Система регулирования для регулировки температуры масла для подшипников в целях минимизации вибраций ротора - RU2738983C1

Чертежи

Описание

Данное изобретение касается системы регулирования для уменьшения вибраций ротора, в частности, их нестабильности в цепи валов, в частности, в турбинном агрегате.

В подшипнике генератора (и других подшипниках в турбинном агрегате) используется смазочное масло, чтобы обеспечить вращение вращающихся компонентов в значительной степени с низким уровнем потерь. Смазочное масло для подшипников подается через трехходовой смесительный клапан 1 к подшипнику. В этот смесительный клапан смазочное масло течет из масляного охладителя 3, и смазочное масло из байпаса течет к этому масляному охладителю. Суть этого смесительного клапана заключается в том, чтобы в нормальном режиме достичь контрольной температуры, например, 46°C. Как только охлаждающая способность перестанет быть достаточной для имеющихся условий окружающей среды, чтобы гарантировать эту температуру, устанавливаются более высокие температуры. В частности, в жарких условиях это состояние достигается часто, так что подшипники рассчитываются на максимальную устанавливающуюся температуру. В настоящее время часто требуется максимальная температура в 55°C. Следствием этого является то, что температура во время работы может колебаться между 46°C и 55°C. Проблема, возникающая при этом, состоит в том, что из-за колебаний температуры масло для подшипников имеет различные значения вязкости. Вязкость сильно зависит от температуры, см. Фиг.1.

Изменение вязкости влечет за собой изменение жесткости и демпфирующих свойств масляной пленки, а тем самым и динамических свойств (собственных частот и постоянных затухания) цепи валов. Эта нестабильность динамических свойств в настоящее время не учитывается в динамических расчетах ротора. Из-за этого возникали бы значительные избыточные расходы в машиностроении и повышенные производственные затраты, так как вместо отдельных собственных частот и постоянных затухания потребовалось бы учитывать в расчетах диапазоны постоянных затухания собственных частот и диапазоны постоянных затухания. Это поясняется на Фиг.2, например, с отсылкой к режиму исследуемой одновальной цепи. Собственная частота этого режима меняется в области температуры подачи смазочного масла на 1,4 Гц, а постоянная затухания D на 0,9%. Это отражает ротодинамически релевантную нестабильность в динамическом поведении системы, которая может вести к повышенным вибрациям. В свете повышенных требований со стороны пользователей оборудования к вибрационным характеристикам, гарантируемым производителем (Original Equipment Manufacturer, OEM), стремятся к ограничению вибраций.

В основе данного изобретения лежит проблема уменьшения нестабильности динамических свойств, в частности, собственных частот и постоянных затухания цепи валов.

Эта проблема решается посредством системы регулирования с признаками независимого пункта 1 формулы изобретения.

Данное изобретение предусматривает применение активного регулирования, которое устанавливает температуру масла для подшипников с помощью байпасного клапана таким образом, чтобы вибрации ротора были минимальными.

Измеряют температуру подшипника 6 и вибрации вала. Эти данные оцениваются, и с использованием алгоритма вычисляется оптимальная температура 8 масла для подшипников с целью минимизации вибраций. Эта температура устанавливается с помощью установочного клапана (байпас) и масляного охладителя.

Такое регулирование должно получать информацию о рабочих режимах и путем сопоставления с сохраненными данными для этих же рабочих точек управлять с прогнозированием и самообучением. Тем самым, становится возможным раннее затухание и компенсируется инерционность системы (время регулирования клапана).

Температура подачи смазочного масла для подшипников в нормальном режиме регулируется таким образом, чтобы всегда имели место одни и те же динамические свойства цепи валов. Это, как правило, действует положительно на вибрационное состояние. Упомянутые вначале колебания собственных частот и затуханий ограничиваются. В рассмотренном выше случае это означает, что - не говоря уже о неопределенностях при расчетах и нестабильностях - в нормальном режиме всегда присутствует динамическое поведение ротора, рассчитанное для максимальной температуры подачи смазочного масла для подшипника. Таким образом, цепь валов на этапе проектирования может быть точно оптимизирована на состояние, которое будет иметь место позднее. Благодаря получающемуся в результате улучшению вибрационного состояния создается конкурентное преимущество.

Предпочтительные модификации данного изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.

Ниже изобретение будет разъяснено подробнее как пример осуществления в необходимом для понимания объеме с привлечением чертежей. При этом на чертежах показано следующее.

Фиг.1 температурная зависимость динамической вязкости η для типичных классов вязкости,

Фиг.2 динамическое поведение одновальной установки для различных температур подачи смазочного масла, и

Фиг.3 реализующий данное изобретение терморегулируемый контур смазочного масла.

На этих фигурах одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

На Фиг.1 показано графическое представление уравнения динамической вязкости после коррозии для классов вязкости ISOVG 32 (нижняя линия) и ISOVG 46 (верхняя линия).

На Фиг.2 показано достигнутое динамическое поведение одновальной установки со смазочным маслом класса вязкости ISOVG 32, на левом изображении при температуре подачи смазочного масла 46°C, а на правом изображении при температуре подачи смазочного масла 55°C.

Представленный на Фиг.3 масляный контур включает в себя подшипник 6, емкость 4 с маслом для подшипников, насос 5, масляный охладитель 3, байпас, имеющий клапан 2, для масляного охладителя, и смесительный клапан 1, который сводит вместе выход масляного охладителя и байпас. Температура подшипника 6, служащего источником тепла, измеряется посредством температурного датчика 7.

Температура 8 масла, подаваемого в подшипник, регулируется с помощью клапана 2.

Масло, подаваемое в подшипник, устанавливается на уровень температуры 8, которая в качестве выходной величины сохранена в таблице соответствий для минимизированных вибраций ротора и измеренной температуры подшипника как входной величины.

Данное изобретение для иллюстрации было подробно рассмотрено на конкретных примерах осуществления. При этом элементы отдельных примеров осуществления могут также комбинироваться друг с другом. Поэтому изобретение не должно ограничиваться отдельными примерами осуществления, а ограничивается лишь рамками прилагаемой формулы изобретения.

Перечень ссылочных обозначений

1 - трехходовой смесительный клапан

2 - регулировочный клапан байпаса для масляного охладителя

3 - охладитель, масляный охладитель

4 - бак, емкость с маслом для подшипников

5 - насос, насос для смазочного масла

6 - подшипник, источник тепла

7 - температурный датчик температуры подшипника

8 - температура подачи смазочного масла, температура масла для подшипников

Реферат

Данное изобретение касается системы регулирования для уменьшения вибраций ротора, в частности их нестабильности, в цепи валов, в частности в турбинном агрегате, в которой измеряется температура подшипника 6 вала, и подаваемое в подшипник масло 8 устанавливается на температуру, которая назначена выходной величиной в таблице сопоставлений для минимизированных вибраций ротора с измеренной температурой подшипника как входной величиной. Указанное сопоставление может быть задано, например, посредством первоначального измерения вибраций ротора или самообучающейся системой. Данное изобретение обеспечивает ограничение нестабильности вибраций ротора. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула