CN108317239B - 发电机组、齿轮箱润滑系统及其智能保护装置和保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电机组齿轮箱润滑系统的智能保护装置及其保护方法，所述发电机组齿轮箱润滑系统为稀油自循环润滑系统，包括过滤器，所述过滤器包括滤桶及滤芯，所述过滤器的滤桶进油口及滤芯进油口之间形成进油腔，所述智能保护装置包括第一传感器、第二传感器及主控PLC；第一传感器与滤芯的入口和出口相连，用于监测滤芯的压差；第二传感器安装在进油腔处，用于监测进油腔的剩余空间；第一传感器及第二传感器与主控PLC连接。本发明还公开了含有上述智能保护装置的发电机组齿轮箱润滑系统及发电机组。本发明通过设置智能保护装置及保护方法，可延长齿轮箱的使用寿命、降低齿轮箱的运维成本、减少发电机组的停机时间、提高发电机组的可利用率。

Description

发电机组、齿轮箱润滑系统及其智能保护装置和保护方法

技术领域

本发明涉及发电技术领域，特别是涉及一种发电机组、齿轮箱润滑系统及其智能保护装置和保护方法。

背景技术

风力发电或潮汐能发电机组的齿轮箱都采用稀油喷射的自循环润滑方式，稀油在润滑系统中循环时必须先经过过滤，然后才能用于齿轮和轴承的润滑。稀油润滑的作用体现在五个方面：第一，减少摩擦，避免金属与金属的直接接触；第二，散热，带着工作过程中产生的热量，避免温度过高；第三，防锈，隔绝空气，避免齿轮和轴承的氧化锈蚀；第四，降低振动冲击和噪声；第五，排除污物，冲刷零部件表面的磨粒和杂质，带走油和润滑系统中的污物，减少磨损。

目前，风力发电或潮汐能发电机组的齿轮箱的设计寿命不小于20年；随着使用时间的不断累积，齿轮箱的齿轮和轴承除正常磨损外，或多或少会出现某些非正常情况，如锈蚀、异常磨损、擦伤、点蚀、胶合和断裂等。稀油在进入过滤器过滤时，会把齿轮箱运行过程产生的锈渍、磨粒、铁屑和杂质等异物带入润滑管路和过滤器中形成滞留和堆积，造成过滤器入口和出口压差大、润滑点入口油压低、润滑油量不足、润滑油温度高等故障，以及滤芯和温控阀等元器件的过快失效等问题。

这些故障和问题在齿轮箱寿命的中后期，发生的次数会愈来愈多，程度会愈来愈严重。如果这些故障和问题没有得到很好解决，不仅会对齿轮箱的润滑效果造成不良的影响，缩短齿轮箱的使用寿命，而且会增加齿轮箱的运维成本，还会增加发电机组的停机时间，降低发电机组的可利用率。因此，如何能创设一种可延长齿轮箱的使用寿命、降低齿轮箱的运维成本、减少发电机组的停机时间、提高发电机组的可利用率的发电机组齿轮箱润滑系统及其智能保护装置和保护方法,成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可延长齿轮箱的使用寿命、降低齿轮箱的运维成本、减少发电机组的停机时间、提高发电机组的可利用率的发电机组、齿轮箱润滑系统及其智能保护装置和保护方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种齿轮箱润滑系统的智能保护装置，所述齿轮箱润滑系统为稀油自循环润滑系统，包括过滤器，所述过滤器包括滤桶及滤芯，所述过滤器的滤桶进油口及滤芯进油口之间形成进油腔；所述智能保护装置包括第一传感器、第二传感器及主控PLC；所述第一传感器与滤芯的入口和出口相连，用于监测滤芯的压差；所述第二传感器安装在进油腔处，用于监测进油腔的剩余空间；所述第一传感器及第二传感器与主控PLC连接。

作为本发明进一步地改进，所述第一传感器为一个与所述滤芯的入口和出口相连的压差传感器或所述第一传感器包括两个压力传感器，分别安装在滤芯的入口和出口处。

进一步地，所述第二传感器为电磁接近开关。

进一步地，所述主控PLC包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下方法的步骤，包括：

信号处理步骤：将第一传感器实时、持续监测的压差信号转换为滤芯堵塞程度的信号；将第二传感器实时、持续监测的进油腔中剩余空间体积的信号转换为异物堆积程度的信号；

判断步骤：依据滤芯堵塞程度，判断是否需要更换滤芯；依据异物堆积程度，判断是否需要清理进油腔异物。

进一步地，所述滤芯堵塞程度G按照百分比显示其堵塞程度，所述ΔP为过滤器入口和出口的润滑油压差；所述P_设定依据滤芯的不同过滤精度、品牌进行设定；所述异物堆积程度H按照百分比显示其异物堆积程度，所述进油腔剩余空间L_剩余＝L_进油腔-L_固体异物；

当G＜80％时，只显示滤芯堵塞程度，不报警；当H＜80％时，只显示固体异物堵塞程度，不报警；当80％≤G＜95％时，橙色报警，提示滤芯堵塞；当80％≤H＜95％时，橙色报警，提示固定异物堆积满；当95％≤G时，红色报警，提示立即更换滤芯；95％≤H时，红色报警，提示立即清理进油腔异物。

另一方面，本发明还提供了一种齿轮箱润滑系统，所述润滑系统为稀油自循环润滑系统，包括过滤器，所述过滤器包括滤桶及滤芯，所述过滤器的滤桶进油口及滤芯进油口之间形成进油腔，还包括上述的齿轮箱润滑系统的智能保护装置。

再一方面，本发明还提供了一种发电机组，包括齿轮箱，还包括上述的齿轮箱润滑系统。

作为本发明进一步地改进，所述发电机组为风力发电机组或潮汐能发电机组。

再一方面，本发明还提供了上述齿轮箱润滑系统的智能保护装置的保护方法，包括：利用第一传感器实时、持续监测过滤器入口和出口的润滑油压差；主控PLC将第一传感器实时、持续采集的压差信号转换为滤芯堵塞程度的信号；主控PLC将第二传感器实时、持续采集的进油腔中剩余空间体积的信号转换为异物堆积程度的信号；依据滤芯堵塞程度，判断是否需要更换滤芯；依据异物堆积程度，判断是否需要清理进油腔异物。

作为本发明进一步地改进，所述滤芯堵塞程度G按照百分比显示其堵塞程度，所述ΔP为过滤器入口和出口的润滑油压差；所述P_设定依据滤芯的不同过滤精度、品牌进行设定；所述异物堆积程度H按照百分比显示其异物堆积程度，所述进油腔剩余空间L_剩余＝L_进油腔-L_固体异物；当G＜80％时，只显示滤芯堵塞程度，不报警；当H＜80％时，只显示固体异物堵塞程度，不报警；当80％≤G＜95％时，橙色报警，提示滤芯堵塞；当80％≤H＜95％时，橙色报警，提示固定异物堆积满；当95％≤G时，红色报警，提示立即更换滤芯；95％≤H时，红色报警，提示立即清理进油腔异物。

通过采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

1、本发明的齿轮箱润滑系统智能保护装置，能够实时、持续的定量的监测齿轮箱过滤器中的滤芯堵塞程度和进油腔中的固体异物堆积程度，进而定量的判断滤芯是否需要立即更换，以及进油腔中异物是否需要立即清理。该保护装置的运用，可规避由于滤芯更换或进油腔固体异物清理的不及时，造成异物进入润滑系统中，导致润滑失效、零部件损坏等问题和故障的出现；可以减少因滤芯更换或进油腔固体异物清理的太频繁，引起的运维成本和时间的增加和浪费。

2、本发明的齿轮箱润滑系统智能保护装置，结构简单，可靠性高；操作步骤和控制逻辑少；零部件均可选用标准件，互换性好，制造成本低，匹配性好，适用范围广；可根据不同情况，进行小范围的检查和快速更换，易维护性好，运维成低。

3、该齿轮箱润滑系统智能保护装置及其保护方法运用后，可对风力发电齿轮箱的油泵、油泵电机、机械泵、滤芯、温控阀和管路等形成有效的保护，使齿轮箱获得良好、持续的润滑效果，延长齿轮箱的使用寿命，降低齿轮箱的运维成本，减少风力发电机组的停机时间，提高风力发电机组可利用率，对潮汐能发电机组同样适用。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是风力发电机组齿轮箱润滑系统智能保护装置硬件原理图；

图2是风力发电机组齿轮箱润滑系统智能保护装置整体原理图。

具体实施方式

本实施例以风力发电机组为例进行说明。

如图1所示，风力发电机组包括齿轮箱及齿轮箱润滑系统，所述齿轮箱润滑系统为采用稀油喷射的自循环润滑系统，包括过滤器1，所述过滤器1包括滤桶及滤芯12，所述过滤器的滤桶进油口及滤芯进油口之间形成进油腔13。

如图1所示，本发明的一种风力发电机组齿轮箱润滑系统智能保护装置包括第一传感器21、第二传感器22及主控PLC3；

第一传感器21与滤芯12的入口和出口相连，用于监测滤芯的压差；

第二传感器22安装在进油腔13处，用于监测进油腔13的剩余空间；

第一传感器22及第二传感器22与主控PLC3连接。

本实施例通过在滤芯12的入口和出口处设置第一传感器21，在进油腔13安装第二传感器22，可以获得滤芯的前后压差及进油腔的剩余空间，上述结构设置，能够实时、持续的定量的监测齿轮箱过滤器中的滤芯堵塞程度和进油腔中的固体异物堆积程度，进而可以为主控PLC或风场运维人员提供定量的判断滤芯是否需要立即更换的依据，以及进油腔中异物是否需要立即清理的依据。

上述第一传感器21可以采用一个与所述滤芯12的入口和出口相连的压差传感器；作为替换地，第一传感器21也可采用两个压力传感器，分别安装在滤芯12的入口和出口处。

上述第二传感器优选为为电磁接近开关。

如图2所示，上述发电机组齿轮箱润滑系统的智能保护装置，从软件角度考虑，所述主控PLC包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下方法的步骤，包括：

信号处理步骤：将第一传感器实时、持续监测的压差信号转换为滤芯堵塞程度的信号；将第二传感器实时、持续监测的进油腔中剩余空间体积的信号转换为异物堆积程度的信号；

判断步骤：依据滤芯堵塞程度，判断是否需要更换滤芯；依据异物堆积程度，判断是否需要清理进油腔异物。

优选地，所述滤芯堵塞程度G按照百分比显示其堵塞程度，所述ΔP为过滤器入口和出口的润滑油压差；所述P_设定依据滤芯的不同过滤精度、品牌进行设定；

所述异物堆积程度H按照百分比显示其异物堆积程度，所述进油腔剩余空间L_剩余＝L_进油腔-L_固体异物；L_进油腔——依据过滤器滤桶和滤芯的品牌和结构等进行确定。

当G＜80％时，只显示滤芯堵塞程度，不报警；当H＜80％时，只显示固体异物堵塞程度，不报警；

当80％≤G＜95％时，橙色报警，提示滤芯堵塞；当80％≤H＜95％时，橙色报警，提示固定异物堆积满；

当95％≤G时，红色报警，提示立即更换滤芯；95％≤H时，红色报警，提示立即清理进油腔异物。

本实施例还提供了一种发电机组齿轮箱润滑系统的智能保护装置的保护方法，配合图2所示，该方法包括：利用第一传感器实时、持续监测过滤器入口和出口的润滑油压差；

主控PLC将第一传感器实时、持续采集的压差信号转换为滤芯堵塞程度的信号；

主控PLC将第二传感器实时、持续采集的进油腔中剩余空间体积的信号转换为异物堆积程度的信号；

主控PLC依据滤芯堵塞程度，判断是否需要更换滤芯；

主控PLC依据异物堆积程度，判断是否需要清理进油腔异物。

优选地，所述滤芯堵塞程度G按照百分比显示其堵塞程度，所述ΔP为过滤器入口和出口的润滑油压差；所述P_设定依据滤芯的不同过滤精度、品牌进行设定；

所述异物堆积程度H按照百分比显示其异物堆积程度，所述进油腔剩余空间L_剩余＝L_进油腔-L_固体异物；

当G＜80％时，只显示滤芯堵塞程度，不报警；当H＜80％时，只显示固体异物堵塞程度，不报警；

当80％≤G＜95％时，橙色报警，提示滤芯堵塞；当80％≤H＜95％时，橙色报警，提示固定异物堆积满；

当95％≤G时，红色报警，提示立即更换滤芯；95％≤H时，红色报警，提示立即清理进油腔异物。

上述实施例中的风力发电机组可替换为潮汐能发电机组。

本发明的齿轮箱润滑系统智能保护装置，能够实时、持续的定量的监测齿轮箱过滤器中的滤芯堵塞程度和进油腔中的固体异物堆积程度，进而定量的判断滤芯是否需要立即更换，以及进油腔中异物是否需要立即清理。该保护装置的运用，可规避由于滤芯更换或进油腔固体异物清理的不及时，造成异物进入润滑系统中，导致润滑失效、零部件损坏等问题和故障的出现；可以减少因滤芯更换或进油腔固体异物清理的太频繁，引起的运维成本和时间的增加和浪费。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种齿轮箱润滑系统的智能保护装置，所述齿轮箱润滑系统为稀油自循环润滑系统，包括过滤器，所述过滤器包括滤桶及滤芯，所述过滤器的滤桶进油口及滤芯进油口之间形成进油腔；其特征在于，包括第一传感器、第二传感器及主控PLC；

所述第一传感器与滤芯的入口和出口相连，用于监测滤芯的压差；

所述第二传感器安装在进油腔处，用于监测进油腔的剩余空间；

所述第一传感器及第二传感器与主控PLC连接；

所述第一传感器为一个与所述滤芯的入口和出口相连的压差传感器或所述第一传感器包括两个压力传感器，分别安装在滤芯的入口和出口处；

所述第二传感器为电磁接近开关；

所述主控PLC包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下方法的步骤，包括：

信号处理步骤：

将第一传感器实时、持续监测的压差信号转换为滤芯堵塞程度的信号；

将第二传感器实时、持续监测的进油腔中剩余空间体积的信号转换为异物堆积程度的信号；

判断步骤：

依据滤芯堵塞程度，判断是否需要更换滤芯；

依据异物堆积程度，判断是否需要清理进油腔异物。

2.根据权利要求1所述的齿轮箱润滑系统的智能保护装置，其特征在于：

所述滤芯堵塞程度G按照百分比显示其堵塞程度，所述ΔP为过滤器入口和出口的润滑油压差；所述P_设定依据滤芯的不同过滤精度、品牌进行设定；

所述异物堆积程度H按照百分比显示其异物堆积程度，所述进油腔剩余空间L_剩余＝L_进油腔-L_固体异物；

当G＜80％时，只显示滤芯堵塞程度，不报警；当H＜80％时，只显示固体异物堵塞程度，不报警；

当80％≤G＜95％时，橙色报警，提示滤芯堵塞；当80％≤H＜95％时，橙色报警，提示固定异物堆积满；

当95％≤G时，红色报警，提示立即更换滤芯；95％≤H时，红色报警，提示立即清理进油腔异物。

3.一种齿轮箱润滑系统，所述润滑系统为稀油自循环润滑系统，包括过滤器，所述过滤器包括滤桶及滤芯，所述过滤器的滤桶进油口及滤芯进油口之间形成进油腔，其特征在于，还包括权利要求1或2所述的齿轮箱润滑系统的智能保护装置。

4.一种发电机组，包括齿轮箱，其特征在于，还包括权利要求3所述的齿轮箱润滑系统。

5.根据权利要求4所述的发电机组，其特征在于，所述发电机组为风力发电机组或潮汐能发电机组。

6.一种权利要求1所述的齿轮箱润滑系统的智能保护装置的保护方法，其特征在于：

利用第一传感器实时、持续监测过滤器入口和出口的润滑油压差；

主控PLC将第一传感器实时、持续采集的压差信号转换为滤芯堵塞程度的信号；

主控PLC将第二传感器实时、持续采集的进油腔中剩余空间体积的信号转换为异物堆积程度的信号；

依据滤芯堵塞程度，判断是否需要更换滤芯；

依据异物堆积程度，判断是否需要清理进油腔异物。

7.根据权利要求6所述的齿轮箱润滑系统的智能保护装置的保护方法，其特征在于：

所述滤芯堵塞程度G按照百分比显示其堵塞程度，所述ΔP为过滤器入口和出口的润滑油压差；所述P_设定依据滤芯的不同过滤精度、品牌进行设定；

所述异物堆积程度H按照百分比显示其异物堆积程度，所述进油腔剩余空间L_剩余＝L_进油腔-L_固体异物；

当G＜80％时，只显示滤芯堵塞程度，不报警；当H＜80％时，只显示固体异物堵塞程度，不报警；

当80％≤G＜95％时，橙色报警，提示滤芯堵塞；当80％≤H＜95％时，橙色报警，提示固定异物堆积满；

当95％≤G时，红色报警，提示立即更换滤芯；95％≤H时，红色报警，提示立即清理进油腔异物。