CN111442174A - 一种交流油泵变频控制润滑油*** - Google Patents

一种交流油泵变频控制润滑油*** Download PDF

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薛光耀
印洪兴
朱伟华
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Abstract

本发明公开了一种交流油泵变频控制润滑油***，涉及润滑***技术领域，旨在解决在控制油泵切换的过程中因油泵切换延迟而导致供油油压产生波动，从而给机组带来危险的技术问题，其技术方案要点是包括机组、油箱和连接于机组轴承处的供油管路，油箱上设置有多组供油模块，供油模块均连接有变频装置，变频装置连接有中央控制模块，变频装置连接有逆变模块；中央控制模块内部设置有油泵检测单元，供油管路上设置有用于检测供油压力并输出压力信号给中央控制模块以触发油泵检测单元的压力检测模块，油泵检测单元用于在检测到供油模块发生损坏时输出切换信号给中央控制模块输出变频信号。达到了在油泵产生故障时无缝切换，降低油压波动的效果。

Description

一种交流油泵变频控制润滑油***
技术领域
本发明涉及润滑***的技术领域，尤其是涉及一种交流油泵变频控制润滑油***。
背景技术
润滑油***为大型转轴类主机设备提供压力、流量、温度稳定的润滑油，以保证主机设备在稳定、良好的工况下运转。目前,为提升润滑油***的可靠性，***所附属的元件一般均采用一用一备的方式，以确保在用元件失效时，备用元件能及时投入使用，保证主机设备持续安全运转。润滑油泵采用“2×100%由交流电机驱动的主油泵（互为备用），1×100%由直流电机驱动的危急油泵”方案。正常运行时由交流主油泵供油，当交流电源故障，交流主油泵不能正常工作时，由直流电机驱动危急油泵向***供油。
现有公开号为CN105545382A的中国专利，公开了一种火力发电机组汽轮机润滑***，包括主泵润滑单元，主泵润滑单元包括：用油管顺次连接的主泵、注油器、主泵单向阀、冷油器，冷油器的一端与主泵单向阀相连，冷油器的另一端通过油管通向待润滑件；火力发电机组汽轮机润滑***还包括交流泵润滑单元和直流泵润滑单元。在机组启动和停机过程中，当主轴转速小于2700-2800r/min时，主泵润滑单元不能提供足够的油压和油流，此时启动交流泵润滑单元，以满足***供油需要。当主泵润滑***和交流泵润滑单元出现故障时，直流润滑单元启动，直流泵出口绕开冷油器，防止冷油器故障轴承断油烧瓦，提高机组运行安全性和可靠性。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：上述技术方案在控制油泵切换的过程中因油泵切换延迟而导致供油油压产生波动，从而给机组带来危险，故有待改善。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种交流油泵变频控制润滑油***，其具有在油泵产生故障时无缝切换，降低油压波动的优势。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种交流油泵变频控制润滑油***，包括机组、油箱和连接于机组轴承处的供油管路，所述油箱上设置有多组供油模块，所述供油模块均连接有变频装置，所述变频装置连接有用于向变频装置输出变频信号以调整输出频率进而调整供油模块输出流量的中央控制模块；所述中央控制模块内部设置有用于检测供油模块工作状态的油泵检测单元，所述供油管路上设置有用于检测供油压力并输出压力信号给中央控制模块以触发油泵检测单元的压力检测模块，所述油泵检测单元用于在检测到供油模块发生损坏时输出切换信号给中央控制模块以触发中央控制模块输出变频信号。
通过采用上述技术方案，压力检测模块检测到压力变低并传输信号给中央控制模块，中央控制模块对供油模块中的交流变频油泵的工作状态进行检测并在交流变频油泵发生故障时通过变频装置改变供油模块的工作频率以实现供油模块输出功率的调节，从而实现了交直流电源无缝切换，不影响油泵电机工作，确保管路压力稳定。根据油泵的异常情况、管路压力的异常情况，自动配置油泵的出力状态，能够快速反应，使管路压力没有大的波动，保证了机组的持续不间断供油，提高了机组的安全系数。
本发明进一步设置为：所述变频装置连接有用于给供油模块提供电源的逆变模块，所述逆变模块包括滤波装置、逆变装置和转换开关，所述滤波装置输入端连接于交流电源，所述滤波装置的输出端连接于转换开关，所述转换开关连接于逆变装置，所述逆变装置连接于直流电源。
通过采用上述技术方案，切换开关的设置便于在交流电源停电时自动将供油模块的供电电源切换为直流电源，从而保证了供油模块在交流电网停电的情况下也能够实现不间断供油；另一方面，解决了交流电网停电时只能有直流油泵投入润滑***的问题，消除了对直流油泵的依赖，便于整个润滑***的统一化管理；再者逆变装置自带的辅助充电功能能够将交流电转化为直流电存储在直流电源中。
本发明进一步设置为：所述直流电源为380V蓄电池，所述直流电源与交流电源并联连接以共同为变频装置供电。
通过采用上述技术方案，蓄电池的设置便于将直流电进行储存，从而在切换开关的作用下灵活进行切换；蓄电池的设置能够保证在交流电网停电时为供油模块输出稳定且持续的电压，从而保证了供油模块的稳定、持续的工作；蓄电池在交流电网正常工作时还能够进行充电。
本发明进一步设置为：所述机组轴承处设置有轴承温度检测装置，所述轴承温度检测装置连接于中央控制模块，所述供油管路靠近轴承的一端设置有受控于中央控制模块以随温度变化调整流量的轴承流量调节装置。
通过采用上述技术方案，轴承温度检测装置便于对轴承的温度进行检测，中央控制模块在轴承温度变化时通过控制轴承流量调节装置的流量以调整流过轴承的润滑油流量，从而使得轴承处的热量能够被润滑油带走而调节了轴承处的散热效率。
本发明进一步设置为：所述中央控制模块内部设置有轴承流量控制单元，所述轴承流量控制单元设置有调节系数，所述轴承流量控制单元用于根据调节系数控制轴承流量调节装置的开度。
通过采用上述技术方案，轴承流量控制单元对供油模块中的交流变频油泵进行测试，得到交流变频油泵的频率—流量曲线，并根据曲线以及轴承处的散热特性建立方程Q（n）=kT（n），根据轴承温度检测装置检测所得数据改变调节系数k，进而调节轴承流量调节装置的开度，并将信号发送给轴承流量调节装置，从而实现了对轴承处流量的控制。
本发明进一步设置为：所述供油管路上设置有用于检测轴承流量调节装置开度的管路压力检测装置和轴承压力检测装置，所述管路压力检测装置和轴承压力检测装置均连接于中央控制模块。
通过采用上述技术方案，管路压力检测装置和轴承压力检测装置分别对管路位于轴承流量调节装置两端的压力进行检测并传输给中央控制模块，中央控制模块通过对轴承流量调节装置两端的供油管路中的压力进行处理，实现了对轴承流量调节装置开度的检测，从而能够与轴承流量控制单元设置的调节系数进行比对，从而判断轴承流量调节装置的是否正常。
本发明进一步设置为：所述供油管路上设置有用于检测油温并向中央控制模块输出油温信号的油温检测模块，所述供油管路上还设置有冷却装置，所述冷却装置进水管处设置有水量调节装置，所述水量调节装置连接于中央控制模块以接受来自中央控制模块的水量信号进而控制冷却速率。
通过采用上述技术方案，油温检测模块便于对供油管路中的润滑油油温进行检测，中央控制模块根据油温控制冷却装置上的水量调节装置，从而能够实现对油温冷却速度的调节实现将润滑油的油温控制在轴承的工作范围内，便于润滑油被泵送至轴承处将轴承处的热量带走散发。
本发明进一步设置为：所述机组的轴承处设置有轴承振动检测装置，所述轴承振动检测装置连接于中央控制模块。
通过采用上述技术方案，轴承振动检测装置便于对轴承的振动进行检测并将数据传输给中央控制模块，中央控制模块将检测所得的信号与机组正常的振动信号进行比对，当振动范围超过正常范围时发出报警信号，提醒操作人员机组轴承处可能发生故障，及时进行检修。
本发明进一步设置为：所述中央控制模块设置有通信模块，所述通信模块用于通过Profibus-DP通信协议与变频装置进行通信。
通过采用上述技术方案，Profibus-DP通讯***是一种经过优化的模块，有较高的数据传输率，适用于***和外部设备之间的通讯，同时适用于对时间要求苛刻的自动化控制***中，由于供油模块需要不间断工作并且要求响应迅速，因而采用Profibus-DP通讯***更能适用于供油模块复杂的工作环境。
本发明进一步设置为：所述中央控制模块连接有用于显示供油模块工作状态的上位机以及用于将润滑***工作状态上传至云端服务器的无线传输模块。
通过采用上述技术方案，上位机能够对润滑***的各个元器件工作状态和工作参数进行实时显示，而无线传输模块将润滑***的各个元器件工作状态和工作参数通过无线传输的方式传输至云端服务器，实现了通过移动终端进行远程智能监控和远程智能控制，实现了智能化运维。
综上所述，本发明的有益效果为：
1、采用了供油模块、变频装置、中央控制模块、逆变模块、油泵检测单元和压力检测模块相配合的技术，从而产生油泵发生故障时在油泵间能够无缝切换，不影响交流变频油泵工作，确保管路压力稳定的效果；
2、采用了轴承温度检测装置、轴承流量调节装置、轴承流量控制单元、管路压力检测装置、轴承压力检测装置、油温检测模块、冷却装置和水量调节装置相配合的技术，从而产生保证轴承处温度恒定的效果；
3、本发明能够适应小机小流量供油和快速灵活的运行特点，实现润滑油***的快速灵活响应与控制，采用了中央控制模块、上位机和无线传输模块相配合的技术，使供油***更易控制、更加稳定、更加节能、更加智能。
附图说明
图1为实施例中一种交流油泵变频控制润滑油***的整体结构示意图；
图2为实施例中用于展现中央控制模块控制信号的结构框图。
图中：1、机组；11、透平机；12、拖动机；13、轴承；131、轴承振动检测装置；14、油箱；15、供油管路；151、压力检测模块；152、轴承温度检测装置；153、管路压力检测装置；154、轴承压力检测装置；155、油温检测模块；16、除油雾装置；17、加热器；2、供油模块；20、交流变频油泵；21、变频装置；22、逆变模块；221、滤波装置；222、逆变装置；223、转换开关；3、中央控制模块；31、油泵检测单元；32、通信模块；33、轴承流量控制单元；34、无线传输模块；4、轴承流量调节装置；5、冷却装置；51、水量调节装置；6、上位机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：
一种交流油泵变频控制润滑油***，参照图1，其包括机组1、油箱14和连接于机组1轴承13处的供油管路15，机组1包括透平机11和拖动机12，透平机11和拖动机12通过联轴器连接，同步转动，拖动机12可以是多个，每个透平机11和拖动机12均安装有轴承13，轴承13开设有进油口、出油口和油雾口，进油口连接有供油管路15，出油口连接有回油管路，从而实现润滑油的循环，油雾口通过管道连接有除油雾装置16，除油雾装置16连通于油箱14。
参照图1和图2，油箱14上安装有多组供油模块2，本实施例中优选为三组，供油模块2包括交流变频油泵20，交流变频油泵20由交流变频电机驱动，每组供油模块2的输出功率都足以维持润滑***运转。供油模块2均连接有变频装置21，变频装置21为ABB-ACS880型变频器，变频装置21连接有用于向变频装置21输出变频信号以调整输出频率进而调整供油模块2输出流量的中央控制模块3，中央控制模块3可以为工业计算机或PLC控制器，本实施例优选为西门子S7-300 PLC控制器，中央控制模块3发送变频信号给变频装置21，变频装置21控制输出给交流变频油泵20的输出频率以控制交流变频油泵20的输出流量。
参照图1和图2，变频装置21还连接有用于给供油模块2提供电源的逆变模块22，逆变模块22包括滤波装置221、逆变装置222和转换开关223，滤波装置221输入端连接于交流电源，交流电源为工业用380V交流电；滤波装置221的输出端连接于转换开关223，转换开关223连接于逆变装置222，逆变装置222连接于直流电源，直流电源为380V蓄电池；直流电源与交流电源并联连接以共同为变频装置21供电，转换开关223用于在交流电源停电时将电源自动切换至直流电源，从而保证了供油模块2的不间断供油。
参照图1和图2，供油管路15上安装有用于检测供油压力并输出压力信号给中央控制模块3以触发油泵检测单元31的压力检测模块151，压力检测模块151为压力变送器P2。压力检测模块151连接于中央控制模块3以受控于中央控制模块3对供油模块2中的交流变频油泵20进行检测。中央控制模块3内部集成有用于检测供油模块2工作状态的油泵检测单元31，油泵检测单元31用于检测交流变频油泵20的工作状态与设定的工作状态是否一致，如不一致则输出油泵损坏的信号给中央控制模块3。
参照图1和图2，油泵检测单元31在检测到供油模块2发生损坏时输出切换信号给中央控制模块3以触发中央控制模块3输出变频信号，中央控制模块3在交流变频电机损坏时将其他交流变频电机频率提高，正常状态下，三台交流变频油泵20各以33%的出力状态工作；1台交流变频油泵20故障时，剩余2台交流变频油泵20工作于50%左右的出力状态；2台交流变频油泵20均故障时，剩余1台交流变频油泵20工作于100%的出力状态，以保证润滑***的不间断供油。
参照图1和图2，中央控制模块3集成有通信模块32，中央控制模块3通过Profibus-DP通信协议与变频装置21进行通信，从而保证了信号传输的稳定性，适应于润滑***较为复杂的工作环境。
参照图1和图2，机组1的轴承13处安装有轴承温度检测装置152，轴承温度检测装置152为温度传感器，轴承温度检测装置152连接于中央控制模块3以将温度数据传输给中央控制模块3。供油管路15靠近轴承13的一端安装有受控于中央控制模块3的轴承流量调节装置4；轴承流量调节装置4为智能控制阀，其受控于中央控制模块3以调节智能控制阀的开度，进而控制流入轴承13处的润滑油流量。
参照图1和图2，中央控制模块3内部集成有轴承流量控制单元33，轴承流量控制单元33对交流变频油泵20的频率-流量曲线进行测试采集，并绘制曲线，轴承流量控制单元33设置有调节系数k。建立方程Q（n）∝kT（n），Q为流量，T为温度，k为调节系数，k代表轴承流量调节装置4的开度。以此对应关系调整轴承流量调节装置4的开度，从而通过轴承流量控制单元33控制流量调节装置的开度进而提高轴承13处的散热效率。
参照图1和图2，供油管路15上安装有用于检测流量调节装置开度的管路压力检测装置153和轴承压力检测装置154，管路压力检测装置153和轴承压力检测装置154均为压力传感器，管路压力检测装置153安装在轴承流量调节装置4远离轴承13的一端，轴承压力检测装置154安装在轴承流量调节装置4靠近轴承13的一端，中央控制模块3通过二者的压力差来计算轴承流量调节装置4的实际开度。
参照图1和图2，油箱14上安装有温度传感器T1和加热器17，温度传感器T1检测初试油温并传输给中央控制模块3，中央控制模块3在温度低于预设值时启动加热器17对油箱14内部的润滑油进行加热。供油管路15上安装有用于检测油温并向中央控制模块3输出油温信号的油温检测模块155，油温检测模块155为温度传感器，油温检测模块155为供油管路15上还安装有冷却装置5，冷却装置5为冷油器，冷却装置5进水管处安装有水量调节装置51，水量调节装置51为水量调节阀，水量调节装置51连接于中央控制模块3以接受来自中央控制模块3的水量信号进而控制冷却速率。
参照图1和图2，机组1的轴承13处安装有轴承振动检测装置131，轴承振动检测装置131为振动传感器，轴承振动检测装置131连接于中央控制模块3，振动传感器检测轴承13处的振动并将振动信号发送给中央控制模块3，中央控制模块3在振动超过阈值时发出报警。
参照图1和图2，中央控制模块3连接有用于显示供油模块2工作状态的上位机6，上位机6为触摸显示屏，其既可以显示工作数据，又可以对中央控制模块3输入指令。以及用于将润滑***工作状态上传至云端服务器的无线传输模块34，无线传输模块34将润滑***的各个工作状态和工作参数进行采集并上传到云端，还能够接收来自用户的远程操作指令，对润滑***做出相应的控制操作。
工作原理如下：
润滑***启动之前，油箱14上的温度传感器T1对油温进行检测，在温度低于预设值时，中央控制模块3控制加热器17对润滑油进行加热，从而便于润滑***启动。润滑***启动完成之后，供油管路15上的油温检测模块155对供油管路15中的油温进行检测，在温度高于预设值时控制水量调节装置51调节冷却装置5的进水速率，从而提高冷却装置5的冷却速率。
供油模块2处于正常工作状态时，三个供油模块2各以33% 的输出功率泵送润滑油，在交流电源停电时，转换开关223自动将逆变模块22的供电电源切换为逆变装置222供电，由直流电源经逆变装置222逆变之后为交流变频油泵20供电。同时供油管路15上的压力检测模块151对供油压力进行检测并将压力信号传输给中央控制模块3。
中央控制模块3在压力低于预设值时通过油泵检测单元31对供油模块2的交流变频油泵20的工作状态进行检测，当交流变频油泵20没有故障时，中央控制模块3发送信号给三个供油模块2对应的变频装置21，使得三个变频装置21的输出功率提升至100%，若压力持续下降则发出报警，提醒操作人员检修；若一台交流变频油泵20损坏，则中央控制模块3控制剩余的两台交流变频油泵20各以50%的输出功率工作，若有两台交流变频油泵20损坏，则中央控制模块3控制剩余的一台交流变频油泵20以100%的输出功率工作，从而在油泵产生故障时无缝切换，减小了因油泵切换导致的油压波动，从而提高了机组1的安全性。
在润滑***工作的过程中，轴承温度检测装置152对轴承13处的温度进行检测并将数据传输给中央控制模块3，中央控制模块3中的轴承流量控制单元33根据轴承13的发热量将对应的控制系数k发送给轴承流量调节装置4以调节轴承流量调节装置4的开度，从而调节流至轴承13处的润滑油量，提高轴承13处散热效率，保证轴承13处温度恒定。
中央控制模块3将整个***工作状态和工作参数进行检测和监控，并将数据显示在上位机6上，以便操作人员及时掌握润滑***的工作情况；同时中央控制模块3还能够通过无线传输模块34将所有的工作参数和工作状态以无线数据的形式传输到云服务器处，便于操作人员远程查看和远程控制。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交流油泵变频控制润滑油***，包括机组(1)、油箱(14)和连接于机组(1)轴承处(13)的供油管路(15)，其特征在于：所述油箱(14)上设置有多组供油模块(2)，所述供油模块(2)均连接有变频装置(21)，所述变频装置(21)连接有用于向变频装置(21)输出变频信号以调整输出频率进而调整供油模块(2)输出流量的中央控制模块(3)；所述中央控制模块(3)内部设置有用于检测供油模块(2)工作状态的油泵检测单元(31)，所述供油管路(15)上设置有用于检测供油压力并输出压力信号给中央控制模块(3)以触发油泵检测单元(31)的压力检测模块(151)，所述油泵检测单元(31)用于在检测到供油模块(2)发生损坏时输出切换信号给中央控制模块(3)以触发中央控制模块(3)输出变频信号。
2.根据权利要求1所述的交流油泵变频控制润滑油***，其特征在于：所述变频装置(21)连接有用于给供油模块(2)提供电源的逆变模块(22)，所述逆变模块(22)包括滤波装置(221)、逆变装置(222)和转换开关(223)，所述滤波装置(221)输入端连接于交流电源，所述滤波装置(221)的输出端连接于转换开关(223)，所述转换开关(223)连接于逆变装置(222)，所述逆变装置(222)连接于直流电源。
3.根据权利要求2所述的交流油泵变频控制润滑油***，其特征在于：所述直流电源为380V蓄电池，所述直流电源与交流电源并联连接以共同为变频装置(21)供电。
4.根据权利要求1所述的交流油泵变频控制润滑油***，其特征在于：所述机组(1)的轴承(13)处设置有轴承温度检测装置(152)，所述轴承温度检测装置(152)连接于中央控制模块(3)，所述供油管路(15)靠近轴承(13)的一端设置有受控于中央控制模块(3)以随温度变化调整流量的轴承流量调节装置(4)。
5.根据权利要求4所述的交流油泵变频控制润滑油***，其特征在于：所述中央控制模块(3)内部设置有轴承流量控制单元(33)，所述轴承流量控制单元(33)设置有调节系数，所述轴承流量控制单元(33)用于根据调节系数控制轴承流量调节装置(4)的开度。
6.根据权利要求5所述的交流油泵变频控制润滑油***，其特征在于：所述供油管路(15)上设置有用于检测轴承流量调节装置(4)开度的管路压力检测装置(153)和轴承压力检测装置(154)，所述管路压力检测装置(153)和轴承压力检测装置(154)均连接于中央控制模块(3)。
7.根据权利要求5所述的交流油泵变频控制润滑油***，其特征在于：所述供油管路(15)上设置有用于检测油温并向中央控制模块(3)输出油温信号的油温检测模块(155)，所述供油管路(15)上还设置有冷却装置(5)，所述冷却装置(5)进水管处设置有水量调节装置(51)，所述水量调节装置(51)连接于中央控制模块(3)以接受来自中央控制模块(3)的水量信号进而控制冷却速率。
8.根据权利要求1所述的交流油泵变频控制润滑油***，其特征在于：所述机组(1)的轴承(13)处设置有轴承振动检测装置(131)，所述轴承振动检测装置(131)连接于中央控制模块(3)。
9.根据权利要求1所述的交流油泵变频控制润滑油***，其特征在于：所述中央控制模块(3)设置有通信模块(32)，所述通信模块(32)用于通过Profibus-DP通信协议与变频装置(21)进行通信。
10.根据权利要求1所述的交流油泵变频控制润滑油***，其特征在于：所述中央控制模块(3)连接有用于显示供油模块(2)工作状态的上位机(6)以及用于将润滑***工作状态上传至云端服务器的无线传输模块(34)。
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