CN102084128B

CN102084128B - 用于风轮机齿轮系统的润滑系统

Info

Publication number: CN102084128B
Application number: CN2009801204836A
Authority: CN
Inventors: P·T·蒂策; T·K·尼尔森
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2029-06-02
Also published as: EP2297461B1; WO2009147147A2; US20110150655A1; EP2297461A2; CN102084128A; WO2009147147A3; US8807922B2; ES2396138T3

Abstract

风轮机齿轮系统的润滑系统，包括：容纳润滑剂的第一和第二存储容器；在正常运行期间从第一存储容器向第二存储容器供给润滑剂的泵装置；流体连接在第一存储容器和齿轮系统间以便在正常运行期间能经由它从第一存储容器向齿轮系统供给润滑剂的分配系统；可在阻止润滑剂从第二存储容器直接流向齿轮系统或第一存储容器的第一位置和允许该流动的第二位置间切换的阀装置。该阀装置响应于润滑系统内的压力变化运行，使预定的压力变化自动并直接地导致阀装置从第一位置切换至第二位置。由此确保，当使润滑系统内的压力以预定方式改变的情况发生时，润滑系统自动、可靠并快速地切换至紧急状态。无需依赖于使用独立的探测装置或类似装置对各种参数分别测量。

Description

用于风轮机齿轮系统的润滑系统

技术领域

本发明涉及向风轮机的齿轮系统提供润滑的系统。更加具体地，本发明涉及当紧急状况发生时可自动切换至紧急状态的润滑系统。

背景技术

用于风轮机的齿轮系统在正常运行期间需要润滑。出于效率原因，有时希望使用使最小量的润滑剂以如下方式循环的循环系统向齿轮系统提供润滑，即，在正常运行期间的任何时候，齿轮系统内仅具有在运行过程中润滑齿轮系统所必需量的润滑剂。但是这种方式的缺点是，在可能导致齿轮系统减速或甚至停机的紧急情况下，齿轮系统无法获得充分的润滑。以前曾试图解决该问题。

GB2201200公开一种用于润滑风能设备的齿轮装置的方法。该方法包括通过油循环系统维持运行中的润滑的步骤，该油循环系统使用注射润滑，油在注射同时被冷却。齿轮箱内油液位的正常高度被增加至当齿轮装置的转速低于设定值时飞溅润滑所必需的高度。为了增加油液位的高度，辅助量的油被从存储容器加入齿轮箱。

在GB2201200公开的方法中，需要测量齿轮装置的转速以便探测需要较高油液位的情况的发生，因此该方法的可靠性取决于用于测量转速的传感器的可靠性。另外，系统的响应时间不可能被减少到低于系统检测转速、将检测到的转速与阀值比较、确定已超过阀值并开始增加油液位所需的时间。因此，系统具有固有惯性。

发明内容

本发明的实施方式的目的是提供一种用于风轮机齿轮系统的润滑系统，与现有技术中类似润滑系统相比，该润滑系统能够以较短的响应时间切换至紧急模式。

本发明的实施方式的另一目的是提供一种用于风轮机齿轮系统的润滑系统，与现有技术中类似润滑系统相比，该润滑系统具有更高的故障防护性能。

本发明提供一种用于风轮机齿轮系统的润滑系统，该润滑系统包括：

适于容纳润滑剂的第一存储容器，

适于容纳润滑剂的第二存储容器，

泵装置，所述泵装置被设置成在正常运行期间从第一存储容器向第二存储容器供给润滑剂，

分配系统，所述分配系统流体地连接在第一存储容器和齿轮系统之间，使得在正常运行期间，能经由分配系统从第一存储容器向齿轮系统供给润滑剂，

阀装置，所述阀装置可在阻止润滑剂从第二存储容器直接流向齿轮系统或第一存储容器的第一位置和允许润滑剂从第二存储容器直接流向齿轮系统或第一存储容器的第二位置之间切换，

其中，所述阀装置响应于润滑系统内的压力变化而运行，使得预定的压力变化自动地并且直接地导致阀装置从第一位置切换至第二位置。

所述润滑剂为适于润滑齿轮系统的移动部件的物质。润滑剂优选为流体，更加优选为油。

所述泵装置被设置成在正常运行期间从第一存储容器向第二存储容器供给润滑剂。优选基本上连续地从第一存储容器向第二存储容器泵送润滑剂。因此，至少只要润滑系统以正常方式运行，即可确保向第二存储容器连续供给润滑剂。

分配系统流体连接在第一存储容器和齿轮系统之间，从而在正常运行期间，可通过分配系统从第一存储容器向齿轮系统供给润滑剂。可使用独立的泵装置或者使用用于从第一存储容器向第二存储容器供给润滑剂的泵装置供给润滑剂。下文对此进行详细说明。由此通过分配系统从第一存储容器向齿轮系统供给润滑剂。因此，分配系统是在正常运行期间以期望且合适的方式向齿轮系统供给润滑剂的系统的一部分。优选地，分配系统可确保向齿轮系统的各个不同部件分配润滑剂。

所述阀装置可在第一位置和第二位置之间切换。当阀装置位于第一位置时，润滑剂被阻止从第二存储容器直接流向齿轮系统或者第一存储容器。当阀装置位于第二位置时，上述润滑剂的流动被允许。因此，当阀装置位于第一位置时，齿轮系统或者第一存储容器不接收直接来自第二存储容器的润滑剂。由此，齿轮系统仅通过分配系统接收润滑剂。另一方面，当阀装置位于第二位置时，这种流体流动被允许，并且之前由泵装置供给至第二存储容器的润滑剂可直接供给至齿轮系统或者供给至第一存储容器并从第一存储容器到达齿轮系统。由此，当阀装置位于第二位置时，辅助量的润滑剂被供给至齿轮系统。

阀装置响应于润滑系统内的压力变化，使得预定的压力变化自动并直接地导致阀装置从第一位置切换至第二位置。由此，当发生预定的压力变化时，润滑系统从正常运行模式切换至适于紧急运行的运行模式。由于是自动地、直接地、且仅仅响应于故障情形导致的压力变化而进行切换，从而确保了快速的响应时间。另外，由于系统不依赖于一个或者多个相关参数的独立测量，因此系统具有故障防护性能。

所述压力变化可以是例如第一和/或第二存储容器内、润滑系统的一条或多条管线内、和/或润滑系统的任何其他合适部分的压力改变。所述预定的压力变化优选为温和且显著的，这种变化表明必须切换至润滑系统的紧急运行状态。

压力变化可以由例如由于泵装置的失效或者泵装置的电源中断而导致的泵装置停止运行引起。

阀装置在正常运行期间位于第一位置，在发生紧急状况时位于第二位置。如上所述，当预定的压力变化温和并显著时，表明齿轮系统需要紧急润滑的情况发生，例如，齿轮比正常运行期间转动慢，即是这种情况。

第二存储容器在正常运行期间可被加压。根据该实施方式，第二存储容器的压力优选保持为大于环境压力。环境压力优选为大气压或者接近大气压，第二存储容器内的压力优选较高，例如至少为4巴，例如大约为6巴。根据该实施方式，阀装置可响应于第二存储容器内的压力有利地优选以如下方式运行，即，第二存储容器内的压力降低使得阀装置切换至第二位置。这种压力的降低可例如由泵停止运行引起。

第二存储容器相对于齿轮系统和第一存储容器设置成使得润滑剂能借助重力从第二存储容器向齿轮系统运动。根据该实施方式，优选将第二存储容器设置在高于齿轮系统的位置，并且优选也高于第一存储容器。这样，润滑剂可由泵装置从第一存储容器泵送至第二存储容器，然后由于重力润滑剂从第二存储容器运动至齿轮系统，同样由于重力继续运动至第一存储容器。替代地或者附加地，当阀装置位于第二位置时，可通过第二存储容器内的升高的压力使润滑剂从第二存储容器向齿轮系统或者第一存储容器移动。

阀装置可包括至少一个止回阀。该止回阀根据止回阀两侧的压力差处于打开或者关闭的状态。由此，这种压力差的合适的变化可使止回阀打开或关闭。因此，由于止回阀固有地响应于压力变化而运行，因此十分适合用于本发明的系统。可替代地或者附加地，阀装置可包括至少一个弹簧阀。

根据一个实施方式，第二存储容器可流体地连接在第一存储容器和分配系统之间，使得在正常运行期间，可通过第二存储容器和分配系统从第一存储容器供给润滑剂。根据该实施方式，被泵装置供给至第二存储容器的润滑剂构成在润滑系统正常运行期间循环的润滑剂的一部分。另外，在该实施方式中，用于向第二存储容器供给润滑剂的泵装置可有利地用于提供润滑剂的这种循环。

作为替代，第一存储容器可通过并行的流路与分配系统和第二存储容器连接。根据该实施方式，被供给至第二存储容器的润滑剂并不构成在润滑系统正常运行期间循环的润滑剂的一部分。而是这样设置，循环流路形成为从第一存储容器到分配系统并进而到达齿轮系统，同时从第一存储容器到第二存储容器形成独立并行的润滑剂流路。并且在这种情况下，泵装置还可用于在正常运行期间从第一存储容器直接向分配系统供给润滑剂。在这种情况下，从第一存储容器流到第二存储容器的流体可作为流向分配系统的循环的一部分。或者，可由单独的泵装置提供所述循环流。

润滑系统还可以包括在阀装置位于第二位置时使第二存储容器和齿轮系统流体地互连的紧急供给通路。根据该实施方式，在正常运行期间，通过分配系统——也可能通过第二存储容器——从第一存储容器向齿轮系统供给润滑剂，在紧急运行期间，通过紧急供给通路从第二存储容器向齿轮系统供给润滑剂。由此，在所述任何情况下都可确保齿轮系统的润滑，只是润滑剂的供给方式取决于润滑系统是正常运行还是紧急运行。例如，紧急供给通路可提供辅助的润滑剂。

或者，润滑系统还可包括在阀装置位于第二位置时使第二存储容器和第一存储容器流体地互连的紧急供给通路。根据该实施方式，在紧急运行期间，从第二存储容器向第一存储容器供给辅助的润滑剂。设置从齿轮系统到第一存储容器的回路。由此，第一存储容器内润滑剂增加通常会导致齿轮系统内的润滑剂增加。由此，根据该实施方式，在紧急运行期间，还可向齿轮系统提供辅助的润滑剂。

本发明的润滑系统可有利地用于向风轮机的齿轮系统提供润滑剂，所述风轮机包括齿轮系统以及润滑系统。

附图说明

下面结合附图对本发明进行更加详细的说明，其中：

图1是根据本发明的第一实施方式的润滑系统在正常运行期间的示意图，

图2是图1中的润滑系统在紧急运行期间的示意图，

图3是根据本发明的第二实施方式的润滑系统在正常运行期间的示意图，

图4是图3中的润滑系统在紧急运行期间的示意图，

图5是根据本发明的第三实施方式的润滑系统在正常运行期间的示意图，

图6是图5中的润滑系统在紧急运行期间的示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明的第一实施方式的润滑系统1在正常运行期间的示意图。润滑系统1用于向设置在风轮机(未示出)内的齿轮系统2提供润滑。图1中示出的润滑系统处于正常运行状态。

润滑系统1包括第一存储容器3和第二存储容器4。第一存储容器3和第二存储容器4流体连接，泵5从第一存储容器3向第二存储容器4连续地泵送润滑剂，从而确保第二存储容器4充满润滑剂并且确保第二存储容器4内的压力保持为大约6巴。止回阀6提供第二存储容器4和齿轮系统2之间的排放。下文将对此进一步说明。

润滑剂通过管线7离开第二存储容器4并进入分配系统8。分配系统8确保润滑剂被直接分配至齿轮系统2的各个不同的部件，从而向齿轮系统2提供润滑。润滑剂通过管线9和阀10从齿轮系统2返回至第一存储容器3，所述阀10在正常运行期间打开。

图2是图1中润滑系统1的示意图。图2中的润滑系统1处于紧急状态。这可以例如由泵5的电源故障引起。在这种情况下，泵5停止从第一存储容器3向第二存储容器4泵送润滑剂。由此，润滑系统内位置11处的压力降低，这使得阀10关闭并且阀12打开。由此，通过管线7离开第二存储容器4的润滑剂通过阀12进入管线13，从而绕过分配系统8直接向齿轮系统2供给润滑剂。比较图1和图2可以清楚地看到，在紧急状态下的齿轮系统2内的润滑剂液位比正常运行期间的高。

当润滑剂通过管线9被供给至齿轮系统2时，润滑剂首先进入第一齿轮部件2a。当润滑剂在第一齿轮部件2a内达到某一液位时，润滑剂通过一开口(未示出)流进第二齿轮部件2b。润滑剂通过管线14从第二齿轮部件2b返回至第一存储容器3。

图3是根据本发明的第二实施方式的润滑系统1在正常运行期间的示意图。润滑系统1用于向设置在风轮机(未示出)内的齿轮系统2提供润滑。图3中示出的润滑系统1处于正常运行状态。

润滑系统1包括第一存储容器3和第二存储容器4。在正常运行期间，泵15通过管线16和分配系统(未示出)从第一存储容器3连续地向齿轮系统2泵送润滑剂。润滑剂通过管线17从齿轮系统2返回至第一存储容器3。由于第一存储容器3和齿轮系统2的相互位置，以及第一存储容器3和齿轮系统2之间的流体连接16，17，第一存储容器3内的润滑剂液位25决定齿轮系统2内的润滑剂液位26。从图3中可清楚地看到，在正常运行期间，齿轮系统2内的润滑剂液位26保持在最低水平。

同时，泵18通过管线19和处于打开状态的阀20从第一存储容器3向第二存储容器4供给润滑剂，从而确保第二存储容器4的润滑剂液位21保持在最高水平。当第二存储容器4内的润滑剂液位21达到图3所示的最高水平时，润滑剂通过溢流管线22返回至第一存储容器3。

图4是图3中润滑系统1的示意图。图4中所示的润滑系统1处于紧急状态。这可由例如泵15，18的电源故障导致。在这种情况下，泵15不再从第一存储容器3向齿轮系统2供给润滑剂，并且泵18不再从第一存储容器3向第二存储容器4供给润滑剂。并且，阀20被移动至关闭位置。由泵15，18的电源故障导致的润滑系统1内的压力变化使得阀23打开，从而允许来自第二存储容器4的润滑剂通过管线24和阀23从第二存储容器4流向第一存储容器3。由此，第二存储容器4内的润滑剂液位21降低而第一存储容器3的润滑剂液位24升高。如上所述，由于齿轮系统2的润滑剂液位26由第一存储容器3的润滑剂液位25决定，齿轮系统2的润滑剂液位26通过管线17相应地升高，从而允许齿轮系统2飞溅润滑。在第一存储容器3上形成的窄凸起27使得可以用最小量的润滑剂达到需要的润滑剂液位25，26。

图5和图6是根据本发明的第三实施方式的润滑系统1的示意图。图5中的润滑系统1处于正常运行状态，图6中的润滑系统1处于紧急运行状态。图5和图6中的润滑系统1与图1和图3中的润滑系统1十分相似，因此，同样的部件不再赘述。

如图5所示，在正常运行期间，泵15通过管线16和分配系统(未示出)向齿轮系统2供给润滑剂。并且，泵15通过管线28和阀29从第一存储容器3向第二存储容器4供给润滑剂。因此，在该第三实施方式中，向第二存储容器4供给的润滑剂形成正常运行期间直接向齿轮系统2供给的润滑剂的一部分。从图5中可清楚地看到，在正常运行期间，第二存储容器4的润滑剂液位21较高，而第一存储容器3和齿轮系统2内的润滑剂液位25，26分别较低。

在紧急情况下，例如泵15的电源故障，向齿轮系统2和第二存储容器4供给的润滑剂被中断。由此导致的润滑系统1内的压力变化使得阀23打开，从而允许润滑剂通过管线24和阀23离开第二存储容器4进入第一存储容器3。由此，第二存储容器4内的润滑剂液位21降低，而第一存储容器3内的润滑剂液位25升高。由此，齿轮系统2的润滑剂液位26通过管线17相应地增高，从而使得齿轮系统2飞溅润滑。如图6所示。

应当注意，在图3和图4所示的第二实施方式中，以及在图5和图6所示的第三实施方式中，作为替代，在紧急运行期间可将第二存储容器4的润滑剂直接供给至齿轮系统2，而不是供给至与齿轮系统流体连接的第一存储容器3。

Claims

1.一种用于风轮机的齿轮系统的润滑系统，所述润滑系统包括：

适于容纳润滑剂的第一存储容器，

适于容纳润滑剂的第二存储容器，

泵装置，所述泵装置被设置成在正常运行期间从所述第一存储容器向所述第二存储容器供给润滑剂，

分配系统，所述分配系统流体地连接在所述第一存储容器和所述齿轮系统之间，使得在正常运行期间，能经由所述分配系统从所述第一存储容器向所述齿轮系统供给润滑剂，

阀装置，所述阀装置可在阻止润滑剂从所述第二存储容器直接流向所述齿轮系统或所述第一存储容器的第一位置和允许润滑剂从所述第二存储容器直接流向所述齿轮系统或所述第一存储容器的第二位置之间切换，

其中，所述阀装置响应于所述润滑系统中的压力变化而运行，使得预定的压力变化自动地并且直接地导致所述阀装置从所述第一位置切换至所述第二位置，并且其中，当所述阀装置位于所述第一位置时，所述第一存储容器经由并行流路同时与所述分配系统和所述第二存储容器流体连接。

2.根据权利要求1所述的润滑系统，其中，所述阀装置适于在正常运行期间位于所述第一位置，并在发生紧急情况时位于所述第二位置。

3.根据权利要求1或2的润滑系统，其中，所述第二存储容器在正常运行期间被加压。

4.根据权利要求1所述的润滑系统，其中，所述第二存储容器相对于所述齿轮系统和所述第一存储容器设置成使得润滑剂能借助重力从所述第二存储容器向所述齿轮系统移动。

5.根据权利要求1所述的润滑系统，其中，所述阀装置包括至少一个止回阀。

6.根据权利要求1所述的润滑系统，其中，所述泵装置还适于在正常运行期间直接从所述第一存储容器向所述分配系统供给润滑剂。

7.根据权利要求1所述的润滑系统，其中，还包括在所述阀装置位于所述第二位置时使所述第二存储容器和所述齿轮系统流体地互连的紧急供给通路。

8.根据权利要求1所述的润滑系统，其中，还包括在所述阀装置位于所述第二位置时使所述第二存储容器和所述第一存储容器流体地互连的紧急供给通路。

9.一种包括齿轮系统和根据前述权利要求中任一项所述的润滑系统的风轮机，所述润滑系统被设置成向所述齿轮系统提供润滑。