CN101790641A - 风力发电装置 - Google Patents

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CN101790641A CN200880001607A CN200880001607A CN101790641A CN 101790641 A CN101790641 A CN 101790641A CN 200880001607 A CN200880001607 A CN 200880001607A CN 200880001607 A CN200880001607 A CN 200880001607A CN 101790641 A CN101790641 A CN 101790641A
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Abstract

本发明涉及一种风力发电装置，其可以彻底取消润滑油配管的加热器加热、或将加热器加热部位减少到需要的最小限度。风力发电装置(1)具备润滑系统(20)，该润滑系统(20)使润滑油存储箱(21)内的润滑油(L)经由与润滑油泵(22)连接的润滑油配管(23)进行循环，将润滑油(L)供给到与润滑油配管(23)连接的主轴承(12)而对主轴承(12)进行润滑。该润滑系统(20)具备润滑油回收系统，该润滑油回收系统在润滑油泵(22)停止时形成，使润滑油(L)自然落下并回收到润滑油存储箱(21)内。

Description

风力发电装置
技术领域
本发明涉及针对寒冷地区的风力发电装置，尤其是涉及能够确保低温起动时的润滑油的流动性的风力发电装置。
背景技术
目前，风力发电装置是具备风车翼板的旋翼头接受风力作用而旋转，通过利用增速器使该旋转增速而驱动发电机进行发电的装置。因此，风力发电装置中存在例如增速器或轴承等这样需要润滑的滑动部，并设有采用润滑油泵将润滑油从润滑油箱内供给到滑动部的润滑系统。
就液压作业设备的液压回路而言，提案有简单、可靠地确保发动机起动时的预热运转及作业中的热平衡的结构。这种现有技术的构成为，根据油冷却器的有无设置不同的冷却流路及非冷却流路，通过方向切换阀可以选择切换向润滑油箱返回的返回油的流路。(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2005-155698号公报
然而，要考虑到寒冷地区所设置的风力发电装置有时是在例如大气温度达到-30℃以下的低温条件下起动，起动时的配管及设备自身的温度甚至达到-40℃的水平。在这种低温条件下，润滑油的动粘度飞跃式上升，所以，为了确保起动时的润滑油的流动性，需要利用加热器等对润滑油配管强制性地加热。
即，停电时或风力发电装置停止时，当润滑油泵停转时，循环中的润滑油就会残留在润滑油配管中。这时，周围的环境为低温时，残留在润滑油配管内的润滑油就会被冷却，因此，动粘度就上升，流动性变差。其结果是，在润滑油的动粘度高的状态下起动时，负荷因压力损失的增大而增大，有可能产生泵跳机(トリツプ)等不良情况。
因此，特别是对于润滑油配管的润滑油残留部，必须采取对配管整体进行加热的对策。
但是，使用加热器对润滑油残留部的加热具有不但消耗过多的能量，而且在加热器产生不良时不可避免润滑油的动粘度上升之类的风险。因而，为了提高寒冷地区的风力发电装置的可靠性，希望彻底取消润滑油配管的加热器加热或将加热器加热部位减少到需要的最小限度。
发明内容
本发明是鉴于上述的课题而开发的，其目的在于提供一种能够彻底取消润滑油配管的加热器加热或将加热器加热部位减少到需要的最小限度的风力发电装置。
为了解决上述课题，本发明采用以下手段。
本发明的风力发电装置，其具备润滑系统，所述润滑系统使润滑油存储空间内的润滑油经由与润滑油泵连接的润滑油流路进行循环，将润滑油供给到与所述润滑油流路连接的滑动部而进行润滑，其特征在于，所述润滑系统具备润滑油回收系统，其在所述润滑油泵停止时形成，使润滑油自然落下并回收到所述润滑油存储空间内。
根据这种风力发电装置，润滑系统具备润滑油回收系统，其在润滑油泵停止时形成，使润滑油自然落下并回收到润滑油存储空间内，所以，当润滑油泵在停电时或风力发电装置停止而停转时，能够形成润滑油回收系统并使润滑系统内的润滑油自然落下而回收到润滑油存储空间内。即，在润滑油泵的运转因停电等而停止时的润滑油回收时，可以经由润滑油回收系统使润滑油自然落到润滑油存储空间内，由此，在润滑油流路内就不会有残留的润滑油。
在上述的风力发电装置中，优选所述润滑油回收系统的构成为，具备：设置在所述润滑油流路的排出侧低位置的止回阀；从紧靠所述止回阀的下游侧分支并与所述润滑油存储空间连接的润滑油返回流路；配设在润滑油返回流路上、在通常运转时关闭且在润滑油回收时开启的自动开闭阀。
根据这种结构，在润滑油泵的运转停止的润滑油回收时，则开启润滑油返回流路的自动开闭阀，形成润滑油回收系统。因此，在润滑油流路的排出侧残留在比止回阀高、比润滑油流路的最高位置更靠上游侧的润滑油利用重力自然落下，通过润滑油返回流路被回收到润滑油存储空间。另外，润滑油流路的最高位置的下游侧的润滑油保持不变从润滑油流路自然落下而被回收到润滑油存储空间。
在上述的风力发电装置中，优选在所述润滑油流路的最高位置设有在所述润滑油回收时与大气连通的气孔，由此，润滑油回收时的润滑油流路内的润滑油以润滑油流路的最高位置为界限分为上游侧及下游侧，分别通过润滑油返回流路及润滑油流路被顺畅地回收。
根据这种风力发电装置，在润滑油泵停止时，能够从润滑系统的润滑油流路回收润滑油，所以，即使在寒冷地区设置的情况下，也能够彻底取消润滑油配管的加热器加热或将加热器加热部位减少到需要的最小限度。
其结果是，在停电或风力发电装置停止时，可以减小或不需要润滑油残留部的加热消耗的能量。即，可以提供运转成本低的风力发电装置。另外，在润滑油泵起动时，能够防止发生动粘度上升后的润滑油的残留造成的泵跳机等不良情况，所以，可以提供可靠性高而且设备运转率高的风力发电装置。
附图说明
图1是表示作为本发明的风力发电装置的一实施方式的润滑油供给系统的图，并表示润滑油回收时的状态。
图2是表示作为本发明的风力发电装置的一实施方式的润滑油供给系统的图，并表示通常运转时的状态。
图3是表示本发明的风力发电装置的整体结构例子的图。
符号说明
1风力发电装置
3机舱
4旋翼头
5风车翼板
10主轴
11增速器
12主轴承
20，20A润滑系统
21，21A润滑存储箱
22，22A润滑油泵
23，23A润滑油配管
24，24A油冷却器
25，25A止回阀
26，26A润滑油返回配管
27，27A，29，29A自动开闭阀
L润滑油
具体实施方式
下面，参照图1～图3对本发明的风力发电装置的一实施方式进行说明。
图3所示的风力发电装置1具有：立设在基础B上的支柱(也称作“塔”。)2、设置在支柱2的上端的机舱3、绕大致水平的旋转轴线可旋转地被支承且设置在机舱3上的旋翼头4。
在旋翼头4上围绕其旋转轴线呈放射状安装有多个(例如3个)风车旋转翼板5。由此，从旋翼头4的旋转轴线方向撞上风车旋转翼板5的风力转换为使旋翼头4绕旋转轴线旋转的动力。
另外，上述的风力发电装置1具备设置在机舱3的内部而构成传动系的增速器及发电机。
如图1及图2所示，风力发电装置1的传动系具备增速器11及未图示的发电机，该增速器11与主轴10连接，该主轴10与旋翼头4一起旋转。该传动系的构成为，利用增速器10使旋翼头4增速而驱动发电机，由此，进行发电机的发电。
在上述的风力发电装置1中，设有向传动系等的滑动部供给润滑油而进行润滑的润滑系统。以下，作为对滑动部进行润滑的润滑系统的一例，基于图1及图2对向支承增速器11及主轴10的主轴承12供给润滑油的润滑油供给系统等的构成例进行说明。
图1用箭头表示润滑油回收时润滑油流动的状态(润滑油流路)，图2用箭头表示在通常运转时润滑油流动的状态(润滑油流路)。另外，关于各阀的开闭状态，用涂黑表示处于关闭状态的阀。
首先对主轴承12的润滑系统20进行说明。
该润滑系统20是通过使润滑油存储箱(润滑油存储空间)21内的润滑油L经由连接在润滑油泵22上的配管(润滑油流路)23进行循环，向连接在润滑油配管23上的主轴承12供给润滑油L而进行润滑的润滑系统。另外，对主轴承12进行润滑后的润滑油L被回收到润滑油存储箱21。
另外，为了防止循环的润滑油L的温度上升，图示的润滑系统20在润滑油泵22与主轴承12之间具备油冷却器24。
而且，图示的润滑系统20具备在润滑油泵22停止时形成、使润滑油L自然落下而回收到润滑油存储箱21的润滑油回收系统。该润滑油回收系统的构成为，具备：配设在润滑油配管23的排出侧低位置的止回阀25、从紧靠止回阀25的下游侧进行分支并与润滑油存储箱21连接的润滑油返回配管(流路)26、配设在润滑油返回配管26上且通常运转时关闭而润滑油回收时开启的自动开闭阀27。
在这种情况下，润滑油存储箱21及润滑油泵22在上下方向处于最低的位置。
另外，上述的润滑油系统20在形成润滑油流路的润滑油配管23的最高位置具备润滑油回收时则与大气连通的气孔28。这时的气孔28具备通常运转时关闭而润滑油回收时开启的自动开闭阀29，在润滑油系统20中，自设置在最高位置的油冷却器24的出口配管部进行分支而安装自动开闭阀29。
另外，上述的自动开闭阀27，29是在通常运转时都处于全闭的状态，而在润滑油回收时都处于全开的开闭阀，例如也可以适当选择使用利用了作为流体的润滑油的压力差的膜片式或停电时自动开启的阀、利用紧急电源进行自动开闭动作的阀等公所周知的开闭阀。
另外，虽然图示的润滑油系统20具备对润滑油L进行冷却的油冷却器24，但是在作为该油冷却器24的上游侧的入口配管部，设有自润滑油配管23分支并且具备止回阀30的冷却器旁通配管(流路)31。该冷却器旁通配管31经由润滑油配管23与润滑油存储箱21连接。
这样构成的润滑系统20，在图2所示的通常运转时，通过润滑油泵22运转，使润滑油存储箱21内的润滑油L如图中箭头所示通过润滑油配管23进行循环。
即，润滑油存储箱21内的润滑油L被润滑油泵22升压而流向润滑油配管23。该润滑油L通过止回阀25经润滑油配管23上升而流入油冷却器24。这时，自动开闭阀27关闭，通过分支点A的润滑油L的全部都被导向油冷却器24。
另外，对于止回阀30，由于利用设置在内部的弹簧的作用力而被关闭，所以，通过分支点B的润滑油的全部也都被导向油冷却器24。可是，例如在油冷却器24的过滤器堵塞而使流路阻力增大等时，因润滑油L的压力上升，止回阀30开启，所以，润滑油L通过旁通油冷却器24的旁通配管31供给到主轴承12。
通过油冷却器24的润滑油L利用与大气的热交换被冷却。另外，在通常运转时，设置在自分支点C分支的配管上的自动开闭阀29处于全开状态，因此，润滑油L不会通过气孔28流出配管路径外。
被油冷却器24冷却后的润滑油L经润滑油流路23供给到主轴承12，该润滑油L对需要部位进行润滑后，经润滑油配管23返回到润滑油存储箱21。
另外，由于止回阀30成为全开，所以，通过分支点D的润滑油L的全部都供给到主轴承12。但是，例如在油冷却器24的过滤器堵塞而使流路阻力增大等时，因润滑油L的压力上升，止回阀3开启，所以，润滑油L通过旁通油冷却器24的旁通配管31供给到主轴承12。
下面，润滑油L沿着同样的路径在润滑油配管23中进行循环，继续进行主轴承12的润滑。
接着，在因停电或规定以上的强风等使风力发电装置1的运转停止的情况下，润滑油泵22的运转也停止。在这种润滑油泵22停止时，则将残留在润滑油配管23内的润滑油L回收到润滑油存储箱21，防止寒冷地区的润滑油L的动粘度的上升。
如图1所示，在这种润滑油回收时，润滑油泵22的运转被停止，并且自动开闭阀27，29处于全开。
其结果是，润滑油配管23的分支点C成为经由气孔28与大气连通的状态。因而，残留在自分支点C作为润滑油泵22侧的润滑油配管23内的润滑油L利用重力自然落到处于低的位置的分支点A，之后，流入到自动开闭阀27为开状态的润滑油返回流路26，从而被回收在润滑油存储箱21。
另一方面，残留在自分支点C作为润滑油泵22侧的润滑油配管23内的润滑油L通过处于低的位置的分支点D及主轴承12，自然落到润滑油存储箱21而被回收。
接着，对增速器11的润滑系统20A进行说明。
该润滑系统20A采用增速器11的外壳11a作为润滑油存储箱21A。即，存储在外壳11a的底部的润滑油L经由连接在润滑油泵22A上的润滑油配管23A供给到增速器11的滑动部，对增速器11内的需要部位进行润滑，然后被回收到外壳底部的润滑油存储箱21A。
另外，为了防止润滑油L的温度上升，这时的润滑系统20A在润滑油泵22和增速器11之间设置有油冷却器24A。
而且，图示的润滑系统20A具备在润滑油泵22A停转时形成、且使润滑油L自然落下并回收到润滑油存储箱21A的润滑油回收系统。该润滑油回收系统的构成为，具备：配设在润滑油配管23A的排出侧低位置的止回阀25A；从紧靠止回阀25A的下游侧分支并与润滑油存储箱21A连接的润滑油返回配管26A；配设在润滑油返回配管26A上、通常运转时关闭且润滑油回收时开启的自动开闭阀27A。
这时，润滑油存储箱21A在上下方向处于最低的位置。
另外，上述的润滑油系统20A在润滑油配管23A的最高位置具备气孔28A。这时的气孔28A具备通常运转时关闭且润滑油回收时开启的自动开闭阀29A，在润滑系统20A中，从设置在最高位置的油冷却器24A的出口配管部分支而安装自动开闭阀29A。
另外，上述的自动开闭阀27A，29A都是在通常运转时处于全闭的状态、而在润滑油回收时自动地开启的众所周之的开闭阀。
另外，图示的润滑油系统20A具备对润滑油L进行冷却的油冷却器24A，在作为该油冷却器24A的上游侧的入口配管部设有从润滑油配管23A处开始分支，并且具备止回阀30A的冷却器旁通配管31A。该冷却器旁通配管31A经由润滑油配管23A与润滑油存储箱21A连接。
这样构成的润滑系统20A，在图2所示的通常运转时，通过使润滑油泵22A运转，润滑油存储箱21A内的润滑油L被润滑油泵22A升压，并通过润滑油配管23A而进行循环。该润滑油L推开止回阀25A而通过，经润滑油配管23A上升而流入油冷却器24A。这时，由于自动开闭阀27A关闭，所以，从分支点E通过的润滑油L的全部被导向油冷却器24A。
另外，对于止回阀30A，由于利用设在其内部的弹簧的作用力而被关闭，所以，通过分支点F的润滑油L的全部也被导向油冷却器24A。
通过油冷却器24A的润滑油L利用与大气的热交换而被冷却。另外，在通常运转时，设置于从分支点G分支后的配管的自动开闭阀29A处于全闭状态，因此，润滑油L不会通过气孔28A而流出配管路径外。
被油冷却器24A冷却后的润滑油L通过润滑油流路23A被供给到增速器11。该润滑油L对增速器11内的需要部位进行润滑，之后通过润滑油配管23A而返回润滑油存储箱21A。这时，止回阀30A成为全闭，所以，通过分支点H的润滑油L的全部供给到增速器11。这时的止回阀30A在因油冷却器24A的过滤器堵塞等使得流路阻力增大等时，因润滑油L的压力上升而开启，因此，润滑油L通过旁通油冷却器24A的旁通配管31A被供给到增速器11。
下面，润滑油L沿着同样的路径在润滑油配管23A中进行循环，继续进行对增速器11的润滑。
接着，在润滑油泵22A的运转被停止的润滑油回收时，如图1所示，润滑油泵22A的运转停止，并且自动开闭阀27A、29A处于全开。
其结果是，润滑油配管23的分支点G成为经由气孔28与大气连通的状态。因而，残留在自分支点C作为润滑油泵22A侧的润滑油配管23A内的润滑油L，利用重力自然落到处于低的位置的分支点E，之后，流入自动开闭阀27A为开状态的润滑油返回流路26A，从而被回收到润滑油存储箱21A。
另一方面，残留在自分支点G作为增速器11侧的润滑油配管23A内的润滑油L通过处于低的位置的分支点H及增速器11，自然落到润滑油存储箱21A而被回收。
这样，本发明的风力发电装置1具备润滑系统20，20A，这些润滑系统20，20A使润滑油存储箱21，21A内的润滑油L经由与润滑油泵22，22A连接的润滑油配管23，23A进行循环，将润滑油L供给到与润滑油配管23，23A连接的主轴承12及增速器11的滑动部，对它们进行润滑。
而且，该润滑系统20，20A具备润滑油泵22，22A停转时形成的润滑油回收系统。该润滑油回收系统能够将通过润滑油配管23，23A及润滑油返回配管26，26A而自然落下的润滑油L，回收到润滑油存储箱21，21A内。
因此，润滑系统20，20A能够在停电或风力发电装置1停止时的、润滑油泵22，22A停止运转的润滑油回收时，使润滑油不会残留在润滑油配管23，23A内。
即，润滑油回收时，将润滑油返回流路26，26A的自动开闭阀27，27A设定为开启而形成润滑油回收系统，所以，在润滑油配管23，23A的排出侧，残留在比止回阀25，25A高、且比润滑油配管23，23A的最高位置即分支点C、G更靠上游侧的润滑油L，利用重力自然落下通过润滑油返回流路26，26A而被回收到润滑油存储箱21，21A。另一方面，残留在比润滑油配管23，23A的最高位置即分支点C、G更靠下游侧的润滑油L保持不变从润滑油配管23，23A自然落下而被回收到润滑油存储箱21，21A。
另外，在作为润滑油配管23，23A的最高位置的分支点C，G设置气孔28，28A，用于在润滑油回收时与大气连通，由此，润滑油回收时的润滑油配管23，23A内的润滑油L以润滑油配管23，23A的最高位置为界，上游侧和下游侧迅速地被分离。其结果是，明确地分离后的润滑油L分别通过润滑油返回流路26，26A及润滑油配管23，23A而被顺利回收。
这样，根据上述的本发明的风力发电装置1，能够在润滑油泵22，22A停转时，将润滑油L从润滑系统20，20A的润滑油配管23，23A可靠地进行回收，所以，即使设置将其在润滑油L的动粘度有可能上升的寒冷地区的情况，也可以彻底取消润滑油配管23，23A的加热器加热或将加热器加热部位减少到需要的最小限度。
附带说一下，在图示的构成例中，润滑油L不会残留在比止回阀25，25A更靠下游侧的润滑油配管23，23A，所以，没必要在该区间设置加热器。
其结果是，在停电时或风力发电装置停止时，能够减小或不需要润滑油残留部的加热消耗的能量。
另外，在润滑油泵21，21A起动时，不需要对动粘度上升的润滑油L进行处理，所以，能够防止泵跳机等不良情况发生，提高极寒冷状态的风车起动的可靠性。
但是，上述的实施方式中，设置了油冷却器24，24A、气孔28，28A及冷却器旁通配管31，31A，但这些并不是必须的构成要素，可以根据需要适当设置。
另外，对于具备自动开闭阀27，27A的润滑油配管26，26A，在上述的实施方式中设置了1根，但为了完全消除残留的润滑油L，可以根据润滑油配管23，23A的高低变化的数量，适当地变更数量。
另外，上述的实施方式适用于主轴承12及增速器11的润滑系统20，20A，当然，也可以应用于对设置在寒冷地区的风力发电装置1的其他滑动部进行润滑的润滑系统。
另外，本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离其要旨的范围内可以进行适当变更。

Claims (3)

1.一种风力发电装置，其具备润滑系统，所述润滑系统使润滑油存储空间内的润滑油经由与润滑油泵连接的润滑油流路进行循环，将润滑油供给到与所述润滑油流路连接的滑动部而进行润滑，其特征在于，
所述润滑系统具备润滑油回收系统，其在所述润滑油泵停止时形成，使润滑油自然落下并回收到所述润滑油存储空间内。
2.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述润滑油回收系统具备：
设置在所述润滑油流路的排出侧低位置的止回阀；
从紧靠所述止回阀的下游侧进行分支并与所述润滑油存储空间连接的润滑油返回流路；
配设在润滑油返回流路上、在通常运转时关闭且在润滑油回收时开启的自动开闭阀。
3.如权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，在所述润滑油流路的最高位置设有在所述润滑油回收时与大气连通的气孔。
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