润滑流体供应集管110。第一流控制系统304和第二流控制系统314与图1和图2的流控制系统122相似，并且可以均包括流体导管和控制阀(例如，被动式单向止回阀、主动隔离阀或其他阀类型)。例如，基于主润滑流体供应集管110中的润滑流体压力和第一重力自流转润滑箱302中的润滑流体的静压力之间的压力差，第一流控制系统304选择性地使润滑流体从第一重力自流转润滑箱302流到主润滑流体供应集管110。例如，基于主润滑流体供应集管110中的润滑流体压力和第二重力自流转润滑箱312中的润滑流体的静压力之间的压力差，第二流控制系统314选择性地使润滑流体从第二重力自流转润滑箱312流到主润滑流体供应集管110。
第一重力自流转箱302和第二重力自流转箱312两者被定位在主润滑流体供应集管110上方的第一竖直高度处，其中，第一重力自流转箱302被定位在第二自流转箱312上方的第二竖直高度处。虽然图3示出了直接定位在第二重力自流转箱312上方的第一重力自流转箱302，但是相对位置可以变化。确定各个箱中的静压力的是涡轮机中心线上方的相应的竖直高度。
第一重力自流转润滑箱302在涡轮机系统102上方竖直地抬升，以使得第一重力自流转润滑箱302的润滑流体具有大于停机跳闸压力阈值的静压力(例如，与后备流体压力阈值相等的初始静压力)。例如，第一重力自流转箱302可以升高，以使得第一重力自流转箱302中的润滑流体的最上液位在第一竖直高度200(例如，涡轮机中心线上方二十九英尺)。第一重力自流转箱302保持润滑流体的第一部分，例如，因为第一重力自流转箱302的初始静压头大于停机跳闸压力阈值并且小于或等于后备流体压力阈值，所以该第一部分可以以第一压力提供给主流体供应集管110。在一些实例中，在预定的第一时间段上，第一重力自流转箱302将润滑流体的第一部分提供给主流体供应集管110，并且在所述预定的第一时间段上，第一重力自流转箱302中的压力在压力上下降约1psi(从11psi到10psi)。在这个第一时间段的末尾，第一重力自流转箱302可以完全清空，以使得润滑流体的液位从第一竖直高度200(例如，二十九英尺)下降到第二竖直高度202(例如，涡轮机系统102的中心线上方26英尺)，其中，第二竖直高度202可以是第一重力自流转箱302的竖直底部。第一重力自流转润滑箱302中的静压力下降约1psi，例如，从后备流体压力阈值下降到停机跳闸压力阈值。在一些实例中，根据用户选择，由重力自流转箱的高度和几何形状确定的压力差可以大于或小于1psi。
第二重力自流转润滑箱312在涡轮机系统102上方抬升，以使得第二重力自流转润滑箱312的润滑流体具有小于或等于停机跳闸压力阈值的静压力。例如，第二重力自流转箱312可以升高，以使得第一重力自流转箱302中的润滑流体的最上液位在第二竖直高度202(例如，涡轮机中心线上方约二十六英尺)、低于第二竖直高度202的第三竖直高度204(例如，在二十四和二十六英尺、或在二十四与二十六英尺之间)或不同的高度。第二重力自流转箱312保持润滑流体的第二部分，例如，因为第二重力自流转箱312的初始静压头小于或等于停机跳闸压力阈值，所以该第二部分可以以第二压力提供给主流体供应集管110。
在一些实例中，在切换阶段期间，第一重力自流转润滑箱302向涡轮机系统102提供累积器动作压力和时间延迟，并且在涡轮机系统102的停机和惯性运行操作期间，第二重力自流转润滑箱312向涡轮机系统102提供紧急润滑。在一些实现中，第一重力自流转箱302可以被安装到第二重力自流转箱312的顶部。在图3的示例润滑系统300中，第一重力自流转箱302和第二重力自流转箱312均可以包括其自身单独的或结合的馈送线，其自身单独的或结合的溢流线、或其他的流体线的系统，例如，以在操作期间填充、排放、维持或以其他方式控制各个箱之中的流体的流动。
图4是描述例如由图1和图2的示例润滑系统100和示例涡轮机系统102或图3的示例润滑系统300和示例涡轮机系统102执行的用于对涡轮机系统进行润滑的示例方法400的流程图。在402处，利用在涡轮机系统的主润滑流体供应集管上方竖直地设置的重力自流转润滑箱容纳润滑流体。所述重力自流转润滑箱通过包括控制阀的流体导管流体地连接到所述主润滑流体供应集管，其中，所述控制阀被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力和所述重力自流转润滑箱的静压力之间的压力差而选择性地打开所述流体导管。在404处，响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到后备流体压力阈值以下，以所述主润滑流体供应集管的所述后备流体压力阈值和停机跳闸压力阈值之间的第一压力，使润滑流体的第一部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管，其中，所述停机跳闸压力阈值小于所述后备流体压力阈值。来自所述重力自流转润滑箱的润滑流体的第一部分向主流体供应集管提供类似累积器的时间和压力延迟能力。在一些实现中，如在406处所示，响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到所述停机跳闸压力阈值以下，以小于或等于所述停机跳闸压力阈值的第二压力，使所述润滑流体的第二部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管。在一些其他实现中，响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到所述停机跳闸压力阈值以下，以小于或等于所述停机跳闸压力阈值的第二压力，使所述润滑流体的第二部分从第二重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管。
图5是描述例如由图1和图2的示例润滑系统100和示例涡轮机系统102或图3的示例润滑系统300和示例涡轮机系统102执行的用于对涡轮机系统进行润滑的示例方法500的流程图。在502处，响应于涡轮机系统的主润滑流体供应集管和重力自流转润滑箱的静压力之间的压力差，被动或主动控制阀(例如，被动单向止回阀或自动控制阀)选择性地打开连接所述重力自流转润滑箱和所述主润滑流体供应集管的导管。在504处，响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到后备流体压力阈值以下，在第一时间段并且以小于所述后备流体压力阈值且大于所述涡轮机系统的紧急停机压力阈值的第一压力，使来自所述重力自流转润滑箱的润滑流体的第一部分流到所述主润滑流体供应集管。
已经描述了一些实现。然而，应理解，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种修改。

Claims (32)

1.一种用于对涡轮机系统进行润滑的方法，包括：
利用在涡轮机系统的主润滑流体供应集管上方竖直地设置的重力自流转润滑箱容纳润滑流体，所述重力自流转润滑箱通过流体导管流体地连接到所述主润滑流体供应集管，所述流体导管被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力和所述重力自流转润滑箱的静压力之间的压力差而选择性地使润滑流体流动；以及
响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到后备流体压力阈值以下，以所述主润滑流体供应集管的后备流体压力阈值和停机跳闸压力阈值之间的第一压力，使所述润滑流体的第一部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管，所述停机跳闸压力阈值小于所述后备流体压力阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到所述停机跳闸压力阈值以下，以小于或等于所述停机跳闸压力阈值的第二压力，使所述润滑流体的第二部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
利用在所述主润滑流体供应集管上方竖直地设置的且在第一次提到的重力自流转润滑箱下方竖直地设置的第二重力自流转润滑箱来容纳润滑流体的第二部分，所述第二重力自流转润滑箱通过第二流体导管流体地连接到所述主润滑流体供应集管，所述第二流体导管被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力和所述第二重力自流转润滑箱的静压力之间的压力差而选择性地使润滑流体流动；以及
响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到所述停机跳闸压力阈值以下，以小于或等于所述停机跳闸压力阈值的第二压力，使润滑流体的第二部分从所述第二重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二流体导管包括第二控制阀，所述第二控制阀包括被动单向止回阀或主动隔离阀中的至少一种，所述被动单向止回阀或所述主动隔离阀被配置为响应于所述第二重力自流转润滑箱的静压力大于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力而打开所述第二流体导管。
5.根据权利要求1所述的方法，包括：利用压力传感器检测所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力小于或等于所述停机跳闸压力阈值。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
利用所述压力传感器检测所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力小于低液位压力阈值；以及
响应于检测到所述润滑流体压力小于所述低液位压力阈值并且在将所述润滑流体的第一部分从所述重力自流转润滑箱供应给所述主润滑流体供应集管以前，启动备用泵，所述备用泵被配置为：以大于所述低液位压力阈值的备用压力，将润滑流体供应给所述主润滑流体供应集管；
其中，所述低液位压力阈值大于所述后备流体压力阈值。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述低液位压力阈值是约15psi。
8.根据权利要求1所述的方法，包括：利用流体液位传感器检测所述主润滑流体供应集管中的润滑流体的静高度要低于停机流体液位阈值高度；以及
响应于检测到所述主润滑流体供应集管中的润滑流体的静高度要低于所述停机流体液位阈值高度，以小于或等于所述停机跳闸压力阈值的第二压力，使所述润滑流体的第二部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述停机跳闸压力阈值在9psi和10psi之间，并且所述后备流体压力阈值在11psi和12psi之间。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流体导管包括被动控制阀，所述被动控制阀包括被动单向止回阀，所述被动单向止回阀被配置为响应于所述重力自流转润滑箱的静压力大于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力而打开。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流体导管包括主动控制阀，所述主动控制阀包括主动隔离阀，所述主动隔离阀被配置为响应于所述重力自流转润滑箱的静压力大于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力而打开。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述第一压力使所述润滑流体的第一部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管包括：在五秒和三十秒之间的第一时间段使所述润滑流体的第一部分流动。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述第一时间段使所述润滑流体的第一部分流动包括：以所述第一压力使所述润滑流体的第一部分流动，其中，所述第一压力在所述第一时间段期间朝着所述停机跳闸压力阈值减小。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述第一压力使所述润滑流体的第一部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管包括：使所述润滑流体的第一部分流到所述重力自流转润滑箱的外部，以使得所述重力自流转润滑箱的静压力从所述后备流体压力阈值减小到所述停机跳闸压力阈值。
15.一种系统，包括：
涡轮机系统，包括涡轮机轴承；
主润滑流体供应集管，流体地耦接到所述涡轮机轴承；
重力自流转润滑箱，包括用于容纳所述重力自流转润滑箱中的润滑流体的流体存储室，所述重力自流转润滑箱在所述涡轮机系统上方竖直地定位，以使得所述重力自流转润滑箱的润滑流体包括至少部分地基于竖直地在所述涡轮机系统上方的所述润滑流体的最上液位的竖直高度的静压力；以及
流控制系统，将所述流体存储室流体地连接到所述主润滑流体供应集管，所述流控制系统被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力与所述重力自流转润滑箱中的润滑流体的静压力之间的压力差而选择性地使润滑流体从所述重力自流转润滑箱的流体存储室流到所述主润滑流体供应集管；
其中，所述流控制系统被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到所述主润滑流体供应集管的后备流体压力阈值以下，以所述后备流体压力阈值与所述主润滑流体供应集管的停机跳闸压力阈值之间的第一压力，将所述润滑流体的第一部分从所述重力自流转润滑箱提供给所述主润滑流体供应集管。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述流控制系统被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到所述停机跳闸压力阈值以下，以小于或等于所述停机跳闸压力阈值的第二压力，将所述润滑流体的第二部分从所述重力自流转润滑箱提供给所述主润滑流体供应集管。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，与所述第一压力相对应的所述润滑流体的最上液位的第一竖直高度是所述涡轮机系统的中心线上方约二十九英尺；并且
其中，与所述第二压力相对应的所述润滑流体的最上液位的第二竖直高度是所述涡轮机系统的所述中心线上方约二十六英尺。
18.根据权利要求15所述的系统，还包括：
用于容纳润滑流体的第二重力自流转润滑箱，所述第二重力自流转润滑箱在所述涡轮机系统上方竖直地定位且在第一次提到的重力自流转润滑箱下方竖直地定位，以使得所述第二重力自流转润滑箱的润滑流体包括至少部分地基于所述涡轮机系统上方的所述第二重力自流转润滑箱中的润滑流体的最上液位的竖直高度的静压力；以及
第二流控制系统，将所述第二重力自流转润滑箱流体地连接到所述主润滑流体供应集管，所述第二流控制系统被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力与所述第二重力自流转润滑箱中的润滑流体的静压力之间的压力差而选择性地使润滑流体从所述第二重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管；
其中，所述第二流控制系统被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到所述停机跳闸压力阈值以下，以小于或等于所述停机跳闸压力阈值的第二压力，将所述润滑流体的第二部分从所述第二重力自流转润滑箱提供给所述主润滑流体供应集管。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，与所述第一压力相对应的所述第一次提到的重力自流转润滑箱中的润滑流体的最上液位的第一竖直高度是所述涡轮机系统的中心线上方约二十九英尺；并且
其中，与所述第二压力相对应的所述第二重力自流转润滑箱中的润滑流体的最上液位的第二竖直高度是所述涡轮机系统的所述中心线上方约二十六英尺。
20.根据权利要求15所述的系统，其中，所述流控制系统包括：流体导管，流体地耦接所述流体存储室和所述主润滑流体供应集管；以及控制阀，被配置为：响应于所述重力自流转润滑箱的静压力大于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力而选择性地打开所述流体导管。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述控制阀包括被动单向止回阀或主动隔离阀中的至少一种。
22.根据权利要求15所述的系统，还包括：压力传感器，被配置为：检测所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力。
23.根据权利要求22所述的系统，还包括备用泵，所述备用泵被配置为：响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力小于低液位压力阈值，以大于或等于所述低液位压力阈值的备用压力将润滑流体供应给所述主润滑流体供应集管，其中，所述低液位压力阈值大于所述后备流体压力阈值。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述低液位压力阈值是约15psi。
25.根据权利要求15所述的系统，其中，所述停机跳闸压力阈值在9psi和10psi之间，并且所述后备流体压力阈值在11psi和12psi之间。
26.根据权利要求15所述的系统，还包括：流体液位传感器，被配置为检测所述主润滑流体供应集管中的润滑流体的静高度。
27.一种用于对涡轮机系统进行润滑的方法，包括：
响应于涡轮机系统的主润滑流体供应集管和重力自流转润滑箱的静压力之间的压力差，利用控制阀选择性地打开连接所述重力自流转润滑箱和所述主润滑流体供应集管的导管；以及
响应于所述主润滑流体供应集管中的润滑流体压力下降到后备流体压力阈值以下，在第一时间段并且以小于所述后备流体压力阈值且大于所述涡轮机系统的紧急停机压力阈值的第一压力，使润滑流体的第一部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括：在第二时间段以小于所述涡轮机系统的所述紧急停机压力阈值的第二压力，使所述润滑流体的第二部分从所述重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，在所述第二时间段使所述润滑流体的第二部分流动包括：在所述第一时间段到期以后使所述润滑流体的第二部分流动。
30.根据权利要求27所述的方法，还包括：在第二时间段以小于所述涡轮机系统的所述紧急停机压力阈值的第二压力，使所述润滑流体的第二部分从第二重力自流转润滑箱流到所述主润滑流体供应集管，所述第二重力自流转润滑箱通过第二流体导管和第二控制阀连接到所述主润滑流体供应集管，所述第二控制阀被配置为响应于所述主润滑流体供应集管和所述第二重力自流转润滑箱的静压力之间的压力差而选择性地打开。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，在所述第二时间段使所述润滑流体的第二部分流动包括：在所述第一时间段到期以后使所述润滑流体的第二部分流动。
32.根据权利要求27所述的方法，其中，所述控制阀包括被动单向止回阀或主动隔离阀中的至少一种。
CN201980071158.9A 2018-09-19 2019-09-18 具有重力自流转箱的涡轮机润滑系统 Active CN112955631B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/135,263 2018-09-19
US16/135,263 US11293313B2 (en) 2018-09-19 2018-09-19 Turbomachinery lubrication system improvement gravity rundown tanks
PCT/US2019/051678 WO2020061160A1 (en) 2018-09-19 2019-09-18 Turbomachinery lubrication system with gravity rundown tanks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112955631A true CN112955631A (zh) 2021-06-11
CN112955631B CN112955631B (zh) 2024-03-12

Family

ID=68084997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980071158.9A Active CN112955631B (zh) 2018-09-19 2019-09-18 具有重力自流转箱的涡轮机润滑系统

Country Status (4)

Country Link
US (2) US11293313B2 (zh)
EP (1) EP3853446B1 (zh)
CN (1) CN112955631B (zh)
WO (1) WO2020061160A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11293313B2 (en) * 2018-09-19 2022-04-05 Saudi Arabian Oil Company Turbomachinery lubrication system improvement gravity rundown tanks

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6151410U (zh) * 1984-09-10 1986-04-07
JPH09256807A (ja) * 1996-03-19 1997-09-30 Fuji Electric Co Ltd 蒸気タービンの潤滑装置の運転方法
CN102518487A (zh) * 2011-11-09 2012-06-27 中国神华能源股份有限公司 一种汽轮机转子顶轴系统以及应急供油方法
CN103161519A (zh) * 2011-12-12 2013-06-19 天津有序环境科技发展有限公司 汽轮机大轴高位润滑油箱控制方法
CN203603988U (zh) * 2013-12-03 2014-05-21 天津有序环境科技发展有限公司 高低布置的润滑油双箱系统

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3147821A (en) * 1962-11-20 1964-09-08 Gen Electric Emergency bearing oil supply for a decelerating shaft
FR1465269A (fr) 1966-01-25 1967-01-06 Ass Elect Ind Perfectionnements aux systèmes de lubrification
GB1091489A (en) * 1966-05-11 1967-11-15 Rolls Royce Shaft bearing lubrication device
DE1600333A1 (de) 1967-02-03 1970-06-04 Linde Ag Pneumatische Nachschmiereinrichtung fuer Stroemungsmaschinen
US4390082A (en) * 1980-12-18 1983-06-28 Rotoflow Corporation Reserve lubricant supply system
JPS6151410A (ja) 1984-08-18 1986-03-13 Canon Inc 粉体搬送スクリユ−
US4717000A (en) * 1986-08-05 1988-01-05 Avco Corporation Integrated emergency lubrication system
US4917218A (en) * 1989-04-03 1990-04-17 General Motors Corporation Secondary oil system for gas turbine engine
US5018601A (en) * 1990-06-27 1991-05-28 Avco Corporation Integrated emergency lubrication system having single feed line to bearings
FI86464C (fi) * 1990-09-26 1992-08-25 High Speed Tech Ltd Oy Foerfarande foer att saekra lagersmoerjning i en hermetisk hoegshastighetsmaskin.
US5626470A (en) * 1996-04-10 1997-05-06 Ingersoll-Rand Company Method for providing lubricant to thrust bearing
US6267147B1 (en) 2000-07-06 2001-07-31 Pratt & Whitney Canada Corp. Accumulator/oil tank for journal oil supply
GB2388634A (en) * 2002-05-15 2003-11-19 Dana Automotive Ltd Engine lubrication system having dual/auxiliary pump operation
DE10324986B4 (de) * 2003-06-03 2005-11-10 Man B & W Diesel Ag Vorrichtung zur Notschmierung
US7174997B2 (en) 2003-07-03 2007-02-13 United Technologies Corporation Failure tolerant passive lubrication system
CN101335473B (zh) 2003-07-24 2011-04-27 株式会社日立制作所 发电机
US8401760B2 (en) * 2009-07-07 2013-03-19 Honeywell International Inc. Gas turbine engine oil consumption monitoring system and method
FR2958911B1 (fr) * 2010-04-19 2012-04-27 Snecma Procede et systeme de surveillance du niveau d'huile contenue dans un reservoir d'un moteur d'aeronef
US9151327B2 (en) 2010-06-11 2015-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Backup lubrication system for a rotor bearing
EP3036470A4 (en) * 2013-08-20 2016-08-17 United Technologies Corp EMERGENCY LUBRICATION SYSTEM
DE102013110843A1 (de) 2013-10-01 2015-04-02 Abb Turbo Systems Ag Turboladeranordnung mit Kühlvorrichtung
DE102014204062A1 (de) * 2014-03-06 2015-09-10 Aktiebolaget Skf Schmiersystem für ein Lager sowie Lager mit einem Schmiersystem und Verfahren zum Schmieren eines Lagers
US9903227B2 (en) * 2014-12-08 2018-02-27 United Technologies Corporation Lubrication system for a gear system of a gas turbine
EP3103974A1 (en) * 2015-06-09 2016-12-14 General Electric Technology GmbH A turbine turning gear system
US11293313B2 (en) * 2018-09-19 2022-04-05 Saudi Arabian Oil Company Turbomachinery lubrication system improvement gravity rundown tanks
US11168526B1 (en) * 2020-04-30 2021-11-09 Hughes Tool Company LLC Jet pump drilling assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6151410U (zh) * 1984-09-10 1986-04-07
JPH09256807A (ja) * 1996-03-19 1997-09-30 Fuji Electric Co Ltd 蒸気タービンの潤滑装置の運転方法
CN102518487A (zh) * 2011-11-09 2012-06-27 中国神华能源股份有限公司 一种汽轮机转子顶轴系统以及应急供油方法
CN103161519A (zh) * 2011-12-12 2013-06-19 天津有序环境科技发展有限公司 汽轮机大轴高位润滑油箱控制方法
CN203603988U (zh) * 2013-12-03 2014-05-21 天津有序环境科技发展有限公司 高低布置的润滑油双箱系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN112955631B (zh) 2024-03-12
EP3853446B1 (en) 2024-01-03
US11293313B2 (en) 2022-04-05
WO2020061160A1 (en) 2020-03-26
US20200088074A1 (en) 2020-03-19
US11834972B2 (en) 2023-12-05
US20220205374A1 (en) 2022-06-30
EP3853446A1 (en) 2021-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4899850A (en) Lubricating device for a turbomachine
EP1703174B1 (en) Uninterruptible oil supply in planetary system
US8893857B2 (en) Method and apparatus for purging air from automatic lubrication systems
EP1785348B1 (en) Fuel system and method for determining the extent of internal wear of a fuel pump
US4105093A (en) Control system for pressurized lubricating system
SE521308C2 (sv) Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets
US11834972B2 (en) Turbomachinery lubrication system improvement gravity rundown tanks
US9057285B2 (en) Lubricant system
US3431857A (en) Controls for overcenter motor-pump unit
US9541312B2 (en) Passive oil level limiter
CN112292557B (zh) 用于风轮机的流体系统
US4709785A (en) Retrofit friction-hydrostatic emergency lubrication system for a large rotating shaft
US20100193294A1 (en) Air Compressor Pre-Lubrication System
JPH06506520A (ja) 改善された始動特性を有するピストンモータ
JPS58202310A (ja) タ−ビン用油供給設備における非常用油ポンプ早期起動方法及びその装置
EP0233959B1 (en) Gas-compressing system
JPH0623836Y2 (ja) 回転電機の給油装置
JPS5847597B2 (ja) 推力軸受の潤滑装置
US8662254B2 (en) Hydraulic-assisted lubrication system and method
JP2003254257A (ja) 脱圧機能を持つピストンポンプ
US3487891A (en) Pressure lubrication system for pneumatic machinery
WO2018131387A1 (ja) 風力発電装置
SU857575A1 (ru) Регул тор давлени турбонасоса
SE502252C2 (sv) Hydraulutrustning
JPH06185487A (ja) 液化ガスタンク用潜没ポンプ装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant