CN106194594A - 一种可持续工作且维护成本低的海上风电增速装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可持续工作且维护成本低的海上风电增速装置，该装置包括增速齿轮箱组、分别与增速齿轮箱组相连的输入端动力切换系统、输出端动力切换系统以及分别与增速齿轮箱组、输入端动力切换系统、输出端动力切换系统电连接的检测控制单元，该检测控制单元对增速齿轮箱组中各增速齿轮箱的工作状态进行实时检测，并通过控制输入端动力切换系统及输出端动力切换系统，及时将处于故障状态的增速齿轮箱切换为完好的增速齿轮箱，保证装置持续工作。与现有技术相比，本发明通过增速齿轮箱甲和增速齿轮箱乙组合使用，保证装置维护期间海上风电机组的动力传递不中断，能够持续工作并网发电，且减少了海上维护工时，增强了海上风电机组的经济效益。

Description

一种可持续工作且维护成本低的海上风电增速装置

技术领域

本发明属于海上风力发电运行维护技术领域，涉及一种可持续工作且维护成本低的海上风电增速装置。

背景技术

近年来，随着海上风电的大规模开发与大容量海上风电机组并网运行，海上风电机组如何经济可靠地运行与维护，已经成为新能源研究的热点问题之一。据统计，在海上风电机组运行与维护的过程中，近50％的停运时间是由风电增速装置的失效造成的。由于海上盐雾浓度高、湿度大，且时常可能伴有台风、海冰等灾害性天气，因而海上风机运行环境复杂多变，受非定常载荷影响显著，导致风电增速装置故障率高。

现行采用的维护策略是，先对海上风机进行停运，使用海上船只或直升机等交通工具，在海上风机现场进行检测修复或者更换。由于海上施工场合的特殊性，一般维护一次需耗用360h左右。海上风机停运不参与并网发电，降低了海上风机发电的经济效益；且海上作业的成本显著高于陆地，更多的时间意味着更高的维护费用。而目前尚未有能够有效解决海上风电增速装置的维护成本及持续工作问题的方案。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可持续工作且维护成本低的海上风电增速装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可持续工作且维护成本低的海上风电增速装置，该装置包括增速齿轮箱组、分别与增速齿轮箱组相连的输入端动力切换系统、输出端动力切换系统以及分别与增速齿轮箱组、输入端动力切换系统、输出端动力切换系统电连接的检测控制单元，该检测控制单元对增速齿轮箱组中各增速齿轮箱的工作状态进行实时检测，并通过控制输入端动力切换系统及输出端动力切换系统，及时将处于故障状态的增速齿轮箱切换为完好的增速齿轮箱，保证装置的持续工作。

所述的增速齿轮箱组包括并联设置的增速齿轮箱甲、增速齿轮箱乙，所述的增速齿轮箱甲及增速齿轮箱乙均分别与输入端动力切换系统、输出端动力切换系统相连。

需要说明的是，并联设置的增速齿轮箱的个数可根据实际需求及实际工作环境进行增加，如并联设置3个或3个以上增速齿轮箱。

所述的输入端动力切换系统及输出端动力切换系统的结构均类似于汽车变速箱，通过档位切换使增速齿轮箱组中的一个增速齿轮箱处于工作状态，其它的增速齿轮箱处于非工作状态。

所述的检测控制单元包括分别与增速齿轮箱甲、增速齿轮箱乙电连接的增速齿轮箱检测系统以及分别与增速齿轮箱检测系统、输入端动力切换系统、输出端动力切换系统电连接的控制器。

所述的增速齿轮箱检测系统包括声发射传感器、信号处理器等，通过实时检测处于工作状态的增速齿轮箱的振动信号及转速脉冲信号，来判断增速齿轮箱的工作状态是否正常，并将检测结果实时反馈至控制器。

所述的检测控制单元还包括与控制器电连接的信号发射器及分别与信号发射器、控制器、增速齿轮箱检测系统电连接的电源。

所述的电源与控制器、信号发射器、增速齿轮箱检测系统之间分别设有电源线路，所述的控制器与输入端动力切换系统、输出端动力切换系统、信号发射器之间分别设有控制线路，所述的增速齿轮箱检测系统与控制器、增速齿轮箱甲、增速齿轮箱乙之间分别设有通信线路。

本发明的工作过程如下：

(1)开启电源，此时控制器、信号发射器及增速齿轮箱检测系统均处于工作状态。控制器通过控制线路，控制输入端动力切换系统及输出端动力切换系统，使增速齿轮箱甲处于工作状态，此时增速齿轮箱乙处于备用状态，不参与海上风力发电机组运行；增速齿轮箱检测系统对工作状态中的增速齿轮箱甲进行实时检测，并将检测信号通过通信线路传递到控制器，然后控制器对该检测信号进行判断。当增速齿轮箱甲工作状态正常时，控制器通过控制线路连接信号发射器，发射出“增速齿轮箱甲工作状态正常，增速齿轮箱乙备用状态。”信号；当控制器对增速齿轮箱检测系统检测并传递来的信号判断为增速齿轮箱甲工作状态故障时，表明增速齿轮箱甲即将失效，若增速齿轮箱甲继续工作，将会导致海上风力发电机组停机。

(2)此时装置采用的策略是：控制器通过控制线路，控制输入端动力切换系统及输出端动力切换系统，使增速齿轮箱乙处于工作状态，同时增速齿轮箱甲处于待更换状态；增速齿轮箱检测系统对工作状态中的增速齿轮箱乙进行实时检测，并将检测信号通过通信线路传递到控制器，控制器对该检测信号进行判断。由于增速齿轮箱乙工作状态正常，控制器便通过控制线路连接信号发射器，发射出“增速齿轮箱乙工作状态正常，增速齿轮箱甲待更换状态。”信号，维护人员接收到该信号后，将待更换状态的增速齿轮箱甲取出，装入正常完好的增速齿轮箱，作为新的增速齿轮箱甲，之后控制器通过控制线路连接信号发射器，发射出“增速齿轮箱乙工作状态正常，增速齿轮箱甲备用。”信号。

切换完毕后，维护人员便可将已取出的处于故障状态的增速齿轮箱甲运回陆上进行维修检测，此时装置的单次维护工作完成。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)通过增速齿轮箱甲和增速齿轮箱乙的组合使用，保证装置维护期间海上风电机组的动力传递不中断，能够持续工作并网发电，增强了海上风电机组的经济效益；

2)通过两个增速齿轮箱交替使用，便于将处于故障状态的增速齿轮箱甲从海上风力发电机组现场，转移到陆地上进行维修检测，减少了海上维护工时，显著降低了装置的维护成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图中标记说明：

10—增速齿轮箱甲、11—增速齿轮箱乙、12—输入端动力切换系统、13—输出端动力切换系统、20—电源、21—控制器、22—信号发射器、23—增速齿轮箱检测系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

如图1所示的一种可持续工作且维护成本低的海上风电增速装置，该装置包括增速齿轮箱组、分别与增速齿轮箱组相连的输入端动力切换系统12、输出端动力切换系统13以及分别与增速齿轮箱组、输入端动力切换系统12、输出端动力切换系统13电连接的检测控制单元，该检测控制单元对增速齿轮箱组中各增速齿轮箱的工作状态进行实时检测，并通过控制输入端动力切换系统12及输出端动力切换系统13，及时将处于故障状态的增速齿轮箱切换为完好的增速齿轮箱，保证装置的持续工作。

其中，增速齿轮箱组包括并联设置的增速齿轮箱甲10、增速齿轮箱乙11，增速齿轮箱甲10及增速齿轮箱乙11均分别与输入端动力切换系统12、输出端动力切换系统13相连。检测控制单元包括分别与增速齿轮箱甲10、增速齿轮箱乙11电连接的增速齿轮箱检测系统23以及分别与增速齿轮箱检测系统23、输入端动力切换系统12、输出端动力切换系统13电连接的控制器21。检测控制单元还包括与控制器21电连接的信号发射器22及分别与信号发射器22、控制器21、增速齿轮箱检测系统23电连接的电源20。

本装置中，电源20与控制器21、信号发射器22、增速齿轮箱检测系统23之间分别设有电源线路，控制器21与输入端动力切换系统12、输出端动力切换系统13、信号发射器22之间分别设有控制线路，增速齿轮箱检测系统23与控制器21、增速齿轮箱甲10、增速齿轮箱乙11之间分别设有通信线路。

本装置的工作过程如下：

(1)开启电源20，此时控制器21、信号发射器22及增速齿轮箱检测系统23均处于工作状态。控制器21通过控制线路，控制输入端动力切换系统12及输出端动力切换系统13，使增速齿轮箱甲10处于工作状态，此时增速齿轮箱乙11处于备用状态，不参与海上风力发电机组运行；增速齿轮箱检测系统23对工作状态中的增速齿轮箱甲10进行实时检测，并将检测信号通过通信线路传递到控制器21，然后控制器21对该检测信号进行判断。当增速齿轮箱甲10工作状态正常时，控制器21通过控制线路连接信号发射器22，发射出“增速齿轮箱甲工作状态正常，增速齿轮箱乙备用状态。”信号；当控制器21对增速齿轮箱检测系统23检测并传递来的信号判断为增速齿轮箱甲10工作状态故障时，表明增速齿轮箱甲10即将失效，若增速齿轮箱甲10继续工作，将会导致海上风力发电机组停机。

(2)此时装置采用的策略是：控制器21通过控制线路，控制输入端动力切换系统12及输出端动力切换系统13，使增速齿轮箱乙11处于工作状态，同时增速齿轮箱甲10处于待更换状态；增速齿轮箱检测系统23对工作状态中的增速齿轮箱乙11进行实时检测，并将检测信号通过通信线路传递到控制器21，控制器21对该检测信号进行判断。由于增速齿轮箱乙11工作状态正常，控制器21便通过控制线路连接信号发射器22，发射出“增速齿轮箱乙工作状态正常，增速齿轮箱甲待更换状态。”信号，维护人员接收到该信号后，将待更换状态的增速齿轮箱甲10取出，装入正常完好的增速齿轮箱，作为新的增速齿轮箱甲10，之后控制器21通过控制线路连接信号发射器22，发射出“增速齿轮箱乙工作状态正常，增速齿轮箱甲备用。”信号。

切换完毕后，维护人员便可将已取出的处于故障状态的增速齿轮箱甲10运回陆上进行维修检测，此时装置的单次维护工作完成。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可持续工作且维护成本低的海上风电增速装置，其特征在于，该装置包括增速齿轮箱组、分别与增速齿轮箱组相连的输入端动力切换系统(12)、输出端动力切换系统(13)以及分别与增速齿轮箱组、输入端动力切换系统(12)、输出端动力切换系统(13)电连接的检测控制单元，该检测控制单元对增速齿轮箱组中各增速齿轮箱的工作状态进行实时检测，并通过控制输入端动力切换系统(12)及输出端动力切换系统(13)，及时将处于故障状态的增速齿轮箱切换为完好的增速齿轮箱，保证装置的持续工作。

2.根据权利要求1所述的一种可持续工作且维护成本低的海上风电增速装置，其特征在于，所述的增速齿轮箱组包括并联设置的增速齿轮箱甲(10)、增速齿轮箱乙(11)，所述的增速齿轮箱甲(10)及增速齿轮箱乙(11)均分别与输入端动力切换系统(12)、输出端动力切换系统(13)相连。

3.根据权利要求2所述的一种可持续工作且维护成本低的海上风电增速装置，其特征在于，所述的检测控制单元包括分别与增速齿轮箱甲(10)、增速齿轮箱乙(11)电连接的增速齿轮箱检测系统(23)以及分别与增速齿轮箱检测系统(23)、输入端动力切换系统(12)、输出端动力切换系统(13)电连接的控制器(21)。

4.根据权利要求3所述的一种可持续工作且维护成本低的海上风电增速装置，其特征在于，所述的检测控制单元还包括与控制器(21)电连接的信号发射器(22)及分别与信号发射器(22)、控制器(21)、增速齿轮箱检测系统(23)电连接的电源(20)。

5.根据权利要求4所述的一种可持续工作且维护成本低的海上风电增速装置，其特征在于，所述的电源(20)与控制器(21)、信号发射器(22)、增速齿轮箱检测系统(23)之间分别设有电源线路，所述的控制器(21)与输入端动力切换系统(12)、输出端动力切换系统(13)、信号发射器(22)之间分别设有控制线路，所述的增速齿轮箱检测系统(23)与控制器(21)、增速齿轮箱甲(10)、增速齿轮箱乙(11)之间分别设有通信线路。