CN103498913B - 适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统 - Google Patents

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Abstract

适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统，包括主润滑油循环冷却单元、外部循环过滤加热单元，主润滑油循环冷却单元包括主润滑单元变频电机、螺杆泵、机械泵、温控阀、主润滑单元过滤系统、风冷机和传感器，外部循环过滤加热单元包括外部循环变频电机、螺杆泵、在线清洁度检测仪、电磁换向阀、外部精过滤器、外部加热器、流量开关。有益效果是：采用变频电机和螺杆泵，可实现低温工况微速平稳启动、渐减速停机和不同工况下的自动跟随，有效地减少电动油泵在低温下启动时的瞬间压力冲击，降低润滑系统的故障率；扩大了适用范围；系统响应更加迅速，增强了系统的适应性、通用性、安全性和可靠性；节约能源；提高了润滑系统自清洁能力，延长油品的寿命。

Description

适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及风力发电齿轮箱系统润滑技术。
背景技术
风力发电设备因安装地点不同，工作环境温度变化很大，低温工作时环境温度可达－40℃。低温工作环境下，风电齿轮箱润滑系统启动时油温常在－10℃左右，此温度下润滑油的粘度很高。现有技术中，风电齿轮箱润滑系统是通过双速异步电动机带动齿轮泵运行，双速异步电动机最低转速为750r/min。现有技术的不足是：即使是低速启动，其启动瞬间的压力也很高，通常可达2MPa左右，这样的瞬间压力冲击会对润滑系统带来危害，增加了系统的故障率，降低了润滑系统的寿命和可靠性。
同时，现有技术的风电齿轮箱润滑系统没有在线监测工作介质清洁度和含水量的功能，而工作介质水分含量超标甚至油品变质，将导致齿轮箱轴承和齿锈蚀，润滑功能被破坏，内部磨损加剧，极易出现高温报警停机甚至齿轮箱报废的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种风电齿轮箱润滑系统，使之适用于极端工况。
本发明的技术方案是：适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统，包括主润滑油循环冷却单元、分配器和齿轮箱，主润滑油循环冷却单元包括主润滑单元电动泵、机械泵、温控阀、主润滑单元过滤器和风冷机，主润滑单元电动泵和机械泵吸油口与齿轮箱相连，主润滑单元电动泵和机械泵出油口分别通过单向阀Ⅰ和单向阀Ⅱ与主润滑单元过滤器入口相连，主润滑单元主过滤器出口与温控阀进口相连，温控阀设两个出口，一个出口经管路与分配器相连，另一个出口经管路与风冷机进口相连，风冷机出口与分配器相连，润滑油温度未达到温控阀设定的动作温度时，润滑油通过温控阀经分配器分配到齿轮箱的各润滑点，润滑油温度达到温控阀设定的动作温度时，润滑油经风冷机冷却后再经分配器分配到齿轮箱的各润滑点，分配器上设有温度传感器Ⅰ、压力传感器和压力表，温度传感器Ⅰ和压力传感器与控制单元相连，其特征在于：所述主润滑单元电动泵由主润滑单元变频电机和主润滑单元螺杆泵连接构成；所述适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统还包括一套外部循环过滤加热单元，所述外部循环过滤加热单元包括外部循环电动泵、在线清洁度检测仪、电磁换向阀、外部精过滤器和外部加热器，所述外部循环电动泵由外部循环变频电机和外部循环螺杆泵连接构成；外部循环电动泵吸油口与齿轮箱相连，外部循环电动泵出油口与在线清洁度检测仪入口相连，在线清洁度检测仪出口与电磁换向阀的入口管路相连，电磁换向阀的入口管路与齿轮箱之间接有溢流阀，电磁换向阀的入口管路与在线清洁度检测仪出口之间接有压力开关，电磁换向阀的两路出口分别与外部加热器入口和外部精过滤器入口相连，电磁换向阀在失电状态与外部加热器入口相通，电磁换向阀在得电状态与外部精过滤器入口相通，外部加热器出口通过外部加热器出口管路与齿轮箱相连，外部加热器出口管路上依次接有温度传感器Ⅱ和流量开关，外部精过滤器出口连接在外部加热器出口管路上，电磁换向阀、在线清洁度检测仪、温度传感器Ⅱ和流量开关与控制单元相连。
本发明所述适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统，其特征在于：所述分配器上还设有水分检测仪，水分检测仪与控制单元相连。
本发明所述适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统，其特征在于：所述主润滑系统电动泵、机械泵和外部循环电动泵与齿轮箱之间分别用挠性橡胶接头Ⅰ、挠性橡胶接头Ⅱ和挠性橡胶接头Ⅲ。
本发明所述适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统的运行方法，包括主润滑油循环冷却单元运行和外部循环过滤加热单元运行，主润滑油循环冷却单元运行包括主润滑单元电动泵和机械泵从齿轮箱吸入润滑油，润滑油分别经过单向阀Ⅰ和单向阀Ⅱ至主润滑系统过滤器过滤后从出口流出，当润滑油油温未达到温控阀设定温度时，润滑油经温控阀一个出口的管路回分配器再分配到齿轮箱各润滑点；当润滑油油温超出温控阀设定温度时，温控阀动作，润滑油经温控阀另一个出口的管路通过风冷机冷却后进入分配器再分配到齿轮箱各个润滑点，其特征在于：所述外部循环过滤加热单元运行包括先启动外部循环过滤加热单元循环加热过滤润滑油，当油温达到设定温度时再启动主润滑油循环冷却单元；外部循环过滤加热单元的运行过程为：电动泵吸入润滑油，经过在线清洁度检测仪检测，电磁换向阀处于失电状态，电磁换向阀出口与加热器入口连通，润滑油经电磁换向阀进入加热器，加热后回到齿轮箱；当主润滑油循环冷却单元启动后，加热器关闭，电动泵继续工作，润滑油经在线清洁度检测仪检测，检测结果为清洁时，润滑油经失电电磁换向阀和关闭的加热器回到齿轮箱；检测结果为污染时，控制单元控制电磁换向阀得电，电磁换向阀出口与精过滤器入口连通，润滑油经电磁换向阀进入精过滤器，过滤后回到齿轮箱。
本发明的有益效果是：优点和效果：
1.采用变频电机和螺杆泵，实现风机低温工况微速平稳启动和渐减速停机，有效地减少风电润滑系统电动油泵在低温下启动时的瞬间压力冲击，，降低润滑系统的故障率；
2.通过变频电机在一定范围内的转速连续调整带动螺杆泵实现不同的流量输出，扩大了此新型齿轮箱润滑系统的适用范围，可实现在不同兆瓦级风机间的通用化；
3.通过连续调整变频电机的转速，便于实现风电齿轮箱润滑系统在不同工况下的自动跟随功能，系统响应更加迅速，系统适应性得到了极大增强，提高了风电齿轮箱润滑系统的自动化水平，改变了以往风电润滑系统只适应单一工况的情况；
4.通过采用变频电机，实现了在不同工况下匹配适应的转速和功率，节约能源；
5.将在线油品清洁度检测和高精度循环过滤装置和加热设备集成在同一循环系统中，通过电磁球阀实现循环加热和循环过滤功能的自动切换，提高了润滑系统自清洁能力，极大地延长油品的寿命，缩短风机停机时间，使得此新型润滑系统能够适应各种极端的工况条件，提高系统的通用性、安全性和可靠性。
附图说明
图1是本发明的适用于极端工况的新型风电齿轮箱润滑系统原理图，
图中，1、主润滑单元变频电机，2、主润滑单元螺杆泵，3.1、单向阀Ⅰ，3.2、单向阀Ⅱ，4、安全阀，5、测压接头，6、机械泵，7.1、挠性橡胶接头Ⅰ，7.2、挠性橡胶接头Ⅱ，7.3、挠性橡胶接头Ⅲ，8、主润滑单元过滤器，9、温控阀，10.1、风冷机Ⅰ，10.2、风冷机Ⅱ，11.1、温度传感器Ⅰ，11.2、温度传感器Ⅱ，12、压力传感器，13、压力表，14、水分检测仪，15、外部精过滤器，16、外部加热器，17、流量开关，18、电磁换向阀，19、溢流阀，20、压力开关，21、外部循环螺杆泵，22、外部循环变频电机，23、在线清洁度检测仪，24、齿轮箱。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统包括主润滑油循环冷却单元、外部循环过滤加热单元、分配器和齿轮箱24，主润滑油循环冷却单元包括主润滑单元电动泵、机械泵6、温控阀9、主润滑单元过滤器8和风冷机10.1、10.2，主润滑单元电动泵和机械泵6吸油口与齿轮箱24相连，主润滑单元电动泵和机械泵6出油口与主润滑单元过滤器8入口相连，主润滑单元主过滤器8出口与温控阀9进口连连，温控阀9设两个出口，一个出口经管路与分配器相连，另一个出口经管路与风冷机10.1、10.2进口相连，风冷机10.1、10.2出口与分配器相连，分配器上设有温度传感器Ⅰ11.1、压力传感器12、压力表13和水分检测仪14，温度传感器Ⅰ11.1和压力传感器12与控制单元相连，主润滑单元电动泵由主润滑单元变频电机1和主润滑单元螺杆泵2连接构成；外部循环过滤加热单元包括外部循环电动泵、在线清洁度检测仪23、电磁换向阀18、外部精过滤器15和外部加热器16，外部循环电动泵由外部循环变频电机22和外部循环螺杆泵23连接构成；外部循环电动泵吸油口与齿轮箱24相连，外部循环电动泵出油口与在线清洁度检测仪23入口相连，在线清洁度检测仪23出口与电磁换向阀18的入口管路相连，电磁换向阀的入口管路与齿轮箱24之间接有溢流阀19，电磁换向阀18的入口管路与在线清洁度检测仪23出口之间接有压力开关20，电磁换向阀18的两路出口分别与外部加热器16入口和外部精过滤器15入口相连，电磁换向阀18在失电状态与外部加热器16入口相通，电磁换向阀18在得电状态与外部精过滤器15入口相通，外部加热器16出口通过外部加热器出口管路与齿轮箱24相连，外部加热器出口管路上依次接有温度传感器Ⅱ11.2和流量开关17，外部精过滤器15出口连接在外部加热器出口管路上，电磁换向阀18、在线清洁度检测仪23、温度传感器Ⅱ11.2和流量开关17与控制单元相连。主润滑单元电动泵、机械泵和外部循环电动泵与齿轮箱之间用挠性橡胶接头连接。
系统的运行方法包括主润滑油循环冷却单元运行和外部循环过滤加热单元运行，在主润滑油循环冷却单元运行前，先启动外部循环过滤加热单元循环加热过滤润滑油，当油温达到设定温度时再启动主润滑油循环冷却单元；主润滑油循环冷却单元运行包括主润滑单元电动泵和机械泵6从齿轮箱24吸入润滑油，润滑油分别经过单向阀Ⅰ11.1和单向阀Ⅱ11.2至主润滑单元过滤器8过滤后从出口流出，当润滑油油温未达到温控阀9设定温度时，润滑油经温控阀9一个出口的管路回分配器再分配到齿轮箱24各润滑点；当润滑油油温超出温控阀9设定温度时，温控阀9动作，润滑油经温控阀9另一个出口的管路通过风冷机10.1、10.2冷却后进入分配器再分配到齿轮箱24各个润滑点；外部循环过滤加热单元的运行过程为：外部循环电动泵吸入润滑油，经过在线清洁度检测仪23检测，在电磁换向阀18处于失电状态，电磁换向阀18出口与加热器16入口连通，润滑油经电磁换向阀18进入加热器16，加热后回到齿轮箱24；当油温达到设定温度后，主润滑油循环冷却单元启动，同时加热器16关闭，外部循环电动泵继续工作，润滑油经在线清洁度检测仪23检测，检测结果为清洁时，润滑油经失电电磁换向阀18和关闭的加热器16回到齿轮箱24；检测结果为污染时，控制单元控制电磁换向阀18得电，电磁换向阀18出口与精过滤器15入口连通，润滑油经电磁换向阀18进入精过滤器15，过滤后回到齿轮箱24。

Claims (4)

1.适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统，包括主润滑油循环冷却单元、分配器和齿轮箱，主润滑油循环冷却单元包括主润滑单元电动泵、机械泵(6)、温控阀(9)、主润滑单元过滤器(8)和风冷机(10.1、10.2)，主润滑单元电动泵和机械泵(6)吸油口与齿轮箱(24)相连，主润滑单元电动泵和机械泵(6)出油口分别通过单向阀Ⅰ(3.1)和单向阀Ⅱ(3.2)与主润滑单元过滤器(8)入口相连，主润滑单元过滤器(8)出口与温控阀(9)进口相连，温控阀(9)设两个出口，一个出口经管路与分配器相连，另一个出口经管路与风冷机(10.1、10.2)进口相连，风冷机(10.1、10.2)出口与分配器相连，分配器上设有温度传感器Ⅰ(11.1)、压力传感器(12)和压力表(13)，温度传感器Ⅰ(11.1)和压力传感器(12)与控制单元相连，其特征在于：所述主润滑单元电动泵由主润滑单元变频电机(1)和主润滑单元螺杆泵(2)连接构成；所述适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统还包括一套外部循环过滤加热单元，所述外部循环过滤加热单元包括外部循环电动泵、在线清洁度检测仪(23)、电磁换向阀(18)、外部精过滤器(15)和外部加热器(16)，所述外部循环电动泵由外部循环变频电机(22)和外部循环螺杆泵(23)连接构成；外部循环电动泵吸油口与齿轮箱(24)相连，外部循环电动泵出油口与在线清洁度检测仪(23)入口相连，在线清洁度检测仪(23)出口与电磁换向阀(18)的入口管路相连，电磁换向阀的入口管路与齿轮箱(24)之间接有溢流阀(19)，电磁换向阀(18)的入口管路与在线清洁度检测仪(23)出口之间接有压力开关(20)，电磁换向阀(18)的两路出口分别与外部加热器(16)入口和外部精过滤器(15)入口相连，电磁换向阀(18)在失电状态与外部加热器(16)入口相通，电磁换向阀(18)在得电状态与外部精过滤器(15)入口相通，外部加热器(16)出口通过外部加热器出口管路与齿轮箱(24)相连，外部加热器出口管路上依次接有温度传感器Ⅱ(11.2)和流量开关(17)，外部精过滤器(15)出口连接在外部加热器出口管路上，电磁换向阀(18)、在线清洁度检测仪(23)、温度传感器Ⅱ(11.2)和流量开关(17)与控制单元相连。
2.根据权利要求1所述适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统，其特征在于：所述分配器上还设有水分检测仪(14)，水分检测仪(14)与控制单元相连。
3.根据权利要求1所述适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统，其特征在于：所述主润滑系统电动泵、机械泵和外部循环电动泵与齿轮箱之间分别用挠性橡胶接头Ⅰ(7.1)、挠性橡胶接头Ⅱ(7.2)和挠性橡胶接头Ⅲ(7.3)连接。
4.权利要求1所述适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统的运行方法，包括主润滑油循环冷却单元运行和外部循环过滤加热单元运行，主润滑油循环冷却单元运行包括主润滑单元电动泵和机械泵(6)从齿轮箱(24)吸入润滑油，润滑油分别经过单向阀Ⅰ(3.1)和单向阀Ⅱ(3.2)至主润滑单元过滤器(8)过滤后从出口流出，当润滑油油温未达到温控阀(9)设定温度时，润滑油经温控阀(9)一个出口的管路回分配器再分配到齿轮箱(24)各润滑点；当润滑油油温超出温控阀(9)设定温度时，温控阀(9)动作，润滑油经温控阀(9)另一个出口的管路通过风冷机(10.1、10.2)冷却后进入分配器再分配到齿轮箱(24)各个润滑点，其特征在于：所述适用于极端工况的风电齿轮箱润滑系统的运行方法是先启动外部循环过滤加热单元循环加热过滤润滑油，当油温达到设定温度后再启动主润滑油循环冷却单元；外部循环过滤加热单元的运行过程为：外部循环电动泵吸入润滑油，经过在线清洁度检测仪(23)检测，在电磁换向阀(18)处于失电状态，电磁换向阀(18)出口与加热器(16)入口连通，润滑油经电磁换向阀(18)进入加热器(16)，加热后回到齿轮箱(24)；当油温达到设定温度后，主润滑油循环冷却单元启动，同时加热器(16)关闭，外部循环电动泵继续工作，润滑油经在线清洁度检测仪(23)检测，检测结果为清洁时，润滑油经失电电磁换向阀(18)和关闭的加热器(16)回到齿轮箱(24)；检测结果为污染时，控制单元控制电磁换向阀(18)得电，电磁换向阀(18)出口与外部精过滤器(15)入口连通，润滑油经电磁换向阀(18)进入外部精过滤器(15)，过滤后回到齿轮箱(24)。
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