Schmierölstation für eine Anlage und Verfahren zum Betreiben einer Schmierölstation

Die Erfindung betrifft eine Schmierölstation zur Versorgung einer Einheit mit Öl, insbesondere Schmieröl umfassend einen mit Öl befüllbaren Ölvorratsbehälter, eine Pumpe, die mit dem Ölvorratsbehälter strömungstechnisch verbunden ist, wobei die Pumpe mit einem Antrieb gekoppelt ist, wobei der Antrieb derart ausgebildet ist, dass die Drehzahl der Pumpe variabel ist, ferner eine Anlage, die mit Öl aus dem Ölvorratsbehälter über die Pumpe versorgbar ist, ferner eine Leitung, die eine strömungstechnische Verbindung zwischen der Pumpe und der Einheit herstellt.

Eine Schmierölstation wird unter anderem dazu verwendet eine Anlage, wie zum Beispiel ein Gleitlager einer Strömungsmaschine, wie zum Beispiel eines Verdichters oder einer Dampfturbine, mit Öl zu versorgen. In einem Gleitlager dreht sich der gleitgelagerte Rotor auf einem Schmierfilm in einer Lagerschale. Allerdings kann es bei einem Gleitlager zu einer Verlustleistung kommen, die durch Reibung verursacht wird. Die Reibverluste ergeben sich dabei über die Radial- und Axiallagerung. Der Schmierfilm umfasst ein Schmiermedium, wobei in der Regel Öl verwendet wird. Über Ölpumpen wird das Öl dem Gleitlager ständig zugeführt. Über Auslasskanäle wird das Öl auch aus dem Gleitlager herausgeführt. Die Zuführung mit Öl ist derart ausgebildet, dass das Gleitlager im Grunde mit Öl überversorgt ist, damit die Reibpartner, die Rotor- und Lagerschale, nicht direkt aufeinander reiben. Die Überversorgung mit Öl ist bedingt durch die Tatsache, dass Mangelschmierungszustände des Gleitlagers nur näherungsweise simuliert werden können, insbesondere der Einfluss der Mangelschmierung auf die dynamischen Lagereigenschaften, wie z. B. bei Wellenschwingungen. Des Weiteren ist die Überversorgung mit Öl auch dadurch bedingt, dass die Rotoren bei verschiedenen Lastzuständen belastet werden. Gleitlager werden beispielsweise dazu verwendet, Rotoren von beispielsweise Dampf-, Gasturbinen oder Verdichter sowie Generatoren zu lagern. In einem Gleitlager dreht sich der gleitgelagerte Rotor auf einem Schmierfilm in einer Lagerschale. Allerdings kann es bei einem Gleitlager zu einer Verlustleistung kommen, die durch Reibung verursacht wird. Die Reibverluste ergeben sich dabei über die Radial- und Axiallagerung. Der Schmierfilm umfasst ein Schmiermedium, wobei in der Regel Öl verwendet wird. Über Ölpumpen wird das Öl dem Gleitlager ständig zugeführt. Über Auslasskanäle wird das Öl auch aus dem Gleitlager herausgeführt. Die Zuführung mit Öl ist derart ausgebildet, dass das Gleitlager im Grunde mit Öl überversorgt ist, damit die Reibpartner, die Rotor- und Lagerschale, nicht direkt aufeinander reiben. Die Überversorgung mit Öl ist bedingt durch die Tatsache, dass Mangelschmierungszustände des Gleitlagers nur näherungsweise simuliert werden können, insbesondere der Einfluss der Mangelschmierung auf die dynamischen Lagereigenschaften, wie z. B. bei Wellenschwingungen. Des Weiteren ist die Überversorgung mit Öl auch dadurch bedingt, dass die Rotoren bei verschiedenen Lastzuständen belastet werden.

In der Regel wird pro Gleitlager ein Schmiermediumzufluss ausgebildet. Dabei wird gemäß dem Stand der Technik eine Drehzahl der Ölpumpe fest eingestellt und ist daher nicht variabel. Dennoch wird die Menge an Öl geregelt. Dies erfolgt durch eine Bypassleitung, die eine Teilmenge an Öl um die Ölpumpe leitet. In dieser Bypassleitung ist ein regelbares Ventil angeordnet, das die Menge und den Druck in der Ölleitung regeln kann. Daher ist eine Steuerungseinheit vorgesehen, die die Stellung des Ventils regelt. Diese Steuerungseinheit ist mit Eingangssignalen, wie z.B. dem Druck und der Druchfluss- menge gekoppelt. Über Ausgangssignale wird die Steuerungseinheit mit dem Ventil gekoppelt. Der Bedarf an Öl wird somit optimiert über die Stellung des Ventils eingestellt, wobei das Ventil wiederum über die Steuerungseinheit angesteuert wird . Es besteht Bedarf solch ausgebildete Schmierölstationen einfacher und kostengünstiger auszubilden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine vereinfachte Schmierölstation anzugeben.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Schmierölstation zur Versorgung einer Einheit mit Öl, insbesondere Schmieröl umfassend einen mit Öl befüllbaren Ölvorratsbehälter, eine Pumpe, die mit dem Ölvorratsbehälter strömungstechnisch verbunden ist, wobei die Pumpe mit einem Antrieb gekoppelt ist, wobei der Antrieb derart ausgebildet ist, dass die Drehzahl der Pumpe variabel ist, ferner eine Anlage, die mit Öl aus dem Ölvorratsbehälter über die Pumpe versorgbar ist, ferner eine Leitung, die eine strömungstechnische Verbindung zwischen der Pumpe und der Einheit herstellt, mit einer Steuerungseinheit, wobei die Steuerungseinheit derart ausgebildet ist, dass diese mit zumindest einem Eingangssignal verbunden ist und die Steuerungseinheit ein Ausgangssignal generiert, mit dem die Drehzahl der Pumpe geregelt wird.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist es, eine Schmierölstation ohne Bypassleitung auszubilden. Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, die benötigte Menge und den benötigten Druck an Öl nicht durch das Bypassventil zu regeln, sondern durch eine drehzahlvariable Pumpe. Dabei wird die drehzahlvariable Pumpe mit einer Steuerungseinheit verbunden, mit der die Pumpe derart angesteuert wird, dass die Menge an Öl und der Druck im Öl optimiert ist und für den Bedarfsfall ausgelegt ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben .

So wird in einer ersten vorteilhaften Weiterbildung die Pumpe als Verdrängerpumpe ausgebildet. Bei Verdrängerpumpen wird das Medium durch in sich geschlossene Volumina gefördert, eine Verhinderung des Zurückströmens wird durch Ventile oder Klappen , andere Medien oder ihre Gestalt durch Schwerkraft erreicht .

Der Einsatz einer Verdrängerpumpe in einer Schmierölstation ist optimal .

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Ausgangs signal mit einem Eingang eines Frequenzumrichters verbunden , wobei der Ausgang de s Frequenzumrichters mit der Pumpe verbunden , so das s die Drehzahl über den Frequenzumrichter veränderbar i st . Ein Frequenzumrichter ist ein Stromrichter , der aus Wechselspannung eine in der Frequenz und Amplitude veränderbare Wechselspannung für die dire kte Versorgung von elektrischen Maschinen wie Drehstrommotoren generiert .

Der Einsatz eines Frequenzumrichters bietet viele Vorteile . So i st dadurch die Drehzahl der Pumpe über den Frequenzumrichter , der einen Drehstrommotor steuert , leicht einstellbar .

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird als Eingangs signal der Druck in der Leitung verwendet . Neben dem Druck in der Leitung kann auch die Menge des Öls in der Leitung verwendet werden .

Mit der Auswahl dieser Eingangs s ignale ist eine prä zise Regelung für den Bedarf der Anlage an Öl sichergestellt . Dabei kann vergleichswei se präzise die Menge und gegebenenfalls der Druck eingestellt werden .

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Anlage als Lager , insbesondere Gleitlager ausgebildet .

Besonders bei der Verwendung der Schmierölstation mit einem Lager , insbesondere Gleitlager i st die Verwendung einer drehzahlgesteuerten Pumpe optimal .

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer obig ausgebildeten Schmierölstation .

Die oben beschriebenen Eigenschaften , Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise , wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit gleichen Bezugs Zeichen gekennzeichnet. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.

Es zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung einer Schmierölstation gemäß dem Stand der Technik

Figur 2: eine schematische Darstellung einer Schmierölstation gemäß der Erfindung

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schmierölstation 1 gemäß dem Stand der Technik. Die Schmierölstation 1 umfasst einen mit Öl befüllbaren Ölvorratsbehälter 2. Der Ölvorratsbehälter 2 ist über eine erste Leitung 3 mit einer Pumpe 4 strömungstechnisch verbunden. Die Pumpe 4 ist vorzugsweise als Verdrängerpumpe ausgebildet .

Nach der Pumpe 4 ist eine zweite Leitung 5 angeordnet, die eine strömungstechnische Verbindung zwischen der Pumpe 4 und einem Zwischenkühler 6 herstellt. In diesem Zwischenkühler 6 wird das aus dem Ölvorratsbehälter 2 ausströmende Öl gekühlt. Das aus dem Zwischenkühler 6 strömende Öl strömt anschließend über eine dritte Leitung 7 zu einer nicht näher dargestellten Anlage. Diese Anlage kann als Gleitlager ausgebildet sein. Das Gleitlager wiederum kann ein Gleitlager für eine Strömungsmaschine, wie zum Beispiel einer Dampfturbine oder eines Verdichters sein. Das Gleitlager wird über Versorgungsstutzen 8 mit der dritten Leitung 7 strömungstechnisch verbunden. Die Strömungsstutzen 8 sind in den Figuren lediglich schematisch dargestellt.

Über einen nicht näher dargestellten Rücklauf gelangt das Öl aus der Anlage wieder zurück in den Ölvorratsbehälter 2. Dies erfolgt über eine vierte Leitung 9.

In der dritten Leitung 7 wird ein Messaufnehmer 10 angeordnet. Der Messaufnehmer 10 misst den Druck des Öles in der dritten Leitung 7 und die Durchflussmenge des Öles in der dritten Leitung 7. Weitere Messungen von physikalischen Parametern, wie zum Beispiel der Temperatur ist möglich.

Ebenfalls in der dritten Leitung 7 ist ein Ölfilter 21 angeordnet. Auf Grund der über die Zeit sich verändernden Ver schmutzung wirkt der Ölfilter 21 als „Störgröße” für die Regelung .

Der Druck und die Durchflussmenge des Öls wird als Eingangssignale 11 einer ersten Steuerungseinheit 12 übermittelt. Die erste Steuerungseinheit 12 ist mit einem Ventil 13 verbunden. Das Ventil 13 ist in einer Bypassleitung 14 angeordnet. Die Bypassleitung 14 verbindet Strömungstechnisch die zweite Leitung 5 mit der vierten Leitung 9. Wie in der Figur 1 ersichtlich, wird mit der Bypassleitung 14 die Pumpe 4 strömungstechnisch quasi umfahren. Das bedeutet, dass die Menge und der Druck des Öls in der dritten Leitung 7 durch die Menge und des Öls in der Bypassleitung 14 variiert werden kann. Die Stellung des Ventils 13 wird dabei über die erste Steuerungseinheit 12 eingestellt. Die von der Anlage benötigte Ölmenge wird somit über die Stellung des Ventils 13 eingestellt. Die Pumpe 4 kann dadurch drehzahlstabil mit einer Drehzahl betrieben werden . Über eine weitere zweite Bypassleitung 15 um die Pumpe 4 herum angeordnet, ist ein Überdruckventil 16 angeordnet. In einem Störfall kann es geschehen, dass der Druck in der zweiten Leitung 5 beispielsweise zu hoch sein kann und um Schäden in der Pumpe 4 vorzubeugen, öffnet das Überdruckventil 16, so dass der Druck in der zweiten Leitung 5 entlastet wird.

Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schmierölstation 1.

Der Unterschied zwischen der Schmierölstation 1 gemäß Figur 1 und der Schmierölstation 1 gemäß Figur 2 besteht unter anderem darin, dass die erste Bypassleitung 14 entfallen kann.

Die Menge und der Druck des Öles in der dritten Leitung 7 wird erfindungsgemäß über die Drehzahl der Pumpe 4 geregelt. Dazu ist die Pumpe 4 mit einem Antrieb 17 verbunden, wobei der Antrieb als Motor ausgebildet ist. Die Drehzahl des Motors ist mit der Drehzahl der Pumpe 4 gekoppelt. Die Drehzahl der Pumpe 4 kann dadurch mit der Drehzahl des Motors verändert werden.

Der Motor ist mit einem Frequenzumrichter 18 gekoppelt. Die Drehzahl des Motors wird mit dem Frequenzumrichter 18 verändert .

Die Schmierölstation umfasst ferner eine Steuerungseinheit 19. Diese Steuerungseinheit 19 ist zum einen mit Eingangssignalen 20 verbunden. Diese Eingangssignale 20 ermitteln beispielweise die Menge und den Druck des Öls in der dritten Leitung 7. Des Weiteren ist die Steuerungseinheit 19 mit Ausgangssignale 21 verbunden. Mit Ausgangssignale 21 wird der Frequenzumrichter 18 angesteuert. Die Steuerungseinheit 19 ist derart ausgebildet, dass über die gemessenen Eingangssignale 20 dem Bedarf an die Anlage angepasste Ausgangssignale 21 generiert, die zu einer optimalen Drehzahl der Pumpe 4 führen. Mit anderen Worten: Der Druck und die Menge in der dritten Leitung 7 wird über die Drehzahl der Pumpe 4 gere- gelt , wobei die Drehzahl über die Steuerungseinheit 19 geregelt wird .

Somit wird die Menge an für die Anlage benötigtem Öl mit der Steuerungseinheit ermittelt und über die Pumpe drehzahlgeregelt an die Anlage gepumpt .

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Aus führungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden , ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlas sen .