用于鼓风机及压缩机辅机的润滑油系统的设计方法及装置与流程

本发明涉及机械设计领域，具体涉及一种用于鼓风机及压缩机辅机的润滑油系统的设计方法及装置。

背景技术：

现有技术缺少一种一体化实现鼓风机及压缩机辅机的润滑油系统的技术，亟需开发。

技术实现要素：

本发明的目的之一是能实现一体化设计鼓风机及压缩机辅机的润滑油系统的方法及其装置。

根据本发明的一个方面，提供一种用于鼓风机及压缩机辅机的润滑油系统的设计方法，包括：

步骤10、确定润滑油系统的设计输入参数；所述设计输入参数包括项目信息、行业设计标准、鼓压风机润滑设备列表、润滑油物性、润滑油流量压力、润滑油供油压力、蓄能器的放置位置、压缩机惰转时间、润滑油系统的组成部件及工程公用条件；所述润滑油系统用于鼓风机及压缩机辅机；所述项目信息包括用户名称、项目地址、项目名称、项目编号及装置名称；

所述行业设计标准包括对于润滑油系统的API614第四版和第五版所订的标准、对于润滑油系统零部件的GB和API标准；所述润滑油系统零部件

所述鼓压风机润滑设备列表包括压缩机推力轴承、压缩机滚动轴承、齿轮箱及增压机；

所述润滑油物性包括粘度、比热及密度；所述所需润滑油流量压力包括润滑油的流量和压力；

所述润滑油系统组成部件选取是确定润滑油系统的部件构成；所述工程公用条件指冷却水、氮气源、低压电等项目成套设计基础条件；

步骤20、根据所述设计输入参数进行鼓风机、压缩机辅机润滑油系统设计；所述鼓风机、压缩机辅机润滑油系统设计包括通过流速计算确定管径、通过压降计算确定油泵输出压力、油泵设计、管道设计压力、油过滤器设计、高位油箱设计、蓄能器设计、热力计算、油箱设计、加热器设计、安全阀计算设计。

根据本发明的另一方面，还提供一种用于鼓风机及压缩机辅机的润滑油系统的设计装置，其包括：

设计参数确定模块，确定润滑油系统的设计输入参数；所述设计输入参数包括项目信息、行业设计标准、鼓压风机润滑设备列表、润滑油物性、润滑油流量压力、润滑油供油压力、蓄能器的放置位置、压缩机惰转时间、润滑油系统的组成部件及工程公用条件；所述润滑油系统用于鼓风机及压缩机辅机；所述项目信息包括用户名称、项目地址、项目名称、项目编号及装置名称；

所述行业设计标准包括对于润滑油系统的API614第四版和第五版所订的标准、对于润滑油系统零部件的GB和API标准；所述润滑油系统零部件

所述鼓压风机润滑设备列表包括压缩机推力轴承、压缩机滚动轴承、齿轮箱及增压机；

所述润滑油物性包括粘度、比热及密度；所述所需润滑油流量压力包括润滑油的流量和压力；

所述润滑油系统组成部件选取是确定润滑油系统的部件构成；所 述工程公用条件指冷却水、氮气源、低压电等项目成套设计基础条件；

设计模块，根据所述设计输入参数进行鼓风机、压缩机辅机润滑油系统设计；所述鼓风机、压缩机辅机润滑油系统设计包括通过流速计算确定管径、通过压降计算确定油泵输出压力、油泵设计、管道设计压力、油过滤器设计、高位油箱设计、蓄能器设计、热力计算、油箱设计、加热器设计、安全阀计算设计。

本发明提供的鼓风机及压缩机辅机的润滑油系统的方法及其装置，能实现鼓风机及压缩机辅机的润滑油系统的一体化设计，避免重复劳动，输入一次基础数据，即可反复进行数据引用及输出。另外，关键数据、计算过程写进软件后台，从根本上也杜绝数据泄密。

说明书附图

图1为本发明实施例提供的鼓风机及压缩机辅机的润滑油系统的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的鼓风机及压缩机辅机的润滑油系统的装置结构框图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的用于鼓风机及压缩机辅机的润滑油系统的设计方法，包括：

步骤10、确定润滑油系统的设计输入参数；所述设计输入参数包括项目信息、行业设计标准、鼓压风机润滑设备列表、润滑油物性、润滑油流量压力、润滑油供油压力、蓄能器的放置位置、压缩机惰转时间、润滑油系统的组成部件及工程公用条件；所述润滑油系统用于鼓风机及压缩机辅机。

其中，项目信息包括用户名称、项目地址、项目名称、项目编号、 合同编号、报价编号、装置名称、版本信息、设计、校对、审核：输出在外购件协议、仪控联系单、消耗表、装置表、API614数据表、油站计价单、油站说明书的相关用户信息；

行业设计标准包括对于润滑油系统的API614第四版和第五版所订的标准、对于润滑油系统零部件的GB和API标准，GB/T 151，GB/T 28574，GB/T10886，GB/T5171，API6144^TH，API614 5^TH，API676，API610，API526等。

鼓压风机润滑设备列表包括压缩机推力轴承、压缩机滚动轴承、齿轮箱及增压机。

润滑油物性包括粘度、比热及密度；所述所需润滑油流量压力包括润滑油的流量和压力。

润滑油系统组成部件选取是确定润滑油系统的部件构成；所述工程公用条件指冷却水、氮气源、低压电等项目成套设计基础条件，例如，冷却水进水压力、温度，回水压力、温度，氮气温度压力、低压电电压、频率、相数，蒸汽压力、温度等。

步骤20、根据所述设计输入参数进行鼓风机、压缩机辅机润滑油系统设计；所述鼓风机、压缩机辅机润滑油系统设计包括通过流速计算确定管径、通过压降计算确定油泵输出压力、油泵设计、管道设计压力、油过滤器设计、高位油箱设计、蓄能器设计、热力计算、油箱设计、加热器设计、安全阀计算设计。

其中，步骤20中通过流速计算确定管径包括：

首先根据步骤是10所述行业设计标准(即API614 4^TH或API6145^TH)规定的流速范围和润滑油量计算管径，计算公式如下：

其中，d为管径，q为润滑油量，v为润滑油流速；

然后调整与上式d规格相邻的管道通径，对流速进行迭代验算，调整至行业设计标准规定的流速范围内。

其中，步骤20中通过压降计算确定油泵输出压力包括：

确定了产生压降的部件；所述产生压降的部件包括管道、阀门、油冷却器管程、油过滤器芯子及温控阀；

将确定产生压降的部件在运行过程中产生的最大设计压降进行代数和运算，即为油泵出口至润滑油供油口的总压降ΔP；

将步骤10中的润滑油供油压力和总压降ΔP求代数和得油泵最小输出压力；

确定大于所述油泵最小输出压力的压力作为油泵输出压力Pnorm。

其中，步骤20中所述油泵设计包括润滑油泵和事故油泵的设计；

所述润滑油泵设计包括：

所述润滑油泵设计包括：

在所述油泵输出压力P_norm，65±5℃下，根据API614规定对润滑油总油量进行系数调整，从而确定油泵最小输出流量为Q₀；

确定大于且最接近Q₀的油泵型号作为所选取的润滑油泵，根据所述油泵输出压力P_norm确定65±5℃下的输出流量Q₁；

计算安全阀开启状态压力P_PSV，P_PSV＝max[(Pnorm+0.17)，1.1×Pnorm]，并根据所述P_PSV确定润滑油系统最低温度下的输出流量Q₂；

计算100％全开状态的压力P_PSV全开，P_PSV全开＝1.1×P_PSV，并根据所述P_PSV全开确定润滑油系统最低温度下的输出流量Q₃；

根据P_norm系数调整后数值和PPSV全开系数调整后数值取最大值，确定润滑油泵驱动电机的功率PM， PM＝max[Pnorm×N，PPSV全开×N]，其中N系数的取值取决于Pnorm和PPSV全开。例如，Pnorm小于5KW时，N为1.25；Pnorm大于5KW小于10KW时，N为1.2；Pnorm大于10KW小于50KW时，N为1.15；Pnorm大于50KW时，N为1.1。

油泵产品样本中有压力流量Q的数据表和各离散点拟合的曲线图，Q0的值是为了选取Q1，而Q1，Q2，Q3的值可通过数据表或者曲线图用Pnorm、P_PSV、P_PSV全开来获取。

所述事故油泵设计包括：

根据事故油泵的作用，确定其事故状态所需压力P’及油量；所述事故油泵的作用包括事故供油用、清洗汽轮机叶轮用及盘车冷却用；

在所述P’，65±5℃下，根据API614规定对事故油量进行系数调整，从而确定油泵最小输出流量为Q’0；

确定大于且最接近Q’0的油泵型号作为所选取的事故油泵，根据所述油泵输出压力P’确定65±5℃下的输出流量Q’1；

计算安全阀开启状态压P’_PSV＝max[(P′+0.17)，1.1×P′]，并根据所述P’_PSV确定润滑油系统最低温度下的输出流量Q’₂；

计算100％全开状态的压力P’_PSV全开＝1.1×P’_PSV，并根据所述P’_PSV全开确定润滑油系统最低温度下的输出流量Q’₃；

根据P′系数调整后数值和P′PSV系数调整后数值取最大值，确定润滑油泵驱动电机的功率PM’；

PM＝max[P′×N，P′PSV全开×N]，其中，N系数的取值取决于P′和P′PSV。

油泵产品样本中有压力流量Q的数据表和各离散点拟合的曲线 图，Q’0的值是为了选取Q’1，而Q’1，Q’2，Q’3的值可通过数据表或者曲线图用P’norm、P’_PSV、P’_PSV全开来获取。

其中，步骤20中所述管道设计压力包括

根据步骤10中的所述润滑油系统的组成部件，确定油泵为螺杆泵、齿轮泵或者离心泵；

当为螺杆泵或齿轮泵时，管道设计压力Pd＝Pnorm+max(Pnorm×0.2，0.3)；

当为离心泵时，管道设计压力Pd＝Pnorm+0.1。

其中，步骤20中所述油过滤器设计包括润滑油过滤器、控制油过滤器和事故油过滤器的设计；

所述润滑油过滤器设计是确定润滑油过滤器的滤芯数量，所述润滑油过滤器的滤芯数量n_L＝(a×QL/Qf)向上圆整，所述a为负荷量，所述Q_f为滤器滤芯在最大差压状态下的流通量，所述Q_L为所述步骤10中润滑油流量压力中的润滑油总油量；

所述控制油过滤器设计包括确定控制油过滤器的滤芯数量，所述控制油过滤器的滤芯数量n_C＝(a×Q控/Qf)向上圆整，所述a为负荷量，所述Q_f为滤器滤芯在最大差压状态下的流通量，所述Q_控为所述步骤10中润滑油流量压力中的控制油总油量；

所述事故油过滤器包括确定事故油过滤器的滤芯数量，所述事故油过滤器的滤芯数量nE＝(a×QE/Qf)向上圆整，所述a为负荷量，所述Qf为滤器滤芯在最大差压状态下的流通量，所述Q_E为所述步骤10中事故油流量压力中的控制油总油量。

其中，步骤20中所述高位油箱设计包括:

确定事故容积V₁，所述事故容积V₁＝T₁×0.5×Q_L；所述T1为输 入的压缩机惰转时间或项目信息要求的事故供油时间，所述Q_L为润滑油总油量；

确定高位油箱的容积，所述高位油箱的容积大于V1。

其中，步骤20中所述蓄能器设计包括：

确定蓄能器所需冷油最小容积V_min，所述Vmin＝ΔV×(P1/P0)^(1/g)/1-(P1/P2)^(1/g)；

确定蓄能器所需冷油最大容积V_max，所述Vmax＝Vmin×Tmax/Tmin；

确定油容积ΔV，所述ΔV＝4×QL；

所述P₁为润滑油系统系统最低压力，所述P₂为备用泵启动时蓄能器入口压力，所述P₀为有效充气压力，所述g为气体绝热系数，所述T_min为蓄能器预充气体最低温度，所述T_max为润滑油系统运行时介质最高温度；所述Q_L为润滑油总油量；

根据V_max数值向上圆整选择蓄能器工程容积。为了保证精确，利用已选择的蓄能器工程容积对其实际排油量进行迭代运算以进行验证。

其中，步骤20中热力计算是利用捕捉窗口句柄、COM组件句柄技术，可以将软件基础数据(例如，壳程和管程的介质，及介质的进和出的温度和压力，分别的最大设计压降，校核模式中的折流板个数、切割率等结构数据)输出至行业软件HTRI，利用HTRI进行热力计算，并捕捉HTRI的计算结果，从而得出耗水量、冷却水水速、面积余量。

其中，步骤20中油箱设计是根据“高位油箱设计”和“设计输入”中的“设计标准”进行数据调整，首先根据高位油箱容积和设计标准进行容积初步计算。初步计算包括：如果选择API614标准的油站，则初步计算油箱容积Q’＝(T1×0.5+8+1)×Q_L，所述T1为高位油箱事故供油时间，所述Q_L为润滑油总量。如果选择非API614标准的油站，则Q’＝A×Q_L，其中的A可以手动输入。

其次，当“API614容积校核”中的结果未满足API614规定的“油箱自由面积应为正常流量每分钟每升下60平方厘米”(设计标准未选择API614则忽略此步)时，通过润滑油垫油量进行调整，当结果通过了“API614容积校核”且空间率控制在5％～10％时，当前设计为合理，否则需改变油箱设计容积和垫油量进行再一次迭代运算。

其中，步骤20中所述加热器设计包括电加热器设计或蒸汽加热器设计；设计包括确定加热油所需要的热量Qa、侧板与外界交换的热量Qb、加热温差ΔT、电加热器最小功率、对数平均温度ΔTm、单位时间换热量Qc及换热面积S1；

所述Qa＝V4×γ×Cp×ΔT，

所述Qb＝S×Ks×T×ΔT，

所述ΔT＝T2-T1，其中，Cp为润滑油比热，γ为润滑油密度，T为行业设计标准规定的加热时间，T₁为环境最低温度，T₂为最低开车温度，ΔT为加热温差，Ks为油箱侧板与外界热交换系数，S为油箱侧表面积及V4为油箱注油量；

所述电加热器最小功率N_heater＝1.15×(Qa+Qb)/T/1000×γ；

所述对数平均温度ΔTm通过以下公式计算获得：

ΔT1＝T3-T1，

ΔT2＝T3-T2，

ΔTm＝(ΔT1-ΔT2)/ln(ΔT1/ΔT2)，

所述单位时间换热量Qc＝(Qa+Qb)/T，

所述换热面积S₁＝Qc/(ΔTm×K)，

蒸汽加热器蒸汽耗量Qs＝1.25×Qc/K1，

其中，Qc为单位时间换热量，S1换热面积，T3为饱和水蒸汽温度，K1为饱和蒸汽汽化热，K为加热器换热系数。

其中，步骤20中所述安全阀计算设计包括润滑油安全阀设计和事故油安全阀设计；其中，润滑油安全阀设计包括确定安全阀所需流道面积和安全阀排量；

所述安全阀所需流道面积

所述安全阀排量所述γ为润滑油密度，q为，Pdr为额定排放压力，Pb为背压，所述Kd为，Kw为，Kc为，Kv为。

步骤30、将步骤20所确定的设计输出。另外，还可以输出外购件协议、仪控联系单、消耗表/装置表、API614数据表、油站计价单及油站说明书。

参见图2、本发明实施例提供一种用于鼓风机及压缩机辅机的润滑油系统的设计装置，其包括设计参数确定模块10’、设计模块20’ 及设计输出模块30’。

其中，设计参数确定模块10’，确定润滑油系统的设计输入参数；所述设计输入参数包括项目信息、行业设计标准、鼓压风机润滑设备列表、润滑油物性、润滑油流量压力、润滑油供油压力、蓄能器的放置位置、压缩机惰转时间、润滑油系统的组成部件及工程公用条件；所述润滑油系统用于鼓风机及压缩机辅机；所述项目信息包括用户名称、项目地址、项目名称、项目编号及装置名称；

所述行业设计标准包括对于润滑油系统的API614第四版和第五版所订的标准、对于润滑油系统零部件的GB和API标准；所述润滑油系统零部件

所述鼓压风机润滑设备列表包括压缩机推力轴承、压缩机滚动轴承、齿轮箱及增压机；

所述润滑油物性包括粘度、比热及密度；所述所需润滑油流量压力包括润滑油的流量和压力；

所述润滑油系统组成部件选取是确定润滑油系统的部件构成；所述工程公用条件指冷却水、氮气源、低压电等项目成套设计基础条件；

设计模块20’，根据所述设计输入参数进行鼓风机、压缩机辅机润滑油系统设计；所述鼓风机、压缩机辅机润滑油系统设计包括通过流速计算确定管径、通过压降计算确定油泵输出压力、油泵设计、管道设计压力、油过滤器设计、高位油箱设计、蓄能器设计、热力计算、油箱设计、加热器设计、安全阀计算设计。

设计输出模块30’输出设计模块20生成的设计，并还可以输出外购件协议、仪控联系单、消耗表/装置表、API614数据表、油站计价单及油站说明书。

本发明提供的用于鼓风机及压缩机辅机的润滑油系统的设计方 法及装置，实现大型鼓风机、压缩机辅机润滑油系统的设计工作的简化、智能化；输入基础设计方案数据之后，可自动完成润滑油系统各零部件的计算、选型、数据校验、设计摘要输出、外购件技术协议生成、API614数据表自动填写、仪控联系单输出、润滑油系统水电气消耗一览表输出、润滑油系统报价单(技术报价)、润滑油系统说明书等一系列在产品设计过程中需要进行的复杂工作，将复杂的数据计算、方案选择、文档输出等工作进行彻底简化，可以减少设计人员的设计压力，同时减少出错几率，大大提高了设计效率，降低了设计成本。本发明适用于API614标准及非API614标准的润滑油系统设计。