CN101979872B - 风力发电机组齿轮箱润滑系统 - Google Patents

风力发电机组齿轮箱润滑系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组齿轮箱润滑系统，包括油箱和齿轮箱，其特征在于：油箱独立外置，其上带有循环加热系统，并通过挠性橡胶接头或金属软管与齿轮箱连通，油箱中有油管，并分别接电动泵I、电动泵II和机械泵，润滑油通过所述各泵进入单向阀I、II、III，经过滤器I、II、III后汇合进入三通温控阀，直接进入和/或通过板式冷却器进入齿轮箱；所述板式冷却器则与由风冷却器I、风冷却器II、水泵、温度传感器、压力罐、压力继电器和安全阀II组成的循环水系统并联连接。本发明具有冷却效果高、震动小、提高了加热效率和润滑使用寿命及提供早期预誓的特点，适宜在大型风机齿轮箱的润滑系统中采用。

Description

风力发电机组齿轮箱润滑系统
技术领域
本发明涉及带有润滑剂排出或净化装置的压力润滑系统，尤其涉及风力发电齿轮箱的润滑、冷却及过滤。
背景技术
目前，风力发电机组齿轮箱润滑系统都是以多个部件的形式分散安装在齿轮箱上，主要由电机、齿轮泵、过滤器的风冷却器组成，而润滑油直接储存在齿轮箱内。这种形式的润滑系统一直存在冷却效果不明显、系统控制不完善、齿轮箱使用可靠性低和维修频率高的缺点。加之，风力发电行业发展迅猛，小型风力发电机组将逐步被大型风电机组取代，而大型风力发电机组，例如5兆瓦机组又是以海上机型为主，维修费用非常高。因此，现有的润滑系统已无法满足发展要求，迫切需要对现有润滑系统加以改进，设计一种新的润滑系统，已势在必行。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有润滑系统冷却效果不明显、系统控制不完善、无齿轮箱故障预警等缺陷，设计一种带有独立外置油箱、采用风冷和水冷二次冷却方式及独立循环加热系统的新型风机齿轮箱润滑系统。
本发明的技术解决方案是这样实现的：
一种风力发电机组齿轮箱润滑系统，包括油箱和齿轮箱，其特征在于：油箱独立外置，其上带有循环加热系统，并通过挠性橡胶接头和/或金属软管与齿轮箱连通，油箱中有油管，分别连接电动泵I、电动泵II和机械泵，润滑油通过所述泵I、II、III进入单向阀I、II、III，经过滤器I、II、III后汇合进入三通温控阀，直接进入和/或通过板式冷却器进入齿轮箱；所述板式冷却器则与由风冷却器I、风冷却器II、水泵、温度传感器、压力罐、压力继电器和安全阀组成的循环水系统并联连接。
所述的循环加热系统由齿轮泵、单向阀I、流量开关、电加热器、温度传感器I、颗粒传感器和压力开关组成，并通过单向阀I与油箱保持连通。
所述的油箱还装有离线循环过滤装置。与现有技术相比较，本发明的优点主要表现在：
1、采用风冷却器即空气冷却水、板式冷却器即水冷却油这种二次冷却方式，显著提高了系统的冷却效果；
2采用外置油箱，可避免齿轮搅拌润滑油而引起的温度升高；
3、油箱上设置单独的循环加热系统，解决了润滑油局部过热而烧坏的现象，提高了加热效率和润滑油使用寿命；
4、在循环加热系统中设置颗粒传感器，能及时有效地了解齿轮箱运行状况，对其存在的隐患提供可靠的早期预警；
5、系统除了采用精度较高的过滤器外，还专门配备了离线循环过滤装置，最大程度提高过滤器的纳污容量，减少滤芯更换次数，降低维修成本。
附图说明
本发明有附图1幅，其中：
图1是本发明的系统原理图。
在图中：1.油箱，2.安全阀I，3.齿轮泵，4.单向阀I，5.流量开关，6.电加热器，7.电动泵I，8.温度传感器I，9.颗粒检测传感器，10.单向阀II，11.电动泵II，12.加油口，13.离线循环过滤装置，14.单向阀III，15.风冷却器I，16.风冷却器II，17.水泵，18.温度传感器II，19.压力罐，20.压力继电器，21.安全阀II，22.过滤器I，23.过滤器II，24.板式冷却器，25.齿轮箱，26.三通温控阀，27.过滤器III，28.单向阀IV，29.机械泵30.挠性橡胶接头，31.温度传感器III，32.球阀，33.压力开关。
具体实施方式
如图1所示的一种风力发电机组的齿轮箱润滑系统，包括油箱1和齿轮箱25，其特征在于：油箱1独立外置，其上带有循环加热系统，并通过挠性橡胶接头或金属软管30与齿轮箱25连通，有效减小了齿轮箱运行时的震动对油箱装置的影响。润滑油通过电动泵7、11和机械泵29从油箱1吸入，然后经过单向阀I10、II14、III28，分配至过滤器I22、II23、III27，随后汇合一起进入三通温控阀26，并根据油温被分流。所述油温通常设定为42℃～45℃。当温度尚未达到设定值时，润滑油通过温控阀26后直接进入齿轮箱25的油分配器，此时仅有少量润滑油通过板式冷却器24后再进入齿轮箱25；当温度达到设定值时，润滑油通过温控阀26后全部进入板式冷却器24冷却，然后再进入齿轮箱25，与此同时，配有水泵17的循环水系统启动。
所述润滑系统采用空气冷却水(风冷却器15)、水冷却油(板式冷却器24)这种二次冷却方式，提高了系统的冷却效果。板式冷却器24由一套单独的循环水系统供水，主要由风冷却器15、16、水泵17、温度传感器18、压力罐19、压力继电器20、安全阀21组成。循环水经过板式冷却器24与润滑油进行热交换后再进入风冷却器15、16进行冷却，然后直接到水泵17吸口，随后经过水泵17再次进入板式冷却器24，如此循环。
该润滑系统还设置了独立的循环加热系统，主要由齿轮泵3、单向阀I4、流量开关5、电加热器6、温度传感器8、颗粒传感器9和压力开关33组成。在环境温度较低且风机冷启动时，润滑油粘度非常大，润滑系统无法正常工作，此时该循环加热系统必须提前启动，当油温达到设定温度时主系统才能启动。齿轮泵3吸入润滑油，经过流量开关5后进入加热器6加热，然后通过颗粒传感器9之后再回到油箱1。单向阀4的作用相当于安全阀，保证该系统的安全。电加热器6工作的同时润滑油在不断循环，避免润滑油因局部过热而烧坏，而且加热效率高，缩短加热时间，也提高了润滑油的使用寿命。加热器6出口配有温度传感器8，当油温达到设定值80℃时加热器6停止工作，但齿轮泵3仍然运行，至少60秒后才能停止工作。如果加热器6与齿轮泵3同时停止工作，则电加热器6余热可能会造成其内部困油的局部过热，甚至烧坏润滑油。因此在PLC控制上齿轮泵3停机相对于加热器6必须有一定时间的延时处理。
颗粒传感器9能及时检测润滑油里含有的磁性及非磁性固体颗粒，并提供一些例如颗粒大小、单位油液中颗粒含量等信息，并对检测的信息进行处理，对齿轮箱25存在的安全隐患提供可靠的早期预警。
流量开关5和压力开关33的作用是检测齿轮泵3是否处于正常工作状态，如果齿轮泵3意外停机或损坏而不能提供正常流量导致流量开关5或压力开关33任何一个发出信号，则立即关闭电加热器6，以防止在无油循环的状态下发生干烧。
润滑油在进入过滤器之前必须经过单向阀II10、III14、IV28，这些单向阀外置于过滤器II23、I22、III27入口前或内置于一个集成块中，其开启压力较低，主要作用是：当过滤器之前的元件或管路检修时，单向阀I10、II14、III28反向关闭阻止过滤器I22、II23、III27及其之后的润滑油回流，方便维修同时也降低维修成本。
在现有技术的润滑系统中，每个独立的过滤器均配有压差发讯器用于滤芯的堵塞报警，而本发明的润滑系统中的过滤器I22、II23、III27只需要配置一个压差发讯器即可，如过滤器II23所示。润滑油在进入过滤器之前汇合，然后再根据情况分配至各个过滤器，随着滤芯渐渐堵塞导致其进出口压差的升高，润滑油自动选择压差较低者通过，最终达到平衡，当滤芯全部堵塞达到压差发讯器的设定值时报警。
过滤器I22、II23、III27中的滤芯为双精度过滤，高精度滤芯为7μm，低精度滤芯为25μm，低精度滤芯串联一个单向阀后再与高精度滤芯并联，只有当高精度滤芯堵塞造成过滤器进出口压差达到单向阀的设定开启压力值时润滑油才通过低精度滤芯过滤。
安全阀I2用来保护压力，防止系统压力意外升高而损坏元件。
考虑到海上风力发电机组维修费用高昂以及维修困难的情况下，该润滑系统还配备了一套离线循环过滤装置13，同时能去除油液中混杂的水分，让齿轮箱有一个更好的润滑条件，这样可以延长润滑油的使用寿命，延长主系统中滤芯的更换周期。

Claims (3)

1.一种风力发电机组齿轮箱润滑系统，包括油箱（1）和齿轮箱（25），其特征在于：油箱（1）独立外置，其上带有循环加热系统，并通过挠性橡胶接头和/或金属软管（30）与齿轮箱（25）连通，油箱（1）中有油管，分别连接电动泵I（7）、电动泵II（11）和机械泵（29），润滑油通过所述泵I（7）、II（11）、机械泵（29）从油箱（1）吸入，然后经过单向阀Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（10、14、28），分配至过滤器I、II、III（22、23、27）后汇合进入三通温控阀（26），并根据油温被分流，所述油温设定为42℃～45℃，当温度尚未达到设定值时，润滑油通过三通温控阀（26）后直接进入齿轮箱（25）的油分配器，此时仅有少量润滑油通过板式冷却器（24）后再进入齿轮箱（25）；当温度达到设定值时，润滑油通过三通温控阀（26）后全部进入板式冷却器（24）冷却，然后再进入齿轮箱（25），所述板式冷却器（24）则与由风冷却器I（15）、风冷却器II（16）、水泵（17）、温度传感器（18）、压力罐（19）、压力继电器（20）和安全阀（21）组成的循环水系统并联连接。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组齿轮箱润滑系统，其特征在于所述的循环加热系统由齿轮泵（3）、单向阀I（4）、流量开关（5）、电加热器（6）、温度传感器I（8）、颗粒传感器（9）和压力开关（33）组成，并通过单向阀I（4）与油箱（1）保持连通。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组齿轮箱润滑系统，其特征在于：所述油箱（1）还装有离线循环过滤装置。
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