CN107420531B - 风电齿轮箱润滑系统及风力发电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电齿轮箱润滑系统，包括：齿轮箱、润滑油输送机械、至少包括第一单向阀和第二单向阀的单向阀组、冷却器、以及分油器；所述齿轮箱内布设有润滑油喷射结构；所述单向阀组具有入口、第一出口和第二出口；所述单向阀组的入口与所述润滑油输送机械的出油口、以及所述冷却器的入油口相连通；所述单向阀组的第一出口与所述齿轮箱相连通；所述单向阀组的第二出口以及所述冷却器的出油口均与所述分油器的进油口相连通；所述分油器的出油口与所述润滑油喷射结构相连通；本发明适用范围广，实用价值高。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电设备技术领域，具体为一种风电齿轮箱润滑系统及风力发电设备。
背景技术
齿轮箱在风机中属于主传动链部分且是关键性部件，齿轮箱的工作状况和使用寿命在很大程度上取决于齿轮箱润滑系统是否能够合理有效地工作。风电齿轮箱润滑系统主要起润滑、冲洗和冷却的作用，具体地，风电齿轮箱润滑系统可以对齿轮副和轴承等部件进行喷油润滑，同时对齿轮箱进行冲洗，对润滑油进行过滤，以保证进入齿轮箱的润滑油的清洁度，以及对润滑油进行冷却，进而使得齿轮箱能够在允许的温度下持久可靠的工作。由于润滑油在低温环境下具有粘度高和流动性差的特点，故大量润滑油经过冷却后会产生很大阻力，进而导致系统压力升高而造成危害，因此，在现有技术中，当风电齿轮箱润滑系统应用于低温环境时，通常将冷却器进行旁路；另外，为使润滑油温度能够快速提升至系统运行的最佳温度，同样也需要避免在低温环境下有大量润滑油经过冷却器，进而能够实现热量损失的减小。当风电齿轮箱润滑系统应用于高温环境下，为了利于快速冷却润滑油，则要求润滑油完全经过冷却器后再回到齿轮箱。
为了达到现有技术中的上述要求，目前风电齿轮箱润滑系统主要采用温度控制方式，具体地，在润滑系统上设置温控阀，进而利用温控阀对温度进行感应的方式来控制系统中润滑油的流向。但是，由于温控阀的内温包寿命、温控阀的阀芯与阀体之间密封方式等因素的影响，实际使用过程中经常出现温控阀不能完全开启或完全关闭的现象，进而造成当风电齿轮箱润滑系统应用于高温环境时，润滑油不能完全经过冷却器冷却散热；在低温环境下依然有大量润滑油经过冷却器，产生了很大阻力，造成系统压力过高，严重时还会出现冷却器的散热片由于压力高而鼓爆的现象。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种能够有效改变不同温度下系统中润滑油流向的风电齿轮箱润滑系统及风力发电设备。
本发明的技术手段如下：
一种风电齿轮箱润滑系统，包括：齿轮箱、吸油口与所述齿轮箱相连通的润滑油输送机械、至少包括第一单向阀和第二单向阀的单向阀组、冷却器、以及分油器；所述齿轮箱内布设有润滑油喷射结构；所述单向阀组具有入口、第一出口和第二出口；所述第一单向阀的入口和所述第二单向阀的入口相互连通构成所述单向阀组的入口，所述第一单向阀的出口构成所述单向阀组的第一出口，所述第二单向阀的出口构成所述单向阀组的第二出口；所述单向阀组的入口与所述润滑油输送机械的出油口、以及所述冷却器的入油口相连通；所述单向阀组的第一出口与所述齿轮箱相连通；所述单向阀组的第二出口以及所述冷却器的出油口均与所述分油器的进油口相连通；所述分油器的出油口与所述润滑油喷射结构相连通；
进一步地，通过配置具有不同开启压力的第一单向阀和第二单向阀来控制所述润滑油在所述系统中的流向；
进一步地，所述系统还包括设置在所述润滑油输送机械的出油口与所述齿轮箱的溢流口之间的溢流阀；当系统压力超过所述溢流阀的设定压力时，由所述润滑油输送机械流出的润滑油经由所述溢流阀流回所述齿轮箱；当系统压力低于所述溢流阀的设定压力时，所述溢流阀关闭；
进一步地，所述系统还包括布设在所述润滑油输送机械的出油口与所述单向阀组的入口之间的过滤器；
进一步地，在低温工况下，由润滑油输送机械从齿轮箱吸出的润滑油的流向为：首先，部分润滑油作为第一路润滑油经由所述溢流阀后回至所述齿轮箱；剩余润滑油经过所述过滤器后进入所述单向阀组，第一单向阀开启，剩余润滑油中的一部分作为第二路润滑油经第一单向阀后回至所述齿轮箱；随着第二路润滑油经由所述第一单向阀流走，第二单向阀开启，剩余润滑油中的另一部分作为第三路润滑油流经第二单向阀和分油器后通过所述润滑油喷射结构进入齿轮箱；
进一步地，在中间温度工况下，由润滑油输送机械从齿轮箱吸出的润滑油的流向为：润滑油经过所述过滤器后进入所述单向阀组，首先，第一单向阀开启，部分润滑油作为第一路润滑油经由第一单向阀后回至所述齿轮箱；随着第一路润滑油经由所述第一单向阀流走，第二单向阀开启，剩余润滑油中的一部分作为第二路润滑油经第二单向阀和分油器后通过所述润滑油喷射结构进入齿轮箱；剩余润滑油中的另一部分作为第三路润滑油经所述冷却器和分油器后，通过所述润滑油喷射结构进入齿轮箱；
进一步地，在高温工况下，由所述齿轮箱流出的润滑油经过所述润滑油输送机械和过滤器后，经过所述冷却器和分油器并通过所述润滑油喷射结构进入齿轮箱；
进一步地，所述分油器上安装有压力检测装置；所述系统还包括布设在所述溢流阀安装位置处的测压接头；
进一步地，所述润滑油喷射结构采用喷嘴；所述冷却器采用风冷却器；所述润滑油输送机械采用电机泵组。
一种风力发电设备，具有上述任一项所述的风电齿轮箱润滑系统。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的风电齿轮箱润滑系统，不再采用现有技术中的温控阀，避免了由于温控阀自身问题所带来的润滑油流向问题，本发明所述系统利用不同温度下的润滑油通过系统各支路所产生的阻力不同的原理，进而通过压力控制方式来有效改变系统中润滑油的流向。本发明所述系统和现有技术中的风电齿轮箱润滑系统相比，具有如下优点：可以彻底避免现有技术中温控阀不能完全开启或完全关闭，以及所造成的高温时润滑油不能完全经过风冷却器散热，低温时依然有大量润滑油经过风冷却器的问题；低温时大量润滑油回流至齿轮箱，解决了风冷却器处压力过高的现象，从而最大程度避免风冷却器鼓爆现象的出现；低温时依然有少量润滑油通过润滑油喷射结构进入齿轮箱，解决了低温时齿轮箱的齿轮副和轴承等的润滑问题；第一单向阀和第二单向阀的开启压力能够根据润滑系统的实际情况进行调整和配置，适用范围广，实用价值高。
附图说明
图1是本发明所述系统的结构示意图；
图中：1、吸油胶管，2、润滑油输送机械，3、电动机，4、联轴器，5、齿轮泵，6、溢流阀，7、测压接头，8、第一溢流胶管，9、过滤器，10、单向阀组，11、第一单向阀，12、第二单向阀，13、第二溢流胶管，14、风冷却器入口胶管，15、分油器胶管，16、冷却器，17、风冷却器出口胶管，18、压力传感器，19、压力表，20、压力表截止阀，21、分油器，22、润滑油喷射结构，23、齿轮箱。
具体实施方式
如图1所示的一种风电齿轮箱润滑系统，包括：齿轮箱23、吸油口与所述齿轮箱23相连通的润滑油输送机械2、至少包括第一单向阀11和第二单向阀12的单向阀组10、冷却器16、以及分油器21；所述齿轮箱23内布设有润滑油喷射结构22；所述单向阀组10具有入口、第一出口和第二出口；所述第一单向阀11的入口和所述第二单向阀12的入口相互连通构成所述单向阀组10的入口，所述第一单向阀11的出口构成所述单向阀组10的第一出口，所述第二单向阀12的出口构成所述单向阀组10的第二出口；所述单向阀组10的入口与所述润滑油输送机械2的出油口、以及所述冷却器16的入油口相连通；所述单向阀组10的第一出口与所述齿轮箱23相连通；所述单向阀组10的第二出口以及所述冷却器16的出油口均与所述分油器21的进油口相连通；所述分油器21的出油口与所述润滑油喷射结构22相连通；进一步地，通过配置具有不同开启压力的第一单向阀11和第二单向阀12来控制所述润滑油在所述系统中的流向；进一步地，所述系统还包括设置在所述润滑油输送机械2的出油口与所述齿轮箱23的溢流口之间的溢流阀6；当系统压力超过所述溢流阀6的设定压力时，由所述润滑油输送机械2流出的润滑油经由所述溢流阀6流回所述齿轮箱23；当系统压力低于所述溢流阀6的设定压力时，所述溢流阀6关闭；进一步地，所述系统还包括布设在所述润滑油输送机械2的出油口与所述单向阀组10的入口之间的过滤器9；进一步地，在低温工况下，由润滑油输送机械2从齿轮箱23吸出的润滑油的流向为：首先，部分润滑油作为第一路润滑油经由所述溢流阀6后回至所述齿轮箱23；剩余润滑油经过所述过滤器9后进入所述单向阀组10，第一单向阀11开启，剩余润滑油中的一部分作为第二路润滑油经第一单向阀11后回至所述齿轮箱23；随着第二路润滑油经由所述第一单向阀11流走，第二单向阀12开启，剩余润滑油中的另一部分作为第三路润滑油流经第二单向阀12和分油器21后通过所述润滑油喷射结构22进入齿轮箱23；进一步地，在中间温度工况下，由润滑油输送机械2从齿轮箱23吸出的润滑油的流向为：润滑油经过所述过滤器9后进入所述单向阀组10，首先，第一单向阀11开启，部分润滑油作为第一路润滑油经由第一单向阀11后回至所述齿轮箱23；随着第一路润滑油经由所述第一单向阀11流走，第二单向阀12开启，剩余润滑油中的一部分作为第二路润滑油经第二单向阀12和分油器21后通过所述润滑油喷射结构22进入齿轮箱23；剩余润滑油中的另一部分作为第三路润滑油经所述冷却器16和分油器21后，通过所述润滑油喷射结构22进入齿轮箱23；进一步地，在高温工况下，由所述齿轮箱23流出的润滑油经过所述润滑油输送机械2和过滤器9后，经过所述冷却器16和分油器21并通过所述润滑油喷射结构22进入齿轮箱23；进一步地，所述分油器21上安装有压力检测装置；所述系统还包括布设在所述溢流阀6安装位置处的测压接头7；进一步地，所述润滑油喷射结构22采用喷嘴；所述冷却器16采用风冷却器；所述润滑油输送机械2采用电机泵组。
一种风力发电设备，具有上述任一项所述的风电齿轮箱润滑系统。
本发明提供的风电齿轮箱润滑系统，不再采用现有技术中的温控阀，避免了由于温控阀自身问题所带来的润滑油流向问题，本发明所述系统利用不同温度下的润滑油通过系统各支路所产生的阻力不同的原理，进而通过压力控制方式来有效改变系统中润滑油的流向。本发明所述系统和现有技术中的风电齿轮箱润滑系统相比，具有如下优点：可以彻底避免现有技术中温控阀不能完全开启或完全关闭，以及所造成的高温时润滑油不能完全经过风冷却器散热，低温时依然有大量润滑油经过风冷却器的问题；低温时大量润滑油回流至齿轮箱，解决了风冷却器处压力过高的现象，从而最大程度避免风冷却器鼓爆现象的出现；低温时依然有少量润滑油通过润滑油喷射结构进入齿轮箱，解决了低温时齿轮箱的齿轮副和轴承等的润滑问题；第一单向阀和第二单向阀的开启压力能够根据润滑系统的实际情况进行调整和配置，适用范围广，实用价值高。
本发明所述电机泵组包括电动机3、联轴器4、钟形罩和齿轮泵5；所述电机泵组的吸油口与所述齿轮箱23之间通过吸油胶管1连通，所述电机泵组从齿轮箱23的箱体内进行吸油并为整个系统提供动力；所述溢流阀6起到安全保护的作用，当润滑油由齿轮泵5泵出后，若系统压力超过溢流阀6的设定压力时，则润滑油经由该溢流阀6流回齿轮箱23，进而避免系统压力升高所造成的损害，当系统压力低于溢流阀6的设定压力时，溢流阀6关闭，润滑油经过过滤器9过滤后流入单向阀组10的入口；通过过滤器9对润滑油进行过滤，能够保证进入到齿轮箱23润滑油的清洁度，根据实际需要，所述过滤器9可以包括2个不同过滤精度的滤芯相互串联，进而实现双重过滤润滑油的目的；所述系统还包括布设在所述溢流阀6安装位置处的测压接头7，通过该测压接头7可以对该处进行压力检测；所述风冷却器能够对由入油口进入的润滑油进行冷却散热，冷却后的润滑油通过出油口进入分油器21；所述分油器21上还可以安装有压力检测装置，所述压力检测装置包括压力表19和/或压力传感器18；所述压力表19连接有压力表截止阀20，通过压力检测装置可对分油器21压力进行检测；所述分油器21的进油口至少有两个，其中一个进油口与所述单向阀组10的第二出口相连通，另外一个进油口与所述冷却器16的出油口相连通；所述溢流阀6与所述齿轮箱23的溢流口之间通过第一溢流胶管8相连通；所述单向阀组10的第一出口通过第二溢流胶管13与所述齿轮箱23的溢流口相连通；所述单向阀组10的第二出口通过分油器胶管15与所述分油器21相连通；所述单向阀组10的入口通过风冷却器入口胶管14与所述风冷却器的入油口相连通；所述风冷却器的出油口通过风冷却器出口胶管17与所述分油器21相连通；第一单向阀11和第二单向阀12的开启压力可以针对不同的风电齿轮箱润滑系统进行配置，溢流阀6的设定压力也可以针对不同的齿轮箱23润滑系统进行配置，比如，针对某一风电齿轮箱润滑系统，第一单向阀11的开启压力为0.9MPa；第二单向阀12的开启压力为0.5MPa，所述溢流阀6的设定压力为1.0MPa；本发明所述低温工况对应的润滑油温度范围可以为-15～25℃、中间温度工况对应的润滑油温度范围可以为25～55℃、高温工况对应的润滑油温度范围可以为55～80℃。
本发明所述系统通过配置具有不同开启压力的第一单向阀11和第二单向阀12来控制所述润滑油在所述系统中的流向，结合系统的其它组成结构，进而实现在高温工况下，全部润滑油均经过风冷却器冷却后回到齿轮箱23；在中间温度工况下，一部分润滑油经过风冷却器冷却后回到齿轮箱23，一部分润滑油经过第一单向阀11后通过齿轮箱23的溢流口回到齿轮箱23，一部分润滑油经过第二单向阀12后通过分油器21回到齿轮箱23；在低温工况下，一部分润滑油经过溢流阀6通过齿轮箱23的溢流口回到齿轮箱23，一部分润滑油经过第一单向阀11后通过齿轮箱23的溢流口回到齿轮箱23，一部分润滑油经过第二单向阀12后通过分油器21回到齿轮箱23；根据不同温度下的润滑油通过系统各支路所产生的阻力不同的原理，本发明所述系统具体的工作过程如下：
当本发明所述润滑系统开始启动，此时润滑油温度较低，处于低温工况；系统压力超过溢流阀6的设定压力，润滑油从溢流阀6处溢流；但是由于低温时润滑油具有粘度高的特点，故润滑油无法完全从溢流阀6处溢流，存在一部分润滑油通过过滤器9后进入单向阀组10，此时风冷却器压力损失很大，会超过第二单向阀12的开启压力，因此风冷却器所在的润滑油通路基本处于截死状态，润滑油不会从该处流过；分油器21产生的压力损失、喷嘴产生的压力损失、与第二单向阀12的开启压力之和大于第一单向阀11的开启压力，进而第一单向阀11开启，润滑油开始经由第一单向阀11回至齿轮箱23；随着润滑油从第一单向阀11流走，流向分油器21及喷嘴的流量减小，其压力损失开始下降，最终分油器21产生的压力损失、喷嘴产生的压力损失、与第二单向阀12的开启压力之和等于第一单向阀11的开启压力，第二单向阀12开启，有少部分润滑油开始通过第二单向阀12和分油器21以及喷嘴流回齿轮箱23；此时大部分润滑油的流量通过第一单向阀11后流回齿轮箱23，进而避免系统压力升高，同时也能减小散热损失，快速提高润滑油温度，有一小部分润滑油的流量通过第二单向阀12和分油器21以及喷嘴流回齿轮箱23，进而保证低温时依然有润滑油对齿轮副和轴承等进行润滑。
随着系统的运行，润滑油温度逐渐上升，系统处于中间温度工况，此时通过第二单向阀12的流量逐渐增加，通过第一单向阀11的流量对应减少，风冷却器的压力损失也开始逐渐下降，当润滑油温度上升至某临界点，风冷却器的压力损失与第二单向阀12的开启压力相同时，风冷却器所在的润滑油通路开始有润滑油流过，此时一部分润滑油通过第一单向阀11流回齿轮箱23，一部分润滑油通过第二单向阀12进入分油器21后经由喷嘴流至齿轮箱23，一小部分润滑油通过风冷却器后进入分油器21，然后经由喷嘴流至齿轮箱23；随着润滑油的温度继续上升，第二单向阀12逐渐关闭直至完全没有润滑油从该处流过，此时，部分润滑油通过风冷却器后进入分油器21，然后经由喷嘴回到齿轮箱23，部分润滑油通过第一单向阀11回到齿轮箱23，并且越来越多的润滑油通过风冷却器。
当润滑油温度继续上升，此时系统处于高温工况；第一单向阀11完全关闭，润滑油全部通过风冷却器冷却散热后进入分油器21，然后经由喷嘴流回齿轮箱23进行喷油润滑；此后，即使润滑油温度继续上升，润滑油流向也不再变化，所有润滑油依然通过风冷却器散热后进入分油器21，最后回到齿轮箱23。
当风速降低或其它情况导致齿轮箱23内的润滑油温度开始下降，对于润滑油温度下降过程的所对应的润滑油流向变化，与上述润滑油温度上升过程中的润滑油流向变化正好相反。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种风电齿轮箱润滑系统，其特征在于所述系统包括：齿轮箱、吸油口与所述齿轮箱相连通的润滑油输送机械、至少包括第一单向阀和第二单向阀的单向阀组、冷却器、以及分油器；所述齿轮箱内布设有润滑油喷射结构；所述单向阀组具有入口、第一出口和第二出口；所述第一单向阀的入口和所述第二单向阀的入口相互连通构成所述单向阀组的入口，所述第一单向阀的出口构成所述单向阀组的第一出口，所述第二单向阀的出口构成所述单向阀组的第二出口；所述单向阀组的入口与所述润滑油输送机械的出油口、以及所述冷却器的入油口相连通；所述单向阀组的第一出口与所述齿轮箱相连通；所述单向阀组的第二出口以及所述冷却器的出油口均与所述分油器的进油口相连通；所述分油器的出油口与所述润滑油喷射结构相连通；
通过配置具有不同开启压力的第一单向阀和第二单向阀来控制所述润滑油在所述系统中的流向，所述第一单向阀的开启压力大于所述第二单向阀的开启压力；
还包括设置在所述润滑油输送机械的出油口与所述齿轮箱的溢流口之间的溢流阀；当系统压力超过所述溢流阀的设定压力时，由所述润滑油输送机械流出的润滑油经由所述溢流阀流回所述齿轮箱；当系统压力低于所述溢流阀的设定压力时，所述溢流阀关闭；
还包括布设在所述润滑油输送机械的出油口与所述单向阀组的入口之间的过滤器；
在低温工况下，由润滑油输送机械从齿轮箱吸出的润滑油的流向为：首先，部分润滑油作为第一路润滑油经由所述溢流阀后回至所述齿轮箱；剩余润滑油经过所述过滤器后进入所述单向阀组，第一单向阀开启，剩余润滑油中的一部分作为第二路润滑油经第一单向阀后回至所述齿轮箱；随着第二路润滑油经由所述第一单向阀流走，第二单向阀开启，剩余润滑油中的另一部分作为第三路润滑油流经第二单向阀和分油器后通过所述润滑油喷射结构进入齿轮箱；
在中间温度工况下，由润滑油输送机械从齿轮箱吸出的润滑油的流向为：润滑油经过所述过滤器后进入所述单向阀组，首先，第一单向阀开启，部分润滑油作为第一路润滑油经由第一单向阀后回至所述齿轮箱；随着第一路润滑油经由所述第一单向阀流走，第二单向阀开启，剩余润滑油中的一部分作为第二路润滑油经第二单向阀和分油器后通过所述润滑油喷射结构进入齿轮箱；剩余润滑油中的另一部分作为第三路润滑油经所述冷却器和分油器后，通过所述润滑油喷射结构进入齿轮箱；
在高温工况下，由所述齿轮箱流出的润滑油经过所述润滑油输送机械和过滤器后，经过所述冷却器和分油器并通过所述润滑油喷射结构进入齿轮箱。
2.根据权利要求1所述的风电齿轮箱润滑系统，其特征在于所述分油器上安装有压力检测装置；所述系统还包括布设在所述溢流阀安装位置处的测压接头。
3.根据权利要求1所述的风电齿轮箱润滑系统，其特征在于所述润滑油喷射结构采用喷嘴；所述冷却器采用风冷却器；所述润滑油输送机械采用电机泵组。
4.一种风力发电设备，其特征在于所述设备具有权利要求1至3任一项所述的风电齿轮箱润滑系统。
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