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CN111051648B - 为了最小化转子振动的目的调节轴承油温度的控制系统 - Google Patents

为了最小化转子振动的目的调节轴承油温度的控制系统 Download PDF

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CN111051648B CN201880058235.2A CN201880058235A CN111051648B CN 111051648 B CN111051648 B CN 111051648B CN 201880058235 A CN201880058235 A CN 201880058235A CN 111051648 B CN111051648 B CN 111051648B
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弗洛里安·勒尔
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Abstract

本发明涉及一种用于减小轴系、特别是涡轮机轴系中的转子振动、特别是转子振动的变化的控制系统，其中测量轴的轴承(6)的温度，并且将供应给轴承的油(8)调节到一个温度，该温度是在分配机制具有轴承的测定的温度作为输入变量时在该分配机制中针对最小转子振动的、指派的作为输出变量的温度。分配机制例如能够由转子振动的初始测量或者自学习系统提供。本发明约束了转子振动的变化。

Description

为了最小化转子振动的目的调节轴承油温度的控制系统
技术领域
本发明涉及一种控制系统，其用于减小轴系、特别是涡轮机轴系中的转子振动、特别是转子振动的变化。
背景技术
润滑油用在发电机轴承(以及涡轮机轴系中的其他轴承)中，以实现转动部件的低损耗转动。轴承润滑油通过三通混合阀1被供应给轴承。润滑油从油冷却器3流到该混合阀中，并且润滑油从旁路流向该油冷却器。使用该混合阀的原因是为了在正常操作时达到例如46℃的控制温度。如果冷却能力在给定的环境条件下不足以确保该温度，则调高温度。通常会实现这种状态，尤其在炎热环境中，因此要针对调节的最高温度设计轴承。目前，通常需要55℃的最高温度。这导致运行期间的温度会在46℃与55℃之间波动。在此出现的问题是，轴承油由于温度变化而具有不同的粘度值。粘度与温度密切相关，参见图1。
粘度的变化导致油膜的刚度和阻尼特性的变化，并因此导致轴系的动态特性(固有频率和阻尼系数)的变化。目前，在转子动态计算中不考虑动态特性的这种变化。由此可能产生工程方面的大量额外开销和升高的产品成本，因为在设计中必须考虑的是固有频带和阻尼系数带，而不是单独的固有频率和阻尼系数。这例如在图2中利用被检查的单轴系的模式来说明。该模式的固有频率在润滑油供给温度的范围内变化1.4Hz，则阻尼系数D变化0.9％。这表示在系统动态行为方面的、会导致振动增大的转子动态相关变化。鉴于设备使用者方面对要由制造商(原始设备制造商(OEM))确保的振动质量提出了越来越严格的要求，需要限制这种振动。
发明内容
本发明的基本目的是减小轴系的动态特性的变化、特别是固有频率的和阻尼系数的变化。
该目的由本发明的控制系统实现。本发明提出一种用于减小轴系、特别是涡轮机轴系中的转子振动、特别是转子振动的变化的控制系统，其中，测量轴的轴承的温度，将供应给轴承的油调节到一个温度，该温度是在分配机制具有轴承的测定的温度作为输入变量时在该分配机制中针对最小的转子振动的、指派的作为输出变量的温度。
本发明提出采用主动控制，该主动控制借助于通往旁路的阀门调节轴承油温，从而将转子振动最小化。
测量轴承6的温度和轴振动。对数据进行评估，并且为了振动最小化的目的利用算法来计算出最佳的轴承油8的温度。这时借助于控制阀(旁路)和油冷却器来调节出该温度。
这种控制要获得关于运行管理的信息并且通过将该信息与相同运行点的历史数据进行比较来以预测和自学习的方式进行控制。由此实现早期抑制并且补偿系统的惯性(阀门控制时间)。
轴承润滑油供应温度在正常运行时被控制，从而一直存在轴系的相同的动态特性。这通常对振动行为有积极影响。开头部分提到的固有频率的和阻尼特性的波动被限制。在上述情况下，不考虑其他的计算不确定性和变化，这表示在正常运行时一直存在针对最大的轴承润滑油供应温度计算出的转子动态行为。因此，能够在设计阶段将轴系精确地优化到以后会存在的状态。通过振动行为的由此带来的改善获得了竞争优势。
附图说明
根据附图，本发明在下面作为实施例以理解所需的程度被进一步详细阐述。图中示出：
图1示出用于典型的粘度等级的、动态粘度(Etha)与温度(T)的关联，
图2示出用于不同的润滑油供应温度的、单轴设备的动态行为，以及
图3示出用于实现本发明的、温度受控的润滑油回路。
附图中相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
图1示出了用于粘度等级ISOVG 32(下方的线)和粘度等级ISOVG 46(上方的线)的、锈蚀之后的动态粘度等式的图示。
图2示出了具有粘度等级为ISOVG 32的润滑油的单轴设备的、计算出的动态行为，左图示出润滑油供应温度为46℃的情况，并且右图示出润滑油供应温度为55℃的情况。
图3示出的油回路包括轴承6、轴承油箱4、泵5、油冷却器3、通往油冷却器的具有阀门2的旁路、以及将油冷却器的出口与旁路结合在一起的混合阀1。由温度传感器7测量作为热源的轴承6的温度。
借助于阀门2调节供应给轴承的油8的温度。
将供应给轴承的油调节到一个温度量，该温度量是在分配表具有轴承的测定的温度作为输入变量时在该分配表中针对最小转子振动的、存储的作为输出变量的温度量。
为了阐述的目的，本发明借助具体的实施例被详细说明。在此，各个实施例中的元素也能被互相组合。
参考标号列表
1 三通混合阀
2 阀门
3 油冷却器
4 轴承油箱
5 泵
6 轴承
7 温度传感器
8 油。

Claims (10)

1.一种用于减小轴系中的转子振动的控制系统，其中，
测量轴的轴承(6)的温度，
将供应给所述轴承的油(8)调节到一个温度，该温度是在分配机制具有所述轴承(6)的测定的温度作为输入变量时在所述分配机制中针对最小的转子振动的、指派的作为输出变量的温度。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述轴系是涡轮机轴系。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统用于减小轴系中的转子振动的变化。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其特征在于，设有油回路，所述油回路包括所述轴承(6)、轴承油箱(4)、泵(5)、油冷却器(3)、通往所述油冷却器的具有阀门(2)的旁路以及将所述油冷却器的出口与所述旁路结合在一起的混合阀(1)，其中，借助于所述阀门(2)调节供应给所述轴承的油(8)的温度。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其特征在于，对于初始分配，在所述轴承(6)的不同温度下测量此时发生的转子振动，并且计算用于使所述转子振动最小化的相应的轴承油温度，将所述轴承(6)的相应温度作为输入变量存储在所述分配机制中，并且将相关的计算出的所述轴承油温度作为输出变量存储在所述分配机制中。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述分配机制包括经验值作为输出变量，所述经验值从所述轴系的运行历史获得。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其特征在于，由自学习系统提供所述分配机制。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其特征在于，由神经网络提供所述分配机制。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其特征在于，由信号处理器提供所述分配机制。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其特征在于，由发电机轴承提供所述轴承(6)。
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