一种轴向排气型煤气透平的轴承温度冷却控制装置

摘要

本发明公开了一种轴向排气型煤气透平的轴承温度冷却控制装置，该装置由检测装置、执行机构和轴承温度控制系统组成，检测装置包括：用于检测氮气总管路的压力变送器、流量计和第一热电阻，透平机出口侧的排气侧支撑轴承上设置的用于检测排气侧支撑轴承温度的第二热电阻；执行机构包括气动调节阀、电气阀门定位器、两个手动截止阀和手动旁通阀，轴承温度控制系统内设置有与门和温度调节器，轴承温度控制系统、第二热电阻、阀位反馈变送器、电气阀门定位器和气动调节阀构成了一个闭环的温度反馈控制回路。从而控制冷却氮气的流量，保证了煤气透平排气侧支撑轴承的温度正常，保证煤气透平机组的正常运行。

说明书

技术领域

本发明属于高炉煤气余压能量回收装置领域，涉及一种控制装置，尤其是一种轴向排气型煤气透平的轴承温度冷却控制装置。

背景技术

高炉冶炼是钢铁工业的支柱，高炉煤气余压能量回收装置的是高炉冶炼的重大节能装备，随着工业控制技术的快速发展，对于设备的安全性要求在不断提高，径向进气、轴向排气型主机以其减少煤气压力损失和提高能量回收效率的特点逐渐得到了推广，但是轴向排气的煤气透平面临着一个非常棘手的问题，由于排气侧的支撑轴承位于轴承护罩内，轴承护罩外侧为高温煤气（温度在180~250℃之间），轴承护罩将支撑轴承与高温煤气隔离，避免温度由热传导效应透过轴承护罩使支撑轴承温度不断的升高，最终将威胁机组的安全运行，如何使排气侧支撑轴承温度降低到安全范围以内，保证高炉煤气余压能量回收装置的安全运行则是需要亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种轴向排气型煤气透平的轴承温度冷却控制装置，以解决煤气透平排气侧轴承的冷却问题，既避免排气侧轴承温度上升超过允许范围，同时又使冷却氮气的消耗耗量最小。

为实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种轴向排气型煤气透平的轴承冷却控制装置，其特征在于，该装置由检测装置、执行机构和轴承温度控制系统组成；

所述的检测装置包括：

在冷却氮气总管路设置压力变送器、流量计和第一热电阻，用于检测氮气总管路的压力、流量和温度；

在透平机出口侧的排气侧支撑轴承上设置第二热电阻，用于检测排气侧支撑轴承的温度；

所述的执行机构包括：

在冷却氮气总管路设置气动调节阀，该气动调节阀连接有电气阀门定位器，气动调节阀两侧有串联的第一手动截止阀和第二手动截止阀，在第一手动截止阀与第二手动截止阀两侧并联有手动旁通阀；

所述的轴承温度控制系统内设置有与门和温度调节器，轴承温度控制系统分别与电气阀门定位器和第二热电阻相连接，并通过阀位反馈变送器连接至气动调节阀和电气阀门定位器之间，通过控制气动调节阀的开度大小调节冷却氮气进入轴承护罩流量。

轴承温度控制系统的作用是将轴承温度测量值和设定值输入到比例积分微分模块（PID）进行运算处理，输出一个4~20mA控制信号去气动调节阀的电气阀门定位器，从而控制气动调节阀的开度大小，既要达到消除高炉的高温煤气对于透平机排气侧支撑轴承的影响，同时也要节约冷却氮气的消耗量。当透平机7的排气侧支撑轴承12温度测量值大于设定值时，气动调节阀开度增大；当轴承温度小于设定值时，气动调节阀的开度减小。将高炉煤气通过热传导效应进入轴承护罩内的热能全部带走，避免了支撑轴承温度升高而造成的机组停机。

随着钢铁企业高炉的大型化发展，与高炉配套的焊接式的轴向排气式煤气透平逐渐得到了广泛推广应用，目前根据所投运的现场验证，本发明的轴向排气型煤气透平的轴承冷却控制装置实际效果很好。

附图说明

图1是本发明的轴向排气型煤气透平的轴承冷却控制装置结构示意图；

图2是轴温控制联锁逻辑框图；

图中的附图标记分别表示：1、压力变送器，2、流量计，3、第一热电阻，4、气动调节阀，5、电气阀门定位器，6、轴承温度控制系统，7、透平机，8、第二热电阻，9、第一手动截止阀，10、第二手动截止阀，11、手动旁通阀，12、排气侧支撑轴承，13、轴承护罩，14、阀位反馈变送器。

以下结合附图对本发明作进一步的详细描述。

具体实施方式

参见图1，依照本发明的技术方案，本发明的轴向排气型煤气透平的轴承温度冷却控制装置由检测装置、执行机构和轴承温度控制系统6组成；

所述的检测装置包括：

在冷却氮气总管路设置压力变送器1、流量计2和第一热电阻3，用于检测氮气总管路的压力、流量和温度；

在透平机7出口侧的排气侧支撑轴承12上设置第二热电阻8，用于检测排气侧支撑轴承12的温度；

所述的执行机构包括：

在冷却氮气总管路设置的气动调节阀4，该气动调节阀4连接有电气阀门定位器5，气动调节阀4两侧有串联的第一手动截止阀9和第二手动截止阀10，在第一手动截止阀9与第二手动截止阀10两侧并联有手动旁通阀11；

轴承温度控制系统6是该控制装置的核心部分，轴承温度控制系统6内设置有与门201和温度调节器（PID）202，轴承温度控制系统6分别与电气阀门定位器5和第二热电阻8相连接，并通过阀位反馈变送器14连接至气动调节阀4和电气阀门定位器5之间，通过控制气动调节阀4的开度大小调节冷却氮气进入轴承护罩13流量。

其中手动截止阀9和10的作用是将气动调节阀4前后管路截断，便于维修气动调节阀4，手动旁通阀11的作用是在气动调节阀4维修期间使用该阀门手动控制冷却氮气。

轴承温度控制系统6、第二热电阻8、阀位反馈变送器14、电气阀门定位器5和气动调节阀4构成了一个闭环的温度反馈控制回路。同时当冷却氮气的压力过低（≤0.2MPa）和温度过高(≥35℃)时，都在轴承温度控制系统6中产生报警。

轴温控制联锁逻辑参见图2，在轴承温度控制系统6中内设置有与门（AND，201）、温度调节器（PID，202）。其工作过程是，首先冷却氮气的压力为0.3~0.4Mpa，冷却氮气的温度为25~35℃，这两个条件都满足后通过与门（AND，201）输出一个电平信号至温度调节器（PID，202）的使能端。将轴承温度测量值PV和设定值SV作为温度调节器（PID，202）的两个输入进行运算处理，温度调节器（PID，202）的MV端通输出一个4~20mA控制信号到电气阀门定位器5，通过电气阀门定位器5来控制气动调节阀4的开度大小来调节冷却氮气的流量，最终达到消除高炉煤气对于轴承温度的影响，使煤气透平机组正常工作。

本发明的轴向排气型煤气透平的轴承温度冷却控制装置，安全易操作，避免了煤气透平在运行过程中由于高炉煤气对于透平机轴承温度的影响，直至对煤气透平机组运行的较大影响甚至故障停机。经多个现场验证，得到了非常理想的效果。