可在线监测与调整负压值的给水泵汽轮机排烟系统及方法

技术领域

本发明涉及汽轮机发电机组润滑技术领域，更具体地，涉及可在线监测与调整负压值的给水泵汽轮机排烟系统及方法。

背景技术

随着电厂智能化水平的不断提升，对相关设备的自动化水平要求也越来越高。现有技术中，传统给水泵汽轮机润滑油系统里，在排烟气方面，一般都是在油箱上加装一块负压表来监测润滑油箱的负压值。但是，此种方法一方面无法控制润滑油箱内的负压值，在压力值发生异常时，无法避免出现回油不畅的情况发生。另一方面也无法控制前轴承箱内的负压值。前轴承箱内的负压值非常关键，如果过低，会导致回油不畅，使轴承温度升高同时也会导致轴承箱漏油；如果负压值过高，会导致轴承箱内形成较大负压，会将机组泄漏的蒸汽和周围环境中的杂质吸入轴承室，蒸汽与杂质进入轴承箱后会随回油进入润滑油系统，污染润滑油。

随着国内外高端制造业的不断发展，对于制造企业而言，传统产品已不能满足现代智能化电厂的新需求，迫切要求其要不断提高其产品的智能化与自动化，要提高设备的安全性工作效率、智能化管理水平。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种可在线监测与调整负压值的给水泵汽轮机排烟系统及方法，实现给水泵汽轮机润滑油系统排烟与相关设备负压的在线监测与调整保持，以保证润滑油循环顺畅。

本发明采用如下的技术方案。

可在线监测与调整负压值的给水泵汽轮机排烟系统，包括前轴承箱、润滑油箱，其中，前轴承箱通过前轴承箱排烟管道进行排烟，润滑油箱通过润滑油箱排烟管道进行排烟。

排烟系统包括：第一压力变送器、第二压力变送器、第一流量调节阀、第二流量调节阀；其中，第一压力变送器安装在前轴承箱的顶部，第二压力变送器安装在润滑油箱的顶部，第一流量调节阀安装在前轴承箱排烟管道上，并且靠近前轴承箱，第二流量调节阀安装在润滑油箱排烟管道上，并且靠近润滑油箱；

排烟系统包括冗余配置的第一变频排烟风机和第二变频排烟风机；其中，第一变频排烟风机所在支路经由第一电动截止阀、第二变频排烟风机所在支路经由第二电动截止阀，分别与前轴承箱排烟管道的远离前轴承箱端连接；第一变频排烟风机所在支路和第二变频排烟风机所在支路均与润滑油箱排烟管道的远离润滑油箱端连接。

利用第一压力变送器对前轴承箱实际负压值进行实时监测，同时利用第二压力变送器对润滑油箱实际负压值进行实时监测。

计算前轴承箱实际负压值与前轴承箱最佳负压值的第一负压差值，根据第一负压差值控制第一流量调节阀和处于工作状态的变频排烟风机，使得第一负压差值为0；计算润滑油箱实际负压值与润滑油箱最佳负压值的第二负压差值，根据第二负压差值控制第二流量调节阀和处于工作状态的变频排烟风机，使得第二负压差值为0。

优选地，前轴承箱最佳负压值，是在固定工况下，由前轴承箱回油量、前轴承箱油挡最大进气量计算得到；其中，前轴承箱油挡最大进气量包括对外界蒸汽的吸入量和周围环境中杂质的吸入量。

润滑油箱最佳负压值，是在固定工况下，由润滑油箱回油量、润滑油箱排烟量计算得到；其中，固定工况包括机组负荷固定不变、润滑油箱液位固定不变。

优选地，第一压力变送器和第二压力变送器均为电容式设备，将感应采集到的压力值转变成标准电信号，传输到机组MEH系统。

第一流量调节阀和第二流量调节阀均为电动对开多叶型，叶片开启度由电机进行控制；其中，第一流量调节阀和第二流量调节阀均通过内置的流量计采集管道内介质流量的实时变化量，经智能PID调节器将实时变化量转换为直流4～20mA的标准控制信号来控制叶片开启度。

进一步，第一流量调节阀和第二流量调节阀的叶片开启度必须大于等于开启度的下限值，开启度的下限值设定为叶片全开量程的1/3。

第一变频排烟风机和第二变频排烟风机与排烟管道均为法兰连接。

第一变频排烟风机、第一电动截止阀组成的第一回路，与第二变频排烟风机、第二电动截止阀组成的第二回路，构成一用一备两个回路。

排烟系统还包括：油气分离器、分离油回收管道；油气分离器安装在前轴承箱排烟管道上，并且靠近润滑油箱；前轴承箱内烟气经由前轴承箱排烟管道时，通过油气分离器使得烟气中含有的润滑油进入分离油回收管道，并经由分离油回收管道进入润滑油箱内。

可在线监测与调整负压值的给水泵汽轮机排烟方法包括：

步骤1，设置第一流量调节阀和第二流量调节阀的叶片开启度为1，且处于工作状态的变频排烟风机采用定功率运行方式，此时，利用第一压力变送器对前轴承箱实际负压值进行实时监测，同时利用第二压力变送器对润滑油箱实际负压值进行实时监测；

步骤2，在机组负荷固定不变、润滑油箱液位固定不变的情况下，分别计算前轴承箱最佳负压值和润滑油箱最佳负压值；

步骤3，比较前轴承箱的实际负压值与最佳负压值、润滑油箱的实际负压值与最佳负压值，根据比较结果进行以下操作：

步骤3.1，若前轴承箱的实际负压值大于最佳负压值、润滑油箱的实际负压值大于最佳负压值，则减小处于工作状态的变频排烟风机的功率，使得润滑油箱的实际负压值等于最佳负压值，然后调小第一流量调节阀的叶片开启度，使得前轴承箱的实际负压值等于最佳负压值；

步骤3.2，若前轴承箱的实际负压值小于最佳负压值、润滑油箱的实际负压值小于最佳负压值，则增大处于工作状态的变频排烟风机的功率，使得润滑油箱的实际负压值等于最佳负压值，然后调小第一流量调节阀的叶片开启度，使得前轴承箱的实际负压值等于最佳负压值；

步骤3.3，若前轴承箱的实际负压值小于最佳负压值、润滑油箱的实际负压值大于最佳负压值，则增大处于工作状态的变频排烟风机的功率，使得前轴承箱的实际负压值等于最佳负压值；然后调小第二流量调节阀的叶片开启度，使得润滑油箱的实际负压值等于最佳负压值；

步骤3.4，若前轴承箱的实际负压值大于最佳负压值、润滑油箱的实际负压值小于最佳负压值，则增大处于工作状态的变频排烟风机的功率，使得润滑油箱的实际负压值等于最佳负压值；然后调小第一流量调节阀的叶片开启度，使得前轴承箱的实际负压值等于最佳负压值；

步骤3.5，若前轴承箱的实际负压值等于最佳负压值、润滑油箱的实际负压值大于最佳负压值，则调小第二流量调节阀的叶片开启度，使得润滑油箱实际负压值等于最佳负压值；

步骤3.6，若前轴承箱的实际负压值大于最佳负压值、润滑油箱的实际负压值等于最佳负压值，则调小第一流量调节阀的叶片开启度，使得前轴承箱的实际负压值等于最佳负压值。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，通过润滑油箱液位变化、前轴承箱油挡最大进气量等参数计算润滑油箱与前轴承箱最佳负压值，并通过压力变送器对实际负压值进行实时监测，通过电动流量调节阀与变频排烟风机使得系统设定负压值与实际测得负压值保持一致，从而达到可在线监测与调整负压值的目的，避免由于负压值过大或者过小引起的润滑油箱回油不畅、前轴承箱进水和杂质以及漏油等事故的发生。

前轴承箱内产生烟气，设置有前轴承箱排烟管道与压力变送器；润滑油箱内装有汽轮机用润滑油；电动流量调节阀可实时调节管道内烟气流量进而调节负压值；油气分离器可将前轴承箱排烟中分离出来的润滑油回收到润滑油箱；变频排烟风机可进行变频调速来调整风量与风压，并通过与电动流量调节阀共同使用来使得前轴承箱与润滑油箱始终保持在某一固定负压值；电动截止阀可以在线切换路，保证在一路排烟风机发生故障时，另一路可以在线打开与工作。

附图说明

图1为本发明可在线监测与调整负压值的给水泵汽轮机排烟系统的结构示意图；

附图标记：

1：前轴承箱；2：润滑油箱；

3a：第一压力变送器；3b：第二压力变送器；

4a：第一电动流量调节阀；4b：第二电动流量调节阀；

5：油气分离器；

6a：第一电动截止阀；6b：第二电动截止阀；

7a：第一变频排烟风机；7b：第二变频排烟风机；

8：前轴承箱排烟管道；9：分离油回收管道；10：润滑油箱排烟管道。

图2为本发明可在线监测与调整负压值的给水泵汽轮机排烟方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

如图1，可在线监测与调整负压值的给水泵汽轮机排烟系统，包括前轴承箱1、润滑油箱2，其中，前轴承箱1通过前轴承箱排烟管道8进行排烟，润滑油箱2通过润滑油箱排烟管道10进行排烟。

排烟系统包括：第一压力变送器3a、第二压力变送器3b、第一流量调节阀4a、第二流量调节阀4b；其中，第一压力变送器3a安装在前轴承箱1的顶部，第二压力变送器3b安装在润滑油箱2的顶部，第一流量调节阀4a安装在前轴承箱排烟管道8上，并且靠近前轴承箱1，第二流量调节阀4b安装在润滑油箱排烟管道10上，并且靠近润滑油箱2。

排烟系统包括冗余配置的第一变频排烟风机7a和第二变频排烟风机7b；其中，第一变频排烟风机7a所在支路经由第一电动截止阀6a、第二变频排烟风机7b所在支路经由第二电动截止阀6b，分别与前轴承箱排烟管道8的远离前轴承箱端连接；第一变频排烟风机7a所在支路和第二变频排烟风机7b所在支路均与润滑油箱排烟管道10的远离润滑油箱端连接。

本优选实施例中，第一变频排烟风机7a和第二变频排烟风机7b与排烟管道均为法兰连接，方便拆卸、检修、更换滤网等，排烟风机出口与现场现有油气分离设施、排污、集污设施相连。

第一变频排烟风机7a、第一电动截止阀6a组成的第一回路，与第二变频排烟风机7b、第二电动截止阀6b组成的第二回路，构成一用一备两个回路。当其中一路发生故障时，可自动或者人工切换到另外一路。

传统排烟风机是通过调节入口挡板或阀门开度来调节流量，由于风机挡板运行时间长、故障率高、调节延迟，加之挡板节流产生压力损失、增加管网损耗，消耗大量能源。本优选实施例中，采用变频排烟风机时，可以通过改变电源频率来调节电动机转速，进而直接调节排烟流量。

排烟系统通过润滑油箱液位变化、前轴承箱油挡最大进气量计算润滑油箱与前轴承箱的最佳负压值；利用第一压力变送器对前轴承箱实际负压值进行实时监测，同时利用第二压力变送器对润滑油箱实际负压值进行实时监测。并且，通过使用第一压力变送器和第二压力变送器，不仅能够就地显示前轴承箱和润滑油箱的负压值，而且还能够实现信号远传，从而实现负压值的在线监测。本优选实施例中，第一压力变送器3a和第二压力变送器3b均为电容式设备，将感应采集到的压力值转变成标准电信号，传输到机组MEH系统。

计算前轴承箱实际负压值与前轴承箱最佳负压值的第一负压差值，根据第一负压差值控制第一流量调节阀和处于工作状态的变频排烟风机，使得第一负压差值为0。

计算润滑油箱实际负压值与润滑油箱最佳负压值的第二负压差值，根据第二负压差值控制第二流量调节阀和处于工作状态的变频排烟风机，使得第二负压差值为0。

在暖通领域，一般给水泵汽轮机油箱负压值是根据相关标准及经验确定，利用某一箱体排风口排烟风机参数及进风口、排风口尺寸等多项现场检测数据来确定的；在本发明中，由于除润滑油箱液位变化、前轴承箱油挡最大进气量因素外，还存在一些结构缝隙，汽轮机负荷等其他小的影响因素，所以一般现场运行人员更多的是通过在某一固定负荷条件下，例如此时机组负荷不变、油箱液位不变等，来观察润滑油箱回油及排烟情况以及前轴承箱回油及油挡处对外界蒸汽和周围环境中杂质的吸入情况来确定最佳负压值，并且可以根据情况进行定期更新。

前轴承箱最佳负压值，是在固定工况下，由前轴承箱回油量、前轴承箱油挡最大进气量计算得到；其中，前轴承箱油挡最大进气量包括对外界蒸汽的吸入量和周围环境中杂质的吸入量。

润滑油箱最佳负压值，是在固定工况下，由润滑油箱回油量、润滑油箱排烟量计算得到；其中，固定工况包括机组负荷固定不变、润滑油箱液位固定不变。

前轴承箱最佳负压值与润滑油箱最佳负压值不是相同值，由于在实际运行中，前轴承箱与润滑油箱不是连通的，且前轴承箱和润滑油箱保持负压的作用有一定区别，前轴承箱保持负压是为了回油通畅且防止前轴承箱内润滑油通过前油档外流，但是如果负压值过高，也会将机组泄漏的蒸汽和周围环境中的杂质吸入前轴承箱污染润滑油；而润滑油箱保持负压主要是为了防止回油不畅和将产生的油烟通过排烟风机排出。

当前轴承箱油档间隙较大时，容易向外漏油，此时前轴承箱需要较大负压；当润滑油箱液位处于最低位，此时为了顺利排烟，润滑油箱也需较大负压；当前轴承箱油档间隙较小时，不容易向外漏油，此时前轴承箱需要较小负压；当润滑油箱液位处于最高位，此时较小负压即可保证润滑油箱顺利排烟。

因此，前轴承箱所需最佳负压值较小；润滑油箱所需最佳负压值较大。

本优选实施例中，第一流量调节阀4a和第二流量调节阀4b均为电动对开多叶型，叶片开启度由电机进行控制。

本优选实施例中，对于对开多叶型电动流量调节阀采用自反馈系统进行控制，即，第一流量调节阀和第二流量调节阀均通过内置的流量计采集管道内介质流量的实时变化量，经智能PID调节器将实时变化量转换为直流4～20mA的标准控制信号来控制叶片开启度；由于通过实时、自动的PID调节和控制，改变管道内介质的流量，使得被控工艺参数保持在给定值。

由于整个排烟系统需要首先满足排油烟功能，所以在实际控制中，第一流量调节阀和第二流量调节阀的叶片开启度必须大于等于开启度的下限值，为了保证测量及控制精度，开启度的下限值设定为叶片全开量程的1/3。

排烟系统还包括：油气分离器5、分离油回收管道9；油气分离器5安装在前轴承箱排烟管道8上，并且靠近润滑油箱2。

前轴承箱1内烟气经由前轴承箱排烟管道8时，通过油气分离器5使得烟气中含有的润滑油进入分离油回收管道9，并经由分离油回收管道9进入润滑油箱2内。

在本实施例中，油气分离器5可将前轴承箱1排烟中含有的大颗粒油通过分离油回收管道9进行回收。

如图2，可在线监测与调整负压值的给水泵汽轮机排烟方法包括：

步骤1，设置第一流量调节阀和第二流量调节阀的叶片开启度为1，且处于工作状态的变频排烟风机采用定功率运行方式，此时，利用第一压力变送器对前轴承箱实际负压值进行实时监测，同时利用第二压力变送器对润滑油箱实际负压值进行实时监测。

进一步，由于转子的运动，其与油档之间的间隙是不断变化的，即相当于前轴承箱的进气量不断变化，其负压值也是不断变化的；与此同时，润滑油箱液位是不断变化的，其负压值也是不断变化的。先将第一流量调节阀4a与第二流量调节阀4b全开，且变频排烟风机处于某一固定功率，此时将压力变送器测得的前轴承箱与润滑油箱实际负压与两者的最佳负压值相比较。

步骤2，在机组负荷固定不变、润滑油箱液位固定不变的情况下，分别计算由前轴承箱最佳负压值和润滑油箱最佳负压值；

步骤3，比较前轴承箱的实际负压值与最佳负压值、润滑油箱的实际负压值与最佳负压值，根据比较结果进行以下操作：

步骤3.1，若前轴承箱的实际负压值大于最佳负压值、润滑油箱的实际负压值大于最佳负压值，则减小处于工作状态的变频排烟风机的功率，使得润滑油箱的实际负压值等于最佳负压值，然后调小第一流量调节阀的叶片开启度，使得前轴承箱的实际负压值等于最佳负压值；

步骤3.2，若前轴承箱的实际负压值小于最佳负压值、润滑油箱的实际负压值小于最佳负压值，则增大处于工作状态的变频排烟风机的功率，使得润滑油箱的实际负压值等于最佳负压值，然后调小第一流量调节阀的叶片开启度，使得前轴承箱的实际负压值等于最佳负压值；

步骤3.3，若前轴承箱的实际负压值小于最佳负压值、润滑油箱的实际负压值大于最佳负压值，则增大处于工作状态的变频排烟风机的功率，使得前轴承箱的实际负压值等于最佳负压值；然后调小第二流量调节阀的叶片开启度，使得润滑油箱的实际负压值等于最佳负压值；

步骤3.4，若前轴承箱的实际负压值大于最佳负压值、润滑油箱的实际负压值小于最佳负压值，则增大处于工作状态的变频排烟风机的功率，使得润滑油箱的实际负压值等于最佳负压值；然后调小第一流量调节阀的叶片开启度，使得前轴承箱的实际负压值等于最佳负压值；

步骤3.5，若前轴承箱的实际负压值等于最佳负压值、润滑油箱的实际负压值大于最佳负压值，则调小第二流量调节阀的叶片开启度，使得润滑油箱实际负压值等于最佳负压值；

步骤3.6，若前轴承箱的实际负压值大于最佳负压值、润滑油箱的实际负压值等于最佳负压值，则调小第一流量调节阀的叶片开启度，使得前轴承箱的实际负压值等于最佳负压值。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，通过润滑油箱液位变化、前轴承箱油挡最大进气量等参数计算润滑油箱与前轴承箱最佳负压值，并通过压力变送器对实际负压值进行实时监测，通过电动流量调节阀与变频排烟风机使得系统设定负压值与实际测得负压值保持一致，从而达到可在线监测与调整负压值的目的，避免由于负压值过大或者过小引起的润滑油箱回油不畅、前轴承箱进水和杂质以及漏油等事故的发生。

前轴承箱内产生烟气，设置有前轴承箱排烟管道与压力变送器；润滑油箱内装有汽轮机用润滑油；电动流量调节阀可实时调节管道内烟气流量进而调节负压值；油气分离器可将前轴承箱排烟中分离出来的润滑油回收到润滑油箱；变频排烟风机可进行变频调速来调整风量与风压，并通过与电动流量调节阀共同使用来使得前轴承箱与润滑油箱始终保持在某一固定负压值；电动截止阀可以在线切换路，保证在一路排烟风机发生故障时，另一路可以在线打开与工作。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。