一种船用燃气轮机的润滑油系统的控制方法

技术领域

本申请涉及船用燃气轮机领域，尤其是一种船用燃气轮机的润滑油系统的控制方法。

背景技术

船用燃气轮机是一种高速旋转的动力装置，其在工作时转子高速旋转，会在轴瓦间产生大量的热量，为了给转子提供充足的润滑并带走轴瓦间产生的热量，船用燃气轮机大多配备润滑油系统以供应润滑油。但是当船用燃气轮机处于不同的运行状态下时对润滑油的需求情况是不同的，控制不当会造成轴瓦磨损、滑油进机等故障，影响船用燃气轮机的运行。

发明内容

本申请人针对上述问题及技术需求，提出了一种船用燃气轮机的润滑油系统的控制方法，本申请的技术方案如下：

一种船用燃气轮机的润滑油系统的控制方法，润滑油系统包括电动供油泵和电动回油泵，该控制方法包括：

响应于电动回油泵开启指令，或者确定船用燃气轮机处于起动状态、在空载工况下运行或进入降工况保护状态时，控制电动回油泵打开；

在确定电动回油泵打开的情况下，响应于电动供油泵开启指令，或者确定船用燃气轮机处于起动状态、在空载工况下运行或进入降工况保护状态时，控制电动供油泵打开；

当确定船用燃气轮机切换至运行工况或检测到电动回油泵工作异常时，控制电动供油泵关闭后，控制电动回油泵关闭；

当确定船用燃气轮机处于停机状态时，响应于电动供油泵关闭指令控制电动供油泵关闭，保持电动回油泵持续打开直至响应于电动回油泵关闭指令控制电动回油泵关闭。

其进一步的技术方案为，确定船用燃气轮机处于起动状态的方法包括：

当检测到有效的启动信号而确定船用燃气轮机处于正常启动状态时；或者，当检测到有效的冷吹信号或工艺冷吹信号而确定船用燃气轮机处于冷吹状态时；或者，当检测到有效的油封信号或去油封信号而确定船用燃气轮机处于油封状态时，确定船用燃气轮机处于起动状态。

其进一步的技术方案为，确定船用燃气轮机处于停机状态的方法包括：

当船用燃气轮机在正常启动状态下启动成功后，检测到有效的工作信号，当检测到工作信号从有效切换至无效时，确定船用燃气轮机切换至停机状态；

当船用燃气轮机处于冷吹状态下并检测到冷吹信号或工艺冷吹信号从有效切换至无效时，确定船用燃气轮机切换至停机状态；

当船用燃气轮机处于油封状态下并检测到油封信号或去油封信号从有效切换至无效时，确定船用燃气轮机切换至停机状态。

其进一步的技术方案为，该控制方法还包括：

当检测到有效的工作信号而确定船用燃气轮机在正常启动状态下启动成功，且检测到低压压气机的转速小于空载临界转速时，确定船用燃气轮机在空载工况下运行；

当检测到有效的工作信号且检测到低压压气机的转速达到空载临界转速时，确定船用燃气轮机切换至运行工况。

其进一步的技术方案为，该控制方法还包括：

在船用燃气轮机运行过程中，当检测到有效的进口滑油压力低降工况保护信号时，确定船用燃气轮机进入降工况保护状态，有效的进口滑油压力低降工况保护信号用于指示船用燃气轮机进口滑油压力低于第一压力阈值。

其进一步的技术方案为，该控制方法还包括：

当检测到有效的电动回油管路压力低信号时，确定电动回油泵工作异常，有效的电动回油管路压力低信号用于指示电动回油泵的回油管路的压力低于第二压力阈值。

其进一步的技术方案为，该控制方法还包括：

当确定船用燃气轮机在起动过程中、或运行过程中或切换至停机状态未达到预定循环时长时，不响应电动回油泵关闭指令以及电动供油泵关闭指令。

本申请的有益技术效果是：

本申请公开了一种船用燃气轮机的润滑油系统的控制方法，该控制方法可对电动回油泵和电动供油泵的工作状态进行有效的控制，以满足船用燃气轮机启动过程、低工况、降工况保护等不同情况下的润滑油需求，避免造成轴瓦磨损，还可以在必要时及时关闭电动回油泵和电动供油泵，避免冗余能耗也避免滑油进机等故障，可以满足船用燃气轮机运行对滑油需求，对船用燃气轮机定运行具有重要意义。

附图说明

图1是本申请一个实施例中船用燃气轮机的润滑油系统的结构示意图。

图2是本申请一个实施例的润滑油系统的控制方法的方法流程图。

图3是本申请一个实施例中控制电动回油泵打开的控制逻辑图。

图4是本申请一个实施例中控制电动供油泵打开的控制逻辑图。

图5是本申请一个实施例中确定船用燃气轮机处于停机状态时对润滑油系统的控制逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种船用燃气轮机的润滑油系统的控制方法，该控制方法针对的润滑油系统包括电动供油泵和电动回油泵，请参考图1所示的润滑油系统的管路结构图，除了电动供油泵和电动回油泵之外，润滑油系统通常还包括滑油箱和滑油组件。滑油箱的滑油供油支管通过电动供油泵连通滑油供油管路，滑油供油管路上还连接滑油组件，滑油供油管路连接船用燃气轮机用于供给润滑油。船用燃气轮机连通滑油回油支管，滑油回油支管通过电动回油泵连通滑油回油管路，滑油回油管路上还连接滑油组件，滑油回油管路连通滑油箱。请参考图2，本申请的控制方法包括：

1、当电动回油泵和电动供油泵处于关闭状态下时。

响应于电动回油泵开启指令，或者确定船用燃气轮机处于起动状态、在空载工况下运行或进入降工况保护状态时，控制电动回油泵打开，否则保持电动回油泵关闭。

在确定电动回油泵打开的情况下，响应于电动供油泵开启指令，或者确定船用燃气轮机处于起动状态、在空载工况下运行或进入降工况保护状态时，控制电动供油泵打开；

请参考图3和图4所示的控制逻辑示意图，以确定接收到有效的电动回油泵开启指令时输出高电平1、未接收到电动回油泵开启指令输出低电平0。同样的，以确定接收到有效的电动供油泵开启指令时输出高电平1、未接收到电动供油泵开启指令时输出低电平0。以确定船用燃气轮机处于起动状态、在空载工况下运行或进入降工况保护状态时输出高电平1，否则输出低电平0。

则在图3中，通过或门OR2实现的逻辑可以在确定接收到电动回油泵开启指令，或者确定船用燃气轮机处于起动状态、在空载工况下运行或进入降工况保护状态时，输出高电平1控制电动回油泵打开，否则保持电动供油泵关闭。

同样的请参考图4，以通过或门OR3实现的逻辑可以在确定接收到电动供油泵开启指令，或者确定船用燃气轮机处于起动状态、在空载工况下运行或进入降工况保护状态时输出高电平1，否则输出低电平0。则当确定电动回油泵已打开而输出高电平1时，与门AND1可以相应输出高电平1控制电动供油泵开启，或者与门AND1相应输出低电平0控制电动供油泵保持关闭。而当未确定电动回油泵打开而输出低电平0时，无论OR3输出高电平还是低电平，与门AND1持续输出低电平0控制电动供油泵保持关闭。

在图4的流程图实例中，根据提供给电动回油泵的控制信号来确定电动回油泵的状态，但在实际实现时，一般通过电动回油泵返回的反馈信号来确定电动回油泵的开闭状态。

其中，电动回油泵开启指令和电动供油泵开启指令一般由用户作用于机旁或遥控按钮的动作触发。而船用燃气轮机是否处于起动状态、在空载工况下运行或进入降工况保护状态则是根据船用燃气轮机运行过程中的一些信息来检测确定的。请参考图3和图4，包括：

(1)当检测到有效的启动信号而确定船用燃气轮机处于正常启动状态时。或者，当检测到有效的冷吹信号或工艺冷吹信号而确定船用燃气轮机处于冷吹状态时。或者，当检测到有效的油封信号或去油封信号而确定船用燃气轮机处于油封状态时，确定船用燃气轮机处于起动状态。如图3和图4中，通过或门OR1实现的逻辑可以在确定船用燃气轮机处于正常启动状态或冷吹状态或油封状态时，确定其处于起动状态。

(2)在船用燃气轮机启动成功后会产生有效的工作信号，因此当检测到有效的工作信号而确定船用燃气轮机在正常启动状态下启动成功，且检测到低压压气机的转速Nr小于空载临界转速时，确定船用燃气轮机在空载工况下运行。空载临界转速一般比如为3600r/min。

(3)在船用燃气轮机启动成功并正常运行过程中，当检测到有效的进口滑油压力低降工况保护信号时，确定船用燃气轮机进入降工况保护状态。该有效的进口滑油压力低降工况保护信号用于指示船用燃气轮机进口滑油压力低于第一压力阈值。

当通过上述实施例提供的方法检测确定船用燃气轮机处于起动状态、在空载工况下运行或进入降工况保护状态时，及时打开电动回油泵，并在电动回油泵打开后及时打开电动供油泵，以为船用燃气轮机供应充足的燃油，避免轴瓦磨损，保障船用燃气轮机的正常运行。

2、当电动回油泵和电动供油泵处于打开状态下时。

当确定船用燃气轮机切换至运行工况或检测到电动回油泵工作异常时，控制电动供油泵关闭后，控制电动回油泵关闭。包括：

(1)当检测到有效的工作信号而确定船用燃气轮机在正常启动状态下启动成功，且检测到低压压气机的转速达到空载临界转速时，确定船用燃气轮机切换至运行工况。也即在船用燃气轮机升工况至运行工况下正常运行而无润滑油需求时，及时关闭电动供油泵和电动回油泵。

(2)当检测到有效的电动回油管路压力低信号时，确定电动回油泵工作异常。有效的电动回油管路压力低信号用于指示电动回油泵的回油管路的压力低于第二压力阈值。也即在电动回油泵工作异常时，及时关闭电动供油泵和电动回油泵，避免因电动回油泵工作异常时，电动供油泵仍然持续工作将润滑油送入船用燃气轮机轴承腔内部而产生的运行风险。

另外，当确定船用燃气轮机处于停机状态时，响应于电动供油泵关闭指令控制电动供油泵关闭，保持电动回油泵持续打开直至响应于电动回油泵关闭指令控制电动回油泵关闭。对应于起动状态的三种情况，这里的停机状态也包含如下三种情况，请参考图5：

(1)当船用燃气轮机在正常启动状态下启动成功后，检测到有效的工作信号，当检测到工作信号从有效切换至无效时，确定船用燃气轮机切换至停机状态。

(2)当船用燃气轮机处于冷吹状态下并检测到冷吹信号或工艺冷吹信号从有效切换至无效时，确定船用燃气轮机切换至停机状态。

(3)当船用燃气轮机处于油封状态下并检测到油封信号或去油封信号从有效切换至无效时，确定船用燃气轮机切换至停机状态。

同样的，电动供油泵关闭指令控制电动供油泵关闭也通常由用户作用于机旁或遥控按钮的动作触发，也即当检测到船用燃气轮机处于停机状态且检测到相应的关闭指令时，先关闭电动供油泵，此时电动回油泵继续工作，管路中的滑油抽出送至滑油箱内，电动回油泵继续工作预定时长后，在电动回油泵关闭指令的触发下，控制电动回油泵关闭。

在该实施例中，一般不在切换至停机状态后立即关闭电动供油泵，而是持续循环一定时长，则在检测到船用燃气轮机切换至停机状态并达到预定循环时长后，再响应于电动供油泵关闭指令控制电动供油泵关闭。

则为了保证船用燃气轮机在起动过程中、运行过程中以及刚停机时的润滑油供应，当确定船用燃气轮机在起动过程中、或运行过程中或切换至停机状态未达到预定循环时长时，不响应电动回油泵关闭指令以及电动供油泵关闭指令。

一、在船用燃气轮机启动并正常运行过程中，对润滑油系统的一个控制实例如下：

在船用燃气轮机起动前，完成润滑油系统的准备，用户作用于机旁或遥控按，触发电动回油泵开启指令，则响应于电动回油泵开启指令控制电动回油泵打开。用户作用于机旁或遥控按钮触发电动供油泵开启指令，则此时检测到电动回油泵已经打开，且响应于电动供油泵开启指令，控制电动供油泵打开。

随后由于船用燃气轮机启动成功，因此可以检测到有效的工作信号，且初始状态下检测到低压压气机转速Nr＜3600r/min而确定船用燃气轮机在空载工况下运行，保持电动回油泵和电动供油泵持续工作，且在此过程中，不响应电动回油泵关闭指令以及电动供油泵关闭指令，以保证低工况下的润滑油的供应。

暖机完毕后，船用燃气轮机升工况，当升工况至低压压气机转速Nr≥3600r/min时，确定船用燃气轮机切换至运行工况，此时可以控制控制电动供油泵关闭后，控制电动回油泵关闭。

随后控制船用燃气轮机降工况，当降工况至低压压气机转速再次满足Nr＜3600r/min时，表示再次回到空载工况，由于检测到有效的工作信号且确定满足Nr＜3600r/min，因此再次控制电动回油泵打开。且由于检测到有效的工作信号且确定满足Nr＜3600r/m，同时确定电动回油泵已经打开，再次控制电动供油泵打开。也即当船用燃气轮机回到空载工况时，控制电动回油泵和电动供油泵均打开，满足空载工况下的润滑油需求。

随后控制船用燃气轮机正常停机，此时由于检测到工作信号从有效状态切换为无效状态，可以确定船用燃气轮机处于停机状态，电动供油泵和电动回油泵保持打开继续循环15分钟。在15分钟的预定循环时长后，响应于用户作用于机旁或遥控按钮的动作触发的电动供油泵关闭指令，控制电动供油泵关闭，保持电动回油泵继续工作，管路中的润滑油抽出送至滑油箱。再过几分钟后，响应于用户作用于机旁或遥控按钮的动作触发的电动回油泵关闭指令，控制电动回油泵关闭。该实施例提供的控制过程满足了船用燃气轮机启动、运行和停机各个过程中对润滑油的需求。

二、在船用燃气轮机启动并正常运行过程中，对润滑油系统的另一个控制实例如下：

在船用燃气轮机起动前，完成润滑油系统的准备，用户按下启动按钮，此时由于检测到有效的启动信号，因此控制电动回油泵打开。又由于检测到有效的启动信号且检测到电动回油泵处于打开状态，因此控制电动供油泵打开。

随后由于船用燃气轮机启动成功，因此可以检测到有效的工作信号，且初始状态下检测到低压压气机转速Nr＜3600r/min而确定船用燃气轮机在空载工况下运行，保持电动回油泵和电动供油泵持续工作，且在此过程中，不响应电动回油泵关闭指令以及电动供油泵关闭指令，以保证低工况下的润滑油的供应。

暖机完毕后，船用燃气轮机升工况，当升工况至低压压气机转速Nr≥3600r/min时，确定船用燃气轮机切换至运行工况，此时可以控制控制电动供油泵关闭后，控制电动回油泵关闭。

船用燃气轮机在运行工况下运行一段时间后，检测到有效的进口滑油压力低降工况保护信号，因此确定船用燃气轮机进入降工况保护状态，则控制电动回油泵打开。又由于此时确定船用燃气轮机进入降工况保护状态，且确定电动回油泵已经打开，因此控制电动供油泵打开，该控制实例满足了船用燃气轮机进口滑油压力低降工况保护对滑油量的需求。

三、在船用燃气轮机启动并正常运行过程中，对润滑油系统的另一个控制实例如下：

在船用燃气轮机起动前，完成润滑油系统的准备，用户作用于机旁或遥控按，触发电动回油泵开启指令，则响应于电动回油泵开启指令控制电动回油泵打开。用户作用于机旁或遥控按钮触发电动供油泵开启指令，则此时检测到电动回油泵已经打开，且响应于电动供油泵开启指令，控制电动供油泵打开。

此时润滑油系统开始循环，但突然检测到有效的电动回油管路压力低信号，确定电动回油泵工作异常，则控制电动供油泵关闭，避免了电动供油泵在电动回油泵工作异常时持续工作将滑油送入燃机轴承腔内部而产生的风险。

四、在一个控制实例中，在船用燃气轮机冷吹过程中，对润滑油系统的控制方法如下：

船用燃气轮机完成各项备车工作，操作人员按下冷吹按钮。此时检测到有效的冷吹信号或工艺冷吹信号，则自动控制电动回油泵打开。又由于检测到有效的冷吹信号或工艺冷吹信号，且检测到电动回油泵打开，则控制电动供油泵打开。

在检测到冷吹信号或工艺冷吹信号从有效状态切换为无效状态时，可以确定船用燃气轮机结束冷吹过程并处于停机状态，电动供油泵和电动回油泵保持打开继续循环15分钟。在15分钟的预定循环时长后，响应于用户作用于机旁或遥控按钮的动作触发的电动供油泵关闭指令，控制电动供油泵关闭，保持电动回油泵继续工作，管路中的润滑油抽出送至滑油箱。再过几分钟后，响应于用户作用于机旁或遥控按钮的动作触发的电动回油泵关闭指令，控制电动回油泵关闭。该实施例提供的控制过程满足了船用燃气轮机在冷吹过程中对润滑油的需求。

船用燃气轮机油封过程中对润滑油系统的控制方法与上述冷吹过程中类似，不再另举实例详细说明。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本申请不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本申请的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本申请的保护范围之内。