CN103423087B - 一种兆瓦级风电机组变桨自动润滑系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兆瓦级风电机组变桨自动润滑系统的控制方法，包括以下步骤：1.设置一个润滑时间段的时间以及一个润滑时间段内变浆系统所需的润滑时间，设置每次强制润滑的时间以及强制润滑间隔时间；2.进行正常润滑；3.结束正常润滑，统计正常润滑的时间；4.判断正常润滑的时间是否达到；5.计算第4步中两个润滑时间之间的差值,根据差值计算出强制润滑的次数；6.进行强制润滑；7.结束强制润滑，经过强制润滑间隔时间后，判断实际强制润滑次数是否达到；如第4步判断为是，则进行第2步；为否，则进行第5步；如第7步判断为是，则进行第2步：为否，则进行第6步。本发明对变桨轴承和齿圈实现较佳的润滑效果。

Description

一种兆瓦级风电机组变桨自动润滑系统的控制方法

技术领域

本发明涉及一种润滑系统的控制方法，尤其涉及一种兆瓦级风电机组变桨自动润滑系统的控制方法。

背景技术

风力发电成为新能源利用的主要方式之一，装机容量快速增长。对于风电机组制造商来说，为了提高兆瓦级风力发电机组的市场竞争力，既要提高风机出厂质量，也要减少风机运行维护成本。风机变桨系统是兆瓦级风力发电机组必不可少的组成部分，对于具有变桨功能的兆瓦级风电机组来说，必须定期对变桨系统进行润滑维护，润滑部位包括变桨轴承与变桨齿圈。定期润滑可以降低变桨系统运行过程中的摩擦力，减少轴承与齿圈的磨损，降低风电机组的机械载荷，提高风电机组的可靠性与使用寿命。

目前主要是采用两种润滑方式来对变桨系统进行润滑：第一种润滑方式是采用人工润滑，但是，风力发电厂一般建在偏远地区，人工维护成本很高，特别对于较大风场来说，维护工作量很大，另外，维护时风电机组还必须停止运行，影响风机的发电量和可利用率；第二种润滑方式是通过在轮毂内增加自动润滑系统对变桨轴承与变桨齿圈进行润滑，自动润滑系统一般包括油脂罐与电动泵，与电动泵油管连接的分配器，与分配器连相连的注油管，所述注油管分为两部分，一部分直接与变桨轴承相连，用来润滑变桨轴承，另外一部分与润滑小齿轮相连，通过所述润滑小齿轮与变桨齿圈的啮合转动来达到润滑变桨齿圈的目的，所述自动润滑系统还包括相关检测设备和配有可编程逻辑控制器（PLC）的控制器，所述电动泵，相关检测设备与配有可编程逻辑控制器（PLC）的控制器电气控制连接。自动润滑系统可以定期对变桨系统进行润滑，定期润滑就是以润滑系统上电的时间为基准每过一段时间就启动润滑泵给变桨轴承与变桨齿圈注油，这种定期润滑机制控制方法非常简单，但也存在一些问题，其可能导致：一，润滑时变桨电机没有转动，润滑油脂堆积在一个地方，不仅效果不好而且油脂在轮毂转动时被离心力甩到任何地方，污染工作环境；二、由于风机在发电时叶片经常处于零度位置，导致每次润滑的都是同一个地方，而其他位置得不到润滑，特别是变桨齿圈。在实际运行中发现，采用定期自动润滑系统的风机，其变桨齿圈润滑很不充分，叶片零度位置附近的齿圈往往转动次数最多反而得不到润滑，磨损非常严重。

公开号为CN102374119A，公开日期为2012年3月14日的中国发明专利公开了一种风电机组使用的变桨轴承自动润滑系统的控制方法，由风电机组主控制器直接控制轮毂内变桨轴承的自动润滑系统的油脂泵，包括以下步骤：由风电机组当前的变桨轴承摩擦力矩，计算出当前的变桨轴承摩擦因子；以待达到的变桨轴承摩擦因子为目标，根据风电机组的运行功率和所述当前的变桨轴承摩擦因子求出润滑油脂所需量；以预定的风电机组发电量为目标，根据该润滑油脂需求量，制定润滑控制策略；根据平均风速和风机功率计算润滑目标区域，所述润滑目标区域为变桨轴承齿面的工作区域；同时计算润滑小齿轮出油点与润滑目标区域的角度差；风电机组主控器控制变桨系统执行机构移动该角度差，并根据该控制策略进行自动润滑。

公开号为CN102635513A，公开日期为2012年8月15日的中国发明专利公开了一种对风力涡轮机特别是变桨风力涡轮机的至少一个叶片变桨轴承进行润滑的方法，所述涡轮机包括：具有多个转子叶片的转子轮毂，其中每个转子叶片由至少一个叶片变桨轴承支撑在所述转子轮毂上，由此所述至少一个转子叶片能够变桨；适于控制所述至少一个转子叶片的变桨的转子叶片桨距控制装置；通过测量所述至少一个叶片变桨轴承的电容和/或电阻，由润滑检测装置产生至少一个指示所述至少一个叶片变桨轴承的润滑程度的润滑信息信号，来确定所述至少一个叶片变桨轴承的润滑状况；如果所述润滑信息信号指示所述至少一个叶片变桨轴承润滑不充分，则启动转子叶片润滑装置，以执行至少一个动作以润滑所述至少一个叶片变桨轴承。

以上专利文献中所述的润滑方法，要先通过一系列复杂的计算，然后根据计算的结果来对变桨轴承进行润滑，但是以上专利文献中记载的计算方法都是在理想状态下进行的，在实际的工作中，这些计算方法的公式中有很多部分受外界环境因素影响较大，会导致其计算结果的偏差，从而影响其润滑的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种兆瓦级风电机组变桨自动润滑系统的控制方法，该方法能根据变桨电机的工作状态对变桨系统进行润滑，保证大多数润滑发生在变桨电机转动的时候，边变桨边润滑，使变桨系统得到最佳润滑效果，且该方法能控制润滑系统对变桨系统进行足够时间的润滑，以保证变桨系统所需要的润滑时间，另外在进行润滑前，不需要进行复杂的计算，也不需要增加复杂的检测装置，不会影响润滑效果。

为解决以上的技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种兆瓦级风电机组变桨自动润滑系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤一：系统上电初始化后，设置一个润滑时间段的时间以及一个润滑时间段内变浆系统所需的润滑时间，设置每次强制润滑的时间以及强制润滑间隔时间；

步骤二：进行正常润滑，即当检测到变桨电机工作时，自动润滑系统对变桨系统进行润滑，当检测到变桨电机不工作时，不对变桨系统进行润滑；

步骤三：到所述一个润滑时间段的时间结束时，结束正常润滑，统计本次润滑时间段内自动润滑系统进行正常润滑的时间；

步骤四：判断上个润滑时间段内自动润滑系统进行所述正常润滑的时间是否达到所述设置的一个润滑时间段内变浆系统所需的润滑时间；

步骤五：计算所述上个润滑时间段内自动润滑系统进行正常润滑的时间与设置的一个时间段内变浆系统所需的润滑时间之间的差值,根据所述差值与设置的每次强制润滑的时间计算出强制润滑的次数；

步骤六：进行强制润滑，即当检测到风电机组处于发电状态时，自动润滑系统对变桨系统进行强制润滑一次；

步骤七：进行完一次强制润滑后，结束强制润滑，经过所述强制润滑间隔时间后，判断实际强制润滑次数是否达到所述计算出的强制润滑的次数；

其中，如果步骤四的判断结果为是的话，则转到进行步骤二；如果第步骤四的判断结果为否的话，则进行步骤五；如果步骤七判断的结果为是的话，则转到进行步骤二：如果步骤七判断的结果为否的话，则转到进行步骤六。

优选的，所述步骤一包括根据设置的一个润滑时间段的时间，利用下列公式计算出设置的一个润滑时间段内变浆系统所需的润滑时间，即：

，

其中，h₄为设置的一个润滑时间段的时间，T为每周变浆系统所需的润滑时间,h₂为设置的一个润滑时间段内变浆系统所需的润滑时间。

优选的，所述步骤一中包括根据设置的每次强制润滑的时间以及每周变浆系统所需的润滑时间，利用下列公式计算出强制润滑间隔时间，即：

，

其中，h₅为强制润滑间隔时间，T为每周变浆系统所需的润滑时间,h₃为设置的每次强制润滑的时间。

优选的，所述每周变浆系统所需的润滑时间是利用下列公式计算出的，即：

，

其中，Q₁为一个变桨轴承一年的润滑总量，Q₂为一个变桨齿圈一年的润滑总量，M则为自动润滑泵一分钟的注油量，T为每周变浆系统所需的润滑时间。

优选的，所述步骤一设置的一个润滑时间段的时间为1周至12周，所述一个润滑时间段内变浆系统所需的润滑时间为1.66小时至20.16小时，所述设置的每次强制润滑的时间为0.05小时，强制润滑间隔时间为5小时。

优选的，所述步骤五包括上个润滑时间段内自动润滑系统进行正常润滑的时间与设置的一个时间段内变浆系统所需的润滑时间之间的差值以及设置的每次强制润滑的时间，并利用以下计算公式计算出强制润滑的次数，

，

其中N为计算出的强制润滑的次数，h₁为上个润滑时间段内自动润滑系统进行正常润滑的时间，h₂为设置的一个时间段内变浆系统所需的润滑时间，H为上个润滑时间段内自动润滑系统进行正常润滑的时间与设置的一个时间段内变浆系统所需的润滑时间之间的差值，h₃为设置的每次强制润滑的时间。

本发明的有益效果在于：本发明是根据变桨电机的工作状态对变桨系统进行润滑，保证大多数润滑发生在变桨电机转动的时候，边变桨边润滑，使变桨系统得到较佳润滑效果，且当在一个时间段内，自动润滑系统对变桨系统进行润滑的实际时间没有达到预先设定的润滑时间时，在下一个时间段内通过控制自动润滑系统对变桨系统强制润滑直到将上个时间段内的润滑时间差值补齐，以保证变桨系统在一个时间段内所需要的润滑时间，另外在进行润滑前，不需要进行复杂的计算，也不需要增加复杂的检测装置，不会影响润滑效果。

附图说明

图1是本发明所述的兆瓦级风电机组变桨自动润滑系统的控制方法的步骤图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的一种兆瓦级风电机组变桨自动润滑系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：系统上电初始化后，设置一个润滑时间段的时间h₄以及一个润滑时间段内变浆系统所需的润滑时间h₂，设置每次强制润滑的时间h₃以及强制润滑间隔时间h₅；

步骤二：进行正常润滑，即当检测到变桨电机工作时，自动润滑系统对变桨系统进行润滑，当检测到变桨电机不工作时，不对变桨系统进行润滑；

步骤三：到所述一个润滑时间段的时间结束时，结束正常润滑，统计本次润滑时间段内自动润滑系统进行正常润滑的时间h₁；

步骤四：判断上个润滑时间段内自动润滑系统进行所述正常润滑的时间h₁是否达到所述设置的一个润滑时间段内变浆系统所需的润滑时间h₂；

步骤五：计算所述上个润滑时间段内自动润滑系统进行正常润滑的时间h₁与设置的一个时间段内变浆系统所需的润滑时间h₂之间的差值H,根据所述差值与设置的每次强制润滑的时间h₃计算出强制润滑的次数N；

步骤六：进行强制润滑，即当检测到风电机组处于发电状态时，自动润滑系统对变桨系统进行强制润滑一次；

步骤七：进行完一次强制润滑后，结束强制润滑，经过所述强制润滑间隔时间后，判断实际强制润滑次数是否达到所述计算出的强制润滑的次数；

其中，如果步骤四的判断结果为是的话，则转到进行步骤二；如果第步骤四的判断结果为否的话，则进行步骤五；如果步骤七判断的结果为是的话，则转到进行步骤二：如果步骤七判断的结果为否的话，则转到进行步骤六。

所述步骤一包括根据设置的一个润滑时间段的时间，利用下列公式一计算出设置的一个润滑时间段内变浆系统所需的润滑时间h₂，即：

其中，h₄为设置的一个润滑时间段的时间，单位为小时；T为每周变浆系统所需的润滑时间。

所述步骤一中包括根据设置的每次强制润滑的时间h₃以及每周变浆系统所需的润滑时间T，利用下列公式二计算出强制润滑间隔时间h₅，即：

本发明是根据兆瓦级风电机组变桨系统中变桨轴承与变桨齿圈的年润滑油总量与自动润滑系统中电动泵的每分钟注油量，并利用下列公式三计算出每周变浆系统所需的润滑时间T：

公式中Q₁为一个变桨轴承一年的润滑总量，Q₂为一个变桨齿圈一年的润滑总量，M则为自动润滑泵一分钟的注油量。申请人通过在实地的各种实验测量以及应用经验发现，兆瓦级风电机组变桨轴承和变桨齿圈在一年内所需的润滑油总量达到其所需的年润滑总量时，兆瓦级风电机组能达到较佳的润滑效果。兆瓦级风电机组变桨轴承的年润滑总量Q₁为3800ml，变桨齿圈的年润滑总量Q₂为600ml。自动润滑系统中电动泵的每分钟注油量根据电动泵的型号参数而有所不同，在本实例中以2.55ml/min作为基准，利用上述公式三，计算出每周变浆系统所需的润滑时间为1.66小时，即：

所述步骤一设置的一个润滑时间段的时间h4为168小时，即1周，也可以设置成1008小时，即6周或2016小时，即12周，为防止一次注油过多导致油脂堆积一般不超过12周，利用公式一计算得出设置的所述一个润滑时间段内变浆系统所需的润滑时间h₂为1.66小时，也可以设置为9.96小时或19.92小时，所述设置的每次强制润滑的时间h₃为0.05小时，利用公式二计算出强制润滑间隔时间h₅为5小时，即：

所述步骤五包括上个润滑时间段内自动润滑系统进行正常润滑的时间h₁与设置的一个时间段内变浆系统所需的润滑时间h₂之间的差值H以及设置的每次强制润滑的时间h₃，并利用以下计算公式四计算出强制润滑的次数，

…………(公式四)

其中N为强制润滑的次数。

为使兆瓦级风电机组变桨系统在一个润滑时间段内被润滑的时间达到一个润滑时间段内变浆系统所需的润滑时间，本发明通过控制自动润滑系统采用正常润滑和强制润滑两种模式对变桨系统进行润滑，保证兆瓦级风电机组变桨系统在一个时间段内所需的润滑时间达到要求。

综上所述，本发明是根据变桨电机的工作状态对变桨系统进行润滑，保证大多数润滑发生在变桨电机转动的时候，边变桨边润滑，使变桨系统得到较佳润滑效果，且当在一个时间段内，自动润滑系统对变桨系统进行润滑的实际时间没有达到预先设定的润滑时间时，在下一个时间段内通过控制自动润滑系统对变桨系统强制润滑直到将上个时间段内的润滑时间差值补齐，以保证变桨系统在一个时间段内所需要的润滑时间，另外在进行润滑前，不需要进行复杂的计算，也不需要增加复杂的检测装置，不会影响润滑效果。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围。本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (6)

1.一种兆瓦级风电机组变桨自动润滑系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：

步骤一：系统上电初始化后，设置一个润滑时间段的时间以及一个润滑时间段内变桨系统所需的润滑时间，设置每次强制润滑的时间以及强制润滑间隔时间；

步骤二：进行正常润滑，即当检测到变桨电机工作时，自动润滑系统对变桨系统进行润滑，当检测到变桨电机不工作时，不对变桨系统进行润滑；

步骤三：到所述一个润滑时间段的时间结束时，结束正常润滑，统计本次润滑时间段内自动润滑系统进行正常润滑的时间；

步骤四：判断上个一个润滑时间段的时间内自动润滑系统进行所述正常润滑的时间是否达到所述设置的一个润滑时间段内变桨系统所需的润滑时间；

步骤五：计算所述上个一个润滑时间段的时间内自动润滑系统进行正常润滑的时间与设置的一个时间段内变桨系统所需的润滑时间之间的差值,根据所述差值与设置的每次强制润滑的时间计算出强制润滑的次数；

步骤六：进行强制润滑，即当检测到风电机组处于发电状态时，自动润滑系统对变桨系统进行强制润滑一次；

步骤七：进行完一次强制润滑后，结束强制润滑，经过所述强制润滑间隔时间后，判断实际强制润滑次数是否达到所述计算出的强制润滑的次数；

其中，如果步骤四的判断结果为是的话，则转到进行步骤二；如果第步骤四的判断结果为否的话，则进行步骤五；如果步骤七判断的结果为是的话，则转到进行步骤二：如果步骤七判断的结果为否的话，则转到进行步骤六。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述步骤一包括根据设置的一个润滑时间段的时间，利用下列公式计算出设置的一个润滑时间段内变桨系统所需的润滑时间，即：

其中，h₄为设置的一个润滑时间段的时间，T为每周变桨系统所需的润滑时间,h₂为设置的一个润滑时间段内变桨系统所需的润滑时间。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述步骤一中包括根据设置的每次强制润滑的时间以及每周变桨系统所需的润滑时间，利用下列公式计算出强制润滑间隔时间，即：

其中，h₅为强制润滑间隔时间，T为每周变桨系统所需的润滑时间,h₃为设置的每次强制润滑的时间。

4.根据权利要求1、2或3所述的控制方法，其特征在于：所述每周变桨系统所需的润滑时间是利用下列公式计算出的，即：

其中，Q₁为一个变桨轴承一年的润滑总量，Q₂为一个变桨齿圈一年的润滑总量，M则为自动润滑泵一分钟的注油量，T为每周变桨系统所需的润滑时间。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述步骤一设置的一个润滑时间段的时间为1周至12周，所述一个润滑时间段内变桨系统所需的润滑时间为1.66小时至19.92小时，所述设置的每次强制润滑的时间为0.05小时，强制润滑间隔时间为5小时。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述步骤五包括上个一个润滑时间段的时间内自动润滑系统进行正常润滑的时间与设置的一个时间段内变桨系统所需的润滑时间之间的差值以及设置的每次强制润滑的时间，并利用以下计算公式计算出强制润滑的次数，

其中N为计算出的强制润滑的次数，h₁为上个一个润滑时间段的时间内自动润滑系统进行正常润滑的时间，h₂为设置的一个时间段内变桨系统所需的润滑时间，H为上个一个润滑时间段的时间内自动润滑系统进行正常润滑的时间与设置的一个时间段内变桨系统所需的润滑时间之间的差值，h₃为设置的每次强制润滑的时间。