CN102042391B - 辅助制冷系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种辅助制冷系统，用于当主制冷系统(20)由于外部低温不工作时冷却风轮机的变速箱(10)。所述辅助设备(30)安装在机舱的内部，并具有压力限制阀(31)、热交换器和马达风扇(M)，它们都被连接到控制箱上，所述控制箱基于外部温度Text，主管路出口处的制冷剂温度Tsc以及变速箱温度Tm激活或不激活所述辅助制冷设备。

Description

辅助制冷系统及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种在恶劣天气下当主制冷设备不工作时，通过辅助系统冷却风轮机的变速箱的方法。
背景技术
风轮机是一种可以安装在所有地方并用于恶劣外部环境下的机器。因此，当用于低温的地方时，变速箱润滑油的粘度会增加到能形成固体油块的值。润滑油固化的最佳地方是当制冷设备接触外部环境时。当主系统因为用于冷却的润滑油部分凝固而不工作时，由于变速箱的温度上升，将产生各种故障，此时相关报警器响起，风轮机停止运行。
在常规操作中，变速箱润滑油运行通过主制冷系统，并被其根据需要而冷却。众所周知，润滑油的粘度的增加与温度成反比并成指数级增加。运行通过主制冷设备的粘性流体负荷的损失与粘度成线性关系；在低温下形成半凝固状态的润滑油块，使得变速箱润滑油不能运行通过主制冷设备。
为了避免由于变速箱制冷剂的缺少而造成的后果，辅助热交换器被用于在需要时冷却变速箱。
专利CN101196176考虑了由于低温造成的问题，并采用辅助热交换器来预热用在主制冷系统中的润滑油，使得其可以被泵所运送。这并不是解决问题的最佳方案，因为主制冷系统中使用的润滑油所需要的总热量需要使用过大(这使得将其定位在舱内部变得困难)和昂贵的预热器。
专利WO2008131766也公开了当主制冷系统遭受低温和润滑油粘度增加的情况时，采用辅助预热器来与主制冷系统进行热量交换。该专利示出的设计方法防止了过量的润滑油制冷剂，使得所述循环不会被堵塞，但是并没有考虑堵塞后风轮机停机的可能性。因为当风轮机停机时，将没有任何热量交换循环，因此它们可能会在低温下堵塞。
如上所述，可确信地是没有任何已知的专利能以这样的方式解决变速箱冷却的问题：即简单的，经济性的在低温下，在舱内部的空间中，改进机器的性能。
发明内容
本发明的目的在于建立一种内部辅助热交换器，直接应用到变速箱中用于其冷却，当主制冷设备因为风轮机外部环境的低温造成不工作时，所述辅助热交换器开始运行。
本发明的另一个目的是建立辅助热交换器和齿轮箱之间的必要机械连接，以防止变速箱润滑油达到可以使机器停止的最大运行温度。
本发明的另一个目的是在辅助热交换器，主制冷设备和变速箱之间建立电路连接，以完成润滑油的冷却。
最后，本发明的另一个目的是建立一种方法，其判定主制冷设备是否已经不工作，并激活辅助热交换器，在等待主制冷系统的操作重起之前，管理所述响应并连接和断开所述辅助热交换器。
附图说明
图1示出了主制冷设备，变速箱和辅助热交换器的结构简图。
图2示出了上述附图中的各种组件的液压线路图。
图3具体示出了所述辅助热交换器的机械结构及其连接到变速箱和制冷设备的示意图：
图4示出了检测到不同温度时的控制逻辑方框图。
具体实施方式
变速箱是一种由于风轮机的旋转速度通常与发动机的旋转速度不相匹配而被安装在风轮机的机械传动系统或传动链与发电机之间的部件。这种机械组件需要被冷却。
如图1所示，变速箱(10)被主制冷系统(20)冷却，两者间具有直接连接(21)。所述主制冷设备(20)设置在所述机舱的外部并通过外部空气冷却。当大气温度过低时，主制冷系统(20)停止工作，而变速箱(10)中的润滑油被加热。在所述舱的内部建立一个辅助热交换器(30)，其并不与外部(22)接触以防止变速箱受热而超过风轮机转换到暂停模式时的值。
附图2示出了液压线路图，其基本上描述了变速箱(10)和主制冷设备(20)。电动泵(11)在变速箱润滑油需要被冷却时激活，并泵送所述润滑油使其流动通过主制冷设备(20)。辅助制冷系统具有设置在常规管路上的逆止限制阀(31)。辅助制冷系统包括辅助热交换器(30)和内置马达风扇(M)，内置马达风扇(M)强制空气流动通过辅助热交换器(30)。所述马达风扇(M)连接至控制箱上，所述控制箱基于其从外部主制冷设备(20)和变速箱(10)箱体上的外部温度传感器中接受到的信号激活或者不激活所述风扇。根据本实施例，当润滑油达到低于临界温度的给定温度T时，马达风扇(M)被激活，防止润滑油达到临界温度而造成风轮机转换到暂停模式。
图3示出了3个元件以及它们的机械连接和连接器的简图。马达泵(11)朝着主制冷设备(20)向外输送润滑油。从那里，润滑油返回(13)到变速箱(10)。如果主制冷设备(20)不工作，那么压力限制阀(31)迫使润滑油流动通过辅助热交换器(30)。
辅助制冷系统通过两个参数进行控制：润滑油流动通过的制冷管路和激活和非激活电动泵(11)。
润滑油流动通过的管路被设置在辅助管路前端的压力限制阀(31)自动地控制，所述辅助管路被控制箱激活或不激活。当负荷损失超过了给定值6巴，所述阀(31)打开，润滑油流动通过所述辅助管路。一旦所述值低于所述给定值时，所述阀就会关闭，润滑油再一次流动通过主制冷管路。所述激活压力值基于变速箱和制冷管路的大小而计算出，并随着不同的机器大小而变化。
机械元件(马达风扇)或者两个管路的激活需要依赖三个参数：
-外部温度Text。
-主制冷设备外部的润滑油温度Tsc。
-齿轮箱箱体的温度Tm。
所有的温度传感器都被连接至控制箱，所述控制箱控制风轮机的组件。
如图4所示，低温系统仅在外部温度低于TBT＝5℃时激活。当这种情况发生时，主制冷设备(20)外部的温度(压力或者流率)被测量。当主管路外部的温度(压力或流率)Tsc等于或者低于25℃，在该温度由于润滑油的粘度造成的负荷损失而使其由于低温而不能被泵输送时的温度时(或者在压力或流率等于0时)，这将指示是否所述制冷系统被堵塞，所述辅助热交换器(30)被激活。辅助热交换器(30)的激活同时也基于变速箱箱体上测量的润滑油温度Tm，如果温度Tm＞50℃；润滑油输送泵(11)和辅助热交换器被激活。
换句话说，如果外部温度Text超过TBT时，主制冷系统(20)将因为变速箱的温度Tm而被激活，如果温度Tm＞59℃。
机器停止后制冷系统的重起操作是一个复杂的过程。如果主制冷系统(20)在停止之前被堵塞，或者在粘度丧失之前被堵塞，则在制冷系统停止时其将会被堵塞，因此在风轮机重启之后，其仍然被堵塞。采用了本发明的辅助热交换器(30)后，变速箱(10)的冷却可以在所述机器重起的时刻立即获得，因为在所述舱的内部，变速箱被保护起来不受到风轮机外部存在的低温影响。

Claims (5)

1.一种辅助制冷系统，用于当安装在机箱外部的主制冷系统(20)不工作时冷却风轮机的变速箱(10)，其特征在于：所述辅助制冷系统设置在机箱的内部而不与外部接触，并包含逆止压力限制阀(31)，所述逆止压力限制阀(31)连接在外部管路(12)和变速箱(10)的返回管路(13)之间并且由制冷剂输送电动泵(11)控制。
2.如权利要求1所述的辅助制冷系统，其特征在于：还包括辅助热交换器管路和马达风扇(M)，它们全部连接到控制箱上，所述控制箱根据润滑油流动通过的制冷管路的压力激活或者不激活逆止压力限制阀(31)。
3.一种用于操作辅助制冷系统的方法，包括控制其中流过制冷剂的主管路和辅助热交换器管路，并激活或不激活输送所述制冷剂的电动泵(11)，其特征在于：
-如果辅助热交换器管路的逆止压力限制阀(31)的压力超过所允许的负荷损失，则所述辅助热交换器管路 开启，一旦变速箱内温度Tm超过最大温度值，所述温度Tm最大温度为50℃，辅助热交换器管路开启；
-基于外部温度Text，激活控制辅助热交换器管路或者主管路的逻辑器；
-如果主管路外部测量到的制冷剂温度Tsc等于或低于给定值25℃且变速箱内温度超过给定的温度设定值，即Tm＞50℃时，所述电动泵(11)和所述辅助热交换器管路开启。
4.根据权利要求3所述的操作辅助制冷系统的方法，其特征在于：逆止压力限制阀(31)在达到6巴以上的压力时开始工作。
5.根据权利要求3所述的操作辅助制冷系统的方法，其特征在于：在下述情况达到时所述电动泵(11)和辅助热交换器管路将开启：
-外部温度低于预定的外部温度TBT；及
-主管路出口端的温度等于或者低于由于润滑油的粘度造成的负荷损失使得润滑油不能被泵输送时的温度，或者主管路出口端的压力或流率等于0；及
-变速箱内温度Tm大于防止润滑油达到其临界温度的安全值。
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