一种汽轮机润滑油温度调节装置及调节方法与流程

本发明涉及电厂汽轮机润滑油温度的调节，具体地讲是一种汽轮机润滑油温度调节装置及调节方法。

背景技术：

汽轮机是一种高速转动的透平机械，汽轮机转子依靠轴承支撑和定位。汽轮机工作时，需要润滑油系统向各轴承持续提供满足温度和压力要求的润滑油，以便在轴承内建立润滑油膜，承载汽轮机转子的重量和轴向推力，并减小汽轮机的转动力矩。润滑油的温度影响油的粘度和油膜厚度，从而影响汽轮机轴系稳定性，因此必须确保油温的稳定。

汽轮机转子旋转时与轴承内的油膜存在滑动摩擦，将持续产生热量，同时汽轮机内部与转子接触的蒸汽也通过转子将热量传导给润滑油，使润滑油升温。一般需采用冷油器（一种表面式换热器）利用闭式冷却水将热量带走，以维持油温。但随着机组工况变化，进入润滑油的热量会发生变化；同时随着机组工况和季节变化，用于冷却润滑油的冷却水温度也会发生变化。因此，需要一种润滑油温度调节方法，能够控制油温并维持其稳定性。

现有的汽轮机润滑油温调节方法，一般是通过温度调节阀控制进入冷油器的冷却水流量来调节油温。当润滑油温度超过允许值时，则温度调节阀的开度变大，冷却水流量增大，从而带走更多的热量使油温下降；当润滑油温度低于允许值时，则温度调节阀的开度变小，冷却水流量减小，从而使油温回升。采用这种调节方法时，冷却水的流量、温度和润滑油流量都会影响润滑油温度。由于换热是一个积分过程，冷却水量的变化并不能立即反馈为油温的变化，因此这种简单的油温调节方法会存在较大的调节滞后性。如果温度调节阀开度变化过大，则造成油温上升或下降过大，因此会出现超调和油温波动的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种汽轮机润滑油温度调节方法，使用该方法能快速稳定调节润滑油温度，解决了传统油温调节方法存在的滞后性和油温波动问题。

实现本发明的技术方案是：一种汽轮机润滑油温度调节装置，其特征在于：包括润滑油热油管、润滑油冷油管和三通温度调节阀；所述润滑油热油管、润滑油冷油管分别连接三通温度调节阀入口；所述三通温度调节阀出口连接润滑油出油管；所述润滑油冷油管的前端，连接有冷油器；所述润滑油热油管、冷油器冷却水入口和润滑油出油管，分别安装有润滑油热油温度检测仪、冷却水入口水温度检测仪和润滑油出油温度检测仪，并将润滑油热油温度检测仪、冷却水入口水温度检测仪和润滑油出油温度检测仪与控制器连接；所述控制器连接三通温度调节阀，控制三通温度调节阀的阀门开度。

所述润滑油热油管通过润滑油管道三通与润滑油热油总管连接，所述润滑油热油总管与主油箱连接；所述润滑油管道三通的另一出口与冷油器热油入口连接。

所述润滑油热油管上设有节流装置，能匹配冷油管道上的阻力。

所述冷油器为两套，互为备用，通过双三通切换阀连接切换。

所述三通温度调节阀为气动调节阀，其执行机构上设有保位阀和电磁阀。

所述控制器为pid控制模块。

一种汽轮机润滑油温度调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将润滑油热油、经冷油器冷却的润滑油冷油分别输入三通温度调节阀；

2）将检测的润滑油热油温度信号、冷油器的冷却水入口水温度信号和润滑油出油温度信号接入控制器，并由控制器控制三通温度调节阀的开度；

3）在机组启动时，实施前馈调节：根据进入冷油器的热油温度与油温设定值，计算出需要冷却水带走的热量；然后根据冷却水入口水温度，并结合换热的基本规律快速计算出三通温度调节阀的初始理论开度；当三通温度调节阀的开度调整到位后，将润滑油出油温度与油温设定值进行比较，如果偏差过大，调整前馈调节计算模块的相关参数，使偏差减小，从而使润滑油快速调整到较合适的温度；

4）在机组正常运转时，实施反馈调节：冷油器的水侧流量为定值，不需要调节；润滑油热油与润滑油冷油进入三通温度调节阀互相掺混后流出，其出油温度信号进入控制器中，与油温设定值进行比较，然后计算出合适的阀门开度，使三通温度调节阀开度改变，从而调整润滑油冷油和润滑油热油的掺混比例，使混合后的三通温度调节阀出油温度变化；当三通温度调节阀出油温度与油温设定值的偏差超过一定数值温度时，则由控制器再次计算阀门开度，使得三通温度调节阀出油温度不断趋近油温设定值。

所述步骤3）中，润滑油出油温度与油温设定值进行比较偏差过大，是指绝对值超过2℃。

所述步骤4）中，一定数值温度是指0.5℃。

本发明的有益效果是：

1、本发明油温调节方法采用“冷油、热油”的混合比例，调节速度快，更加平稳，有效地解决了传统油温调节方法存在的滞后性和油温波动问题。

2、本发明用气动式三通温度调节阀自动控制，依靠压缩空气驱动，具备更好的调节特性。

附图说明

图1为本发明实施例润滑油温度调节装置示意图；

图2为本发明实施例润滑油温度调节过程框图。

图中标号:1—冷油器；2—双三通切换阀；3—三通温度调节阀；4—保位阀；5—电磁阀；6—润滑油管道三通；7—节流组件；8—压缩空气罐；9—润滑油热油管；10—润滑油冷油管；11—冷油器热油入口；12—润滑油热油总管；13—冷油器冷却水入口；14—润滑油出油管；15—热油温度检测仪；16—冷却水入口水温度检测仪；17—润滑油出油温度检测仪；t0—油温设定值；t1—润滑油热油温度；t2—冷却水入口水温度；t3—出油温度；pid—控制器；dcs—电厂分散控制系统，dcs是由分散布置在电厂各个系统的多种传感器及控制器组合而成的控制系统。

具体实施方式

如图1所示，一种汽轮机润滑油温度调节装置，包括润滑油热油管9、润滑油冷油管10和三通温度调节阀3；所述润滑油热油管9、润滑油冷油管10分别连接三通温度调节阀3入口；所述三通温度调节阀3出口连接润滑油出油管14；所述润滑油冷油管10的前端，连接有冷油器1；所述润滑油热油管9、冷油器冷却水入口13和润滑油出油管14，分别安装有润滑油热油温度检测仪15、冷却水入口水温度检测仪16和润滑油出油温度检测仪17，并将润滑油热油温度检测仪15、冷却水入口水温度检测仪16和润滑油出油温度检测仪17与pid控制模块连接；所pid控制模块连接三通温度调节阀3，控制三通温度调节阀3的阀门开度。所述润滑油热油管9通过润滑油管道三通6与润滑油热油总管12连接，所述润滑油热油总管12与主油箱连接；所述润滑油管道三通6的另一出口与冷油器热油入口11连接。所述润滑油热油管9上设有节流装置7，能匹配冷油管道上的阻力。所述冷油器1为两套，互为备用，通过双三通切换阀2连接切换。

所述三通温度调节阀3采用气动式的三通调节阀，依靠压缩空气驱动，三通温度调节阀3的执行机构压缩空气回路上设有保位阀4、电磁阀5和压缩空气罐8，在三通温度调节阀3失去控制电源或者压缩空气时，电磁阀5或保位阀4自动关闭，使三通温度调节阀3保持当前开度，避免在失去控制电源或者压缩空气等事故状态下导致三通温度调节阀3失控，进而避免油温大幅变化。同时，三通温度调节阀3配置手轮，在事故状态下，可现场手动调节油温。

一种汽轮机润滑油温度调节方法，包括如下步骤：

步骤1：来自主油箱温度较高的润滑油（热油），经过润滑油热油总管12，然后通过润滑油管道三通6分流，一部分经润滑油热油管9直接进入三通温度调节阀3，另一部分经过双三通切换阀2后进入冷油器1的油侧空间，而冷却水在冷油器1的水侧。由于温差的存在，“热油”通过冷油器换热部件将热量传递给冷却水，使其温度下降变成“冷油”。冷油器1设有两台，采取一运一备的运行模式，当其中一台冷油器1出现故障或者结垢时，则利用双三通切换阀2手动切换至备用冷油器1，对故障冷油器1进行维修，而不需要停机。冷油器1的水侧流量为定值，不需要调节。“热油”与“冷油”进入三通温度调节阀3互相掺混后流出。

步骤2：所述润滑油热油管9、冷油器冷却水入口13和润滑油出油管14，分别安装有润滑油热油温度检测仪15、冷却水入口水温度检测仪16和润滑油出油温度检测仪17，并将润滑油热油温度检测仪15、冷却水入口水温度检测仪16和润滑油出油温度检测仪17与pid控制模块连接；所pid控制模块连接三通温度调节阀3，控制三通温度调节阀3的阀门开度。

步骤3、步骤4如图2所示，在机组首次启动或者停机后启动时，需要润滑油系统投运，此时润滑油和冷却水温度与机组正常运行时的温度不一样。采用前馈调节方式快速修正三通温度调节阀开度，由于进入冷油器1的水量基本不变，电厂分散控制系统dcs可以根据进入冷油器1的润滑油热油温度t1与油温设定值t0，计算出需要冷却水带走的热量q，然后根据冷却水入口水温度t2，并结合换热的基本规律可以快速计算出三通温度调节阀的初始理论开度cp1。

是表面热传导的理论公式，是成熟的现有技术。各符号的意义说明如下：

q：为了降低油温，需要由冷油器1导出的热量。

热量q=cmδto

其中：c润滑油的比热容，属于油的固有特性。

m:润滑油泵出口的润滑油质量流量，由系统设计方给出。

δto：润滑油温度下降值，即由油箱的热油温度值（由温度检测仪检测）减去油温设定值（一般为45℃）得出。

k：冷油器的传热系数，属于冷油器的固有特性，由冷油器厂家给出。同时传热系数k也受到进入冷油器的润滑油流速影响，但影响较小。

a：冷油器的传热面积，属于冷油器的固有特性，由冷油器厂家给出。

lnδt:对数平均温差，根据冷油器进出口油温、水温计算得出。

当三通温度调节阀3的开度调整到位后，将阀门出口油温t3与油温设定值t0进行比较，如果偏差过大即绝对值超过2℃，则需要调整前馈调节计算模块的相关参数，使偏差减小。前馈调节可以快速的将油温调整到一个大致合理的值。当偏差不超过绝对值超过2℃，温度调节进入pid反馈控制模式，pid控制模块根据出口油温t3与油温设定值t0的偏差自动修正三通温度调节阀3的开度。pid控制模块判断出口油温t3与润滑油热油温度t1的偏差δt是否小于0.5℃。如果δt不小于0.5℃，则对三通温度调节阀3的开度重新计算，计算公式为:cpn+1=cpn-δt。如果δt小于0.5℃，则出口油温t3达到设定值，本周期内油温设定达到要求，进入下一周期。这样对油温进行小幅修正，达到准确、快速调节油温的目的。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。