一种水电厂轴瓦温度保护装置及方法

技术领域

本发明涉及水电厂轴瓦温度保护，特别是涉及一种水电厂轴瓦温度保护装置及方法。

背景技术

目前水电行业发展迅速，水电机组装机容量持续提升。在水力发电的机组中，稳定轴瓦温度对水轮机在工作状态下的安全运行起着重要的作用，若轴瓦温度过高，会造成烧瓦事故导致机组停机甚至发生安全事故，因此，监控轴瓦温度、及时发现轴瓦温度异常并进行调整显得至关重要。

现有技术中，推力轴承采用透平油进行润滑和散热，通常在工作面和非工作面均设置回油孔，将轴瓦所产生的热量通过热传递方式传递给透平油，经外循环系统冷却器冷却之后再次输送至轴承内部，完成热量交换；然而在实际工况下，由于不均衡承载、紊流和惯性力的影响，推力轴承的内部热分布要复杂的多，单一的回油孔温度不能反映内部轴瓦的真实情况。公开专利CN105552836 A公开了的水电厂轴瓦温度保护方法，在每一个轴瓦上均安装有一个温度检测装置，处理器接收每个温度检测装置检测的温度信号并判断温度信号是否高于事故停机温度设定值，并基于判断发出停机信号；上述方法仅记载了对轴瓦温度的监测，没有考虑如何对轴瓦温度进行调整。

针对上述问题，亟需一种对轴瓦温度进行监测并实施调整的装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水电厂轴瓦温度保护装置及方法。

第一方面，本发明提供水电厂轴瓦温度保护装置，所述装置包括：

透平油循环模块、冷却水循环模块以及参数控制模块。

所述透平油循环模块包括至少一组透平油循环管路、管压控制器和N个轴瓦温度传感器，N为轴瓦的个数。

所述轴瓦温度传感器设置在轴瓦工作面上，用于监测每块轴瓦的实时温度。

所述透平油循环管路连接轴瓦的进油口和出油口，在所述出油口还设置有出油口温度传感器，用于监测出油口的温度。

所述冷却水循环模块用于对透平油循环管路中的透平油进行冷却降温，所述冷却水循环模块包括水循环管路和水压控制器。

所述参数控制模块用于根据预设控制模型调整透平油管路的压力值和冷却水流速。

进一步地，所述水循环管路包绕在所述透平油循环管路上，所述预设控制模型通过所述管压控制器和所述水压控制器调整透平油管路的压力值和冷却水流速。

进一步地，当所述轴瓦温度超出第一预设阈值时，检测此时的供油温度和出油口温度，利用管压控制器调整透平油循环管路压力直至所述轴瓦温度降到第一预设阈值内。

进一步地，若透平油循环管路压力已增大到安全上限，所述轴瓦温度仍超出第一预设阈值，则利用水压控制器则增大所述冷却水流速。

进一步地，当所述冷却水流速达到最大值，所述轴瓦温度仍超出第一预设阈值，启动停机程序。

进一步地，所述第一预设阈值设置为55-65℃之间。

进一步地，所述轴瓦温度传感器采用光纤测温传感器。

第二方面，本发明提供一种基于第一方面所述的水电厂轴瓦温度保护装置的水电厂轴瓦温度保护方法，所述方法包括：

步骤1：设置水电厂轴瓦温度保护装置的初始参数；所述参数包括：初始供油温度T

步骤2：实时监测轴瓦温度T，当所述轴瓦温度T超出第一预设阈值时，检测此时的供油温度T

步骤3：根据预设控制模型调整透平油循环管路压力直至所述轴瓦温度降到第一预设阈值内。

步骤4：若透平油循环管路压力已增大到安全上限，所述轴瓦温度仍超出第一预设阈值，增大所述冷却水流速。

步骤5：当所述冷却水流速达到最大值，所述轴瓦温度仍超出第一预设阈值，启动停机程序。

进一步地，所述步骤3中，预设控制模型的计算方法为包括：

热油携带导致轴瓦的入油口的实际温度大于供油温度，因此，根据供油温度T

式中，K为热油携带因子，取0.5-0.9之间。

根据入油口的实际温度T

Q

计算透平油需要带出的热量Q

Q

根据实际热量Q

式中，β为透平油热传导系数，γ为轴瓦热交换系数，μ为透平油的黏度系数。

进一步地，所述增大所述冷却水流速的方法为：

式中，δ为常数，取值1.2-1.5之间。

进一步地，预设控制模型还包括：实时监测所述N个轴瓦温度传感器的温度数值，计算其温度的最大值T

当所述差值ΔT大于等于10℃时，启动停机程序。

进一步地，所述透平油循环管路压力的安全上限为0.6MPa。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

本发明的装置和方法通过实时监测轴瓦温度，通过调整透平油循环管路压力或冷却水流速来达到控制轴瓦工作温度，延长轴瓦使用寿命的目的；采用监测轴瓦温度和出油口温度相结合的方法，制定温度保护策略，提高了对轴瓦温度保护的可靠性。

附图说明

图1为本发明的一种水电厂轴瓦温度保护装置组成示意图。

图2为本发明的一种水电厂轴瓦温度保护方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种水电厂轴瓦温度保护装置组成示意图，该水电厂轴瓦温度保护装置包括：

透平油循环模块、冷却水循环模块以及参数控制模块。

透平油循环模块包括至少一组透平油循环管路、管压控制器和N个轴瓦温度传感器，N为轴瓦的个数；轴瓦温度传感器设置在轴瓦工作面上，用于监测每块轴瓦的实时温度；透平油循环管路连接轴瓦的进油口和出油口，在出油口还设置有出油口温度传感器，用于监测出油口的温度；冷却水循环模块用于对透平油循环管路中的透平油进行冷却降温，冷却水循环模块包括水循环管路和水压控制器；参数控制模块用于根据预设控制模型调整透平油管路的压力值和冷却水流速。

需要说明的是，大型推力轴承运转工作时，影响轴瓦正常工作的因素很多，包括：润滑油的黏度，润滑剂的流动状态，瓦块的弹变形和热变形，热油携带，热交换，不均衡承载，表面粗糙度和平面度，紊流和惯性力等，这些因素对轴瓦的温度都会产生影响，造成轴瓦工作面温度场的不均匀分布，因此，传统方法通过传感器直接监测轴瓦温度不能很好的获得轴瓦工作的真实情况，本发明的装置中，即设置了出油口温度传感器，又设置了轴瓦温度传感器，其中轴瓦温度传感器设置在轴瓦工作面上，优选光纤温度传感器。

光纤材料具备绝缘、耐腐蚀等优点，能抵抗电磁场的干扰，对被测物内部的温度进行测量。光纤测温传感器灵敏度高、体积小，能够灵活的进行布设。

水循环管路包绕在透平油循环管路上，预设控制模型通过管压控制器和水压控制器调整透平油管路的压力值和冷却水流速。

当轴瓦温度超出第一预设阈值时，检测此时的供油温度和出油口温度，利用管压控制器调整透平油循环管路压力直至若轴瓦温度降到第一预设阈值内。

若透平油循环管路压力已增大到安全上限，轴瓦温度仍超出第一预设阈值，则利用水压控制器则增大冷却水流速。

当冷却水流速达到最大值，轴瓦温度仍超出第一预设阈值，启动停机程序。

第一预设阈值设置为55-65℃之间。

实施例2

本实施例提供一种水电厂轴瓦温度保护方法，该方法基于实施例1所述的装置，如图2所示，所述方法包括：

步骤1：设置水电厂轴瓦温度保护装置的初始参数；所述参数包括：初始供油温度T

步骤2：实时监测轴瓦温度T，当所述轴瓦温度T超出第一预设阈值时，检测此时的供油温度T

步骤3：根据预设控制模型调整透平油循环管路压力直至所述轴瓦温度降到第一预设阈值内。

热油携带导致轴瓦的入油口的实际温度大于供油温度，因此，根据供油温度T

式中，K为热油携带因子，取0.5-0.9之间。

根据入油口的实际温度T

Q

计算透平油需要带出的热量Q

Q

根据实际热量Q1和需要带出的热量Q

式中，β为透平油热传导系数，γ为轴瓦热交换系数，μ为透平油的黏度系数。

步骤4：若透平油循环管路压力已增大到安全上限，所述轴瓦温度仍超出第一预设阈值，增大所述冷却水流速。

所述增大所述冷却水流速的方法为：

式中，δ为常数，取值1.2-1.5之间。

步骤5：当所述冷却水流速达到最大值，所述轴瓦温度仍超出第一预设阈值，启动停机程序。

预设控制模型还包括：实时监测所述N个轴瓦温度传感器的温度数值，计算其温度的最大值T

需要说明的是，轴瓦在工作状态时，其各个轴瓦的工作面温度最好是保持一致的，然而由于制造工艺和不均匀磨损，导致轴瓦之间的温度往往又偏差，在实际经验中，偏差值最好应控制在6℃之内。

当所述差值ΔT大于等于10℃时，启动停机程序。

透平油循环管路压力的安全上限是基于油循环管路的材料确定的，一般的透平油循环管路压力保持在0.2MPa-0.6MPa之间，我们取安全上限为0.6MPa。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。