CN104534073B - 基于轴承温度和油温的齿轮箱防烧伤的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于轴承温度和油温的齿轮箱防烧伤的控制方法，包括如下步骤：1)初始值赋值：即分别给定正常运行参数、轻度冷却参数和重度冷却参数；2)判断该控制方法是否为初次调用，若为初次调用，则需进行初始化操作，将油温预警值/危险值和轴承预警值/危险值分别赋值为正常运行参数；3)预警值判断，满足条件则不启动冷却设备，结束该控制方法；如不满足则进行危险值判断，满足则启动轻度冷却，结束该控制方法；若不满足则启动重度冷却，结束该控制方法。该控制方法能在保证齿轮箱温度控制在适度范围内的同时确保轴承温度适宜，提高风电增速箱的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种齿轮箱防烧伤控制方法，特别是涉及一种基于轴承温度和油温的齿轮箱防烧伤的控制方法。
背景技术
风电增速箱是风力发电机组的核心部件，由于风力发电机组安装在高山、荒野、海滩、岛屿等风口处，工况复杂，维护十分不便，这就要求齿轮箱的可靠性要非常高。大功率的负载和齿轮箱高速旋转产生的磨损，会在齿轮箱的内部的轴承、齿面等处产生大量的热量，这些热量如果不及时排除，会导致局部温度升高，加速轴承和齿面的磨损，进一步导致齿轮箱损坏，影响风机的正常运转，造成重大损失。为解决此问题，风电齿轮箱往往设计了轴承、齿面定点喷射润滑系统，并安装了齿轮箱油温传感器、轴承温度传感器、以及主动冷却器等部件。但是在传统的控制方法中，冷却器的开启状态，只由齿轮箱油温决定，轴承温度仅仅作为是高温报警的信号，不作为冷却器的控制信号。实际上，齿轮箱油温是齿轮箱整体温度，它是缓慢上升的，但是轴承温度是局部温度，负载或者工况恶化时温度会急剧上升，导致风机停机，造成生产量的损失，甚至可能导致轴承已经烧伤。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提高风电增速箱的安全性，在保证齿轮箱温度控制在适度范围内的同时确保轴承温度适宜。
为此，本发明的技术方案如下：
一种基于轴承温度和油温的齿轮箱防烧伤的控制方法，包括如下步骤：
1)初始值赋值：即分别给定正常运行参数、轻度冷却参数和重度冷却参数；其中正常运行参数包括油温预警值STp1_0、油温危险值STp2_0、轴承温度预警值B1Tp1_0和轴承温度危险值B1Tp2_0；
轻度冷却参数包括油温预警值STp1_1、油温危险值STp2_1、轴承温度预警值B1Tp1_1和轴承温度危险值B1Tp2_1；
重度冷却参数包括油温预警值STp1_2、油温危险值STp2_2、轴承温度预警值B1Tp1_2和轴承温度危险值B1Tp2_2；
2)判断该控制方法是否为初次调用，即t＝＝0？，若为初次调用，则需进行初始化操作，STp1＝STp1_0；STp2＝STp2_0；B1Tp1＝B1Tp1_0；B1Tp2＝B1Tp2_0；其中STp1为油温预警值变量，STp2为油温危险值变量、B1Tp1为轴承温度预警值变量、B1Tp2为轴承温度危险值变量；
3)预警值判断，即判断是否同时满足实测油温STp低于油温预警值变量STp1和轴承温度B1Tp低于轴承温度预警值变量B1Tp1；若满足，则分别将油温预警值变量STp1、油温危险值变量STp2、轴承温度预警值变量B1Tp1和轴承温度危险值变量B1Tp2重新赋值为：STp1＝STp1_0；STp2＝STp2_0；B1Tp1＝B1Tp1_0；B1Tp2＝B1Tp2_0；不启动冷却设备，结束该控制方法；
若不满足，则进行危险值判断，即判断是否同时满足实测油温STp低于油温危险值变量STp2和轴承温度B1Tp低于轴承温度危险值变量B1Tp2，若满足，则分别将油温预警值变量STp1、油温危险值变量STp2、轴承温度预警值变量B1Tp1和轴承温度危险值变量B1Tp2重新赋值为：STp1＝STp1_1；STp2＝STp2_1；B1Tp1＝B1Tp1_1；B1Tp2＝B1Tp2_1；启动轻度冷却，结束该控制方法；若不满足则分别将油温预警值变量STp1、油温危险值变量STp2、轴承温度预警值变量B1Tp1和轴承温度危险值变量B1Tp2重新赋值为：STp1＝STp1_2；STp2＝STp2_2；B1Tp1＝B1Tp1_2；B1Tp2＝B1Tp2_2；启动重度冷却，结束该控制方法。
该控制方法中，轻度冷却参数中油温预警值STp1_1和轴承温度预警值B1Tp1_1分别低于正常运行参数中的油温预警值STp1_0和轴承温度预警值B1Tp1_0的3℃～10℃，优选5℃。
该控制方法中，重度冷却参数中油温预警值STp1_2、油温危险值STp2_2、轴承温度预警值B1Tp1_2和轴承温度危险值B1Tp2_2分别低于正常运行参数中油温预警值STp1_0、油温危险值STp2_0、轴承温度预警值B1Tp1_0、轴承温度危险值B1Tp2_0的3℃～10℃，优选5℃。
该控制方法增加了轴承温度信号作为依据，根据齿轮各部位轴承允许的工作温度极限，保留一定余量设置了预警值和危险值，并通过对主动冷却器自动化控制，采取冷却措施，降低齿轮箱润滑油入口的温度，即降低轴承润滑油的温度，从而降低轴承温度，减少停机损失，避免轴承烧伤。
附图说明
图1为本发明控制方法的流程图；
图2为应用本发明控制方法的设备连接简图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的控制方法进行详细描述。
图2为本发明控制方法实际应用的设备连接简图，其工作原理为：齿轮箱运转前，会先启动润滑系统的油泵1，润滑油从齿轮箱的底部抽出来，经过滤清器2进入冷却装置3冷却，之后从顶部回到齿轮箱，喷射到轴承、齿轮等部位。润滑油流经轴承、齿轮后，会将其产生的热量带走，润滑油在重力作用下流落回齿轮箱底部。冷却器2上面通常装有电动风扇，该电动风扇通常有低速和高速两个档位，风扇不开时为自然冷却，风扇开低速为轻度冷却，风扇开高速时为重度冷却。轴承连有轴承温度传感器5、齿轮箱内安装有齿轮箱油温传感器6，轴承温度传感器5、齿轮箱油温传感器6和冷却装置5均与控制器4相连接。本发明控制方法程序是控制器程序功能的一部分，控制器周期性的调用实现本方法的程序。轴承温度传感器5将测得的轴承温度STp实时传递给控制器，齿轮箱油温传感器6将测得的油温B1Tp实时传递给控制器。
如图2所示，本发明控制方法的流程图：
一种基于轴承温度和油温的齿轮箱防烧伤的控制方法，包括如下步骤：
1)初始值赋值：即分别给定正常运行参数、轻度冷却参数和重度冷却参数；其中正常运行参数包括油温预警值STp1_0、油温危险值STp2_0、轴承温度预警值B1Tp1_0和轴承温度危险值B1Tp2_0；轻度冷却参数包括油温预警值STp1_1、油温危险值STp2_1、轴承温度预警值B1Tp1_1和轴承温度危险值B1Tp2_1；重度冷却参数包括油温预警值STp1_2、油温危险值STp2_2、轴承温度预警值B1Tp1_2和轴承温度危险值B1Tp2_2；
具体设置如下：
STp1_0＝60； STp2_0＝70； B1Tp1_0＝70； B1Tp2_0＝80；
STp1_1＝55； STp2_1＝70； B1Tp1_1＝65； B1Tp2_1＝80；
STp1_2＝55； STp2_2＝65； B1Tp1_2＝65； B1Tp2_2＝75；
2)判断该控制方法是否为初次调用，即确定变量t＝＝0是否成立，成立则为初次调用，需进行初始化操作，STp1＝STp1_0；STp2＝STp2_0；B1Tp1＝B1Tp1_0；B1Tp2＝B1Tp2_0；其中STp1为油温预警值变量，STp2为油温危险值变量、B1Tp1为轴承温度预警值变量、B1Tp2为轴承温度危险值变量；
初始化操作只进行1次，运行1次后，t＝t+1会使t变为1，下次再调用本程序t＝＝0就不成立了；该操作的功能是假设相关控制参数在系统启动时都处于主动冷却关闭的状态。
3)预警值判断，即判断是否同时满足实测油温STp低于油温预警值变量STp1和轴承温度B1Tp低于轴承温度预警值变量B1Tp1；若满足，则分别将油温预警值变量STp1、油温危险值变量STp2、轴承温度预警值变量B1Tp1和轴承温度危险值变量B1Tp2重新赋值为：STp1＝STp1_0；STp2＝STp2_0；B1Tp1＝B1Tp1_0；B1Tp2＝B1Tp2_0；写入CoolMode＝0，不启动冷却设备，结束该控制方法；
若不满足，则进行危险值判断，即判断是否同时满足实测油温STp低于油温危险值变量STp2和轴承温度B1Tp低于轴承温度危险值变量B1Tp2，若满足，则分别将油温预警值变量STp1、油温危险值变量STp2、轴承温度预警值变量B1Tp1和轴承温度危险值变量B1Tp2重新赋值为：STp1＝STp1_1；STp2＝STp2_1；B1Tp1＝B1Tp1_1；B1Tp2＝B1Tp2_1；写入CoolMode＝1，启动轻度冷却，结束该控制方法；若不满足则分别将油温预警值变量STp1、油温危险值变量STp2、轴承温度预警值变量B1Tp1和轴承温度危险值变量B1Tp2重新赋值为：STp1＝STp1_2；STp2＝STp2_2；B1Tp1＝B1Tp1_2；B1Tp2＝B1Tp2_2；写入CoolMode＝2，启动重度冷却，结束该控制方法。
运行描述：当前STp1＝STp1_0＝60；STp1_1＝55。当油温STp＝60.1时，STp<60条件不满足，则CoolMode＝1，启动轻度冷却，STp1＝STp1_1＝55，随着随着冷却器的开启，油温可能会有所下降，也许很快会降到59.9度，但是因为STp1_1＝55，而不是之前的60，所以冷却器不会马上停止，避免了冷却器高频次的打开与关闭。
该控制方法增加了轴承温度信号作为依据，根据齿轮各部位轴承允许的工作温度极限，保留一定余量设置了预警值和危险值，并通过对主动冷却器自动化控制，采取冷却措施，降低齿轮箱润滑油入口的温度，即降低轴承润滑油的温度，从而降低轴承温度，减少停机损失，避免轴承烧伤。
Claims (3)
1.一种基于轴承温度和油温的齿轮箱防烧伤的控制方法，其特征在于包括如下步骤：
1)初始值赋值：即分别给定正常运行参数、轻度冷却参数和重度冷却参数；其中正常运行参数包括油温预警值STp1_0、油温危险值STp2_0、轴承温度预警值B1Tp1_0和轴承温度危险值B1Tp2_0；
轻度冷却参数包括油温预警值STp1_1、油温危险值STp2_1、轴承温度预警值B1Tp1_1和轴承温度危险值B1Tp2_1；
重度冷却参数包括油温预警值STp1_2、油温危险值STp2_2、轴承温度预警值B1Tp1_2和轴承温度危险值B1Tp2_2；
2)判断该控制方法是否为初次调用，即t＝＝0？，若为初次调用，则需进行初始化操作，STp1＝STp1_0；STp2＝STp2_0；B1Tp1＝B1Tp1_0；B1Tp2＝B1Tp2_0；其中STp1为油温预警值变量，STp2为油温危险值变量、B1Tp1为轴承温度预警值变量、B1Tp2为轴承温度危险值变量；
3)预警值判断，即判断是否同时满足实测油温STp低于油温预警值变量STp1和轴承温度B1Tp低于轴承温度预警值变量B1Tp1；若满足，则分别将油温预警值变量STp1、油温危险值变量STp2、轴承温度预警值变量B1Tp1和轴承温度危险值变量B1Tp2重新赋值为：STp1＝STp1_0；STp2＝STp2_0；B1Tp1＝B1Tp1_0；B1Tp2＝B1Tp2_0；不启动冷却设备，结束该控制方法；
若不满足，则进行危险值判断，即判断是否同时满足实测油温STp低于油温危险值变量STp2和轴承温度B1Tp低于轴承温度危险值变量B1Tp2，若满足，则分别将油温预警值变量STp1、油温危险值变量STp2、轴承温度预警值变量B1Tp1和轴承温度危险值变量B1Tp2重新赋值为：STp1＝STp1_1；STp2＝STp2_1；B1Tp1＝B1Tp1_1；B1Tp2＝B1Tp2_1；启动轻度冷却，结束该控制方法；若不满足则分别将油温预警值变量STp1、油温危险值变量STp2、轴承温度预警值变量B1Tp1和轴承温度危险值变量B1Tp2重新赋值为：STp1＝STp1_2；STp2＝STp2_2；B1Tp1＝B1Tp1_2；B1Tp2＝B1Tp2_2；启动重度冷却，结束该控制方法。
2.如权利要求1所述控制方法，其特征在于：轻度冷却参数中油温预警值STp1_1和轴承温度预警值B1Tp1_1分别低于正常运行参数中的油温预警值STp1_0和轴承温度预警值B1Tp1_0的3℃～10℃。
3.如权利要求1所述控制方法，其特征在于：重度冷却参数中油温预警值STp1_2、油温危险值STp2_2、轴承温度预警值B1Tp1_2和轴承温度危险值B1Tp2_2分别低于正常运行参数中油温预警值STp1_0、油温危险值STp2_0、轴承温度预警值B1Tp1_0、轴承温度危险值B1Tp2_0的3℃～10℃。
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