CN108533936B - 用于风力发电机组的轴承自动润滑系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于风力发电机组的轴承自动润滑系统及控制方法。轴承自动润滑系统包括电机、油箱、泵和控制器，电机用于驱动泵，泵通过输出管路与油箱的出口连通并通过供应管路与需要润滑的轴承的润滑点连通，其中，控制器根据风力发电机组所处的气候区域和/或当前季节确定用于对轴承进行润滑的润滑策略。根据本发明的轴承自动润滑系统，可根据风力发电机组所处的气候区域和/或当前季节确定用于对轴承进行润滑的润滑策略，解决了轴承的润滑油脂注入量与需求量不对等的问题，因此可防止轴承由于润滑不充分而无法平稳运行或由于润滑油脂注入量过多而造成浪费。

Description

用于风力发电机组的轴承自动润滑系统及控制方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种用于风力发电机组的轴承自动润滑系统及控制方法。
背景技术
风力发电机组的偏航轴承通常配备有自动润滑系统。该自动润滑系统可以为偏航轴承加注润滑油脂来减小偏航过程中偏航轴承的摩擦和发热，以使偏航过程更加顺畅。此外，该自动润滑系统还可对偏航轴承的外齿进行润滑，以确保偏航减速器的小齿与偏航轴承的外齿接触时更好地啮合并且减小偏航过程中的噪声和冲击，从而使偏航过程更加平稳。
然而，现有的自动润滑系统通常采用油脂定时定量的润滑策略，即润滑油脂的加注间隔时间和加注量是固定不变的。这种润滑策略虽然实现了自动润滑，但是并未考虑风力发电机组实际的运行情况，存在偏航轴承的润滑油脂注入量与需求量不对等的问题，导致偏航轴承由于润滑不充分而无法平稳运行或由于润滑油脂注入量过多而造成浪费。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于风力发电机组的轴承自动润滑系统及控制方法，以解决润滑油脂注入量与需求量不对等的问题。
根据本发明的一方面，提供一种用于风力发电机组的轴承自动润滑系统，其中，轴承自动润滑系统可包括电机、油箱、泵和控制器，电机用于驱动泵，泵通过输出管路与油箱的出口连通并通过供应管路与需要润滑的轴承的润滑点连通，其中，控制器根据风力发电机组所处的气候区域和/或当前季节确定用于对轴承进行润滑的润滑策略。通过根据风力发电机组所处的气候区域和/或当前季节确定用于对轴承进行润滑的润滑策略，可解决轴承的润滑油脂注入量与需求量不对等的问题。
优选地，控制器可根据风力发电机组所处的地理位置确定风力发电机组所处的气候区域，根据当前时间确定当前季节。
优选地，润滑策略可包括润滑间隔时间和润滑进行时间。
优选地，轴承可以为偏航轴承、变桨轴承或主轴承。
优选地，在轴承为偏航轴承时，润滑策略可包括润滑间隔时间和偏航润滑角度。
优选地，轴承自动润滑系统还可包括分配器和溢流阀，分配器可安装在供应管路上，溢流阀可安装在供应管路上并位于泵与分配器之间，溢流阀可通过回流管路与油箱的进口连通。溢流阀可用于轴承自动润滑系统的过压保护，并使供应管路中的润滑油脂返回到油箱中，因此可提高轴承自动润滑系统的可靠性。
优选地，轴承自动润滑系统还可包括流量计，流量计可安装在供应管路上，用于测量输送至润滑点的润滑油脂量，其中，当确定流量计检测到的润滑油脂量低于预定值时，所述控制器发出告警信号。通过设置流量计，可获知泵内的润滑油脂是否通过供应管路输送至轴承的润滑点以及注入的润滑油脂量是否达到风力发电机组运行的需求量。
根据本发明的另一方面，提供一种用于风力发电机组的轴承自动润滑的控制方法，控制方法可包括：确定风力发电机组所处的气候区域和/或当前季节；根据风力发电机组所处的气候区域和/或当前季节确定用于对轴承进行润滑的润滑策略，以基于所确定的润滑策略对轴承进行润滑。
优选地，根据风力发电机组所处的气候区域和/或当前季节确定用于对轴承进行润滑的润滑策略的步骤可包括：根据风力发电机组所处的地理位置确定风力发电机组所处的气候区域；根据当前时间确定当前季节。
优选地，润滑策略可包括润滑间隔时间和润滑进行时间。
优选地，轴承为偏航轴承时，润滑策略可包括润滑间隔时间和偏航润滑角度。
根据本发明的轴承自动润滑系统，可根据风力发电机组所处的气候区域和/或当前季节确定用于对轴承进行润滑的润滑策略，解决了轴承的润滑油脂注入量与需求量不对等的问题，因此可防止轴承由于润滑不充分而无法平稳运行或由于润滑油脂注入量过多而造成浪费。
此外，根据本发明的轴承自动润滑系统，通过流量计实时检测输送至偏航轴承的润滑点的润滑油脂量并将数据传递到控制器，可解决轴承润滑不均以及管路泄露、堵塞造成的轴承缺油问题。
此外，根据本发明的轴承自动润滑系统，通过设置溢流阀，可提高轴承自动润滑系统的可靠性。另外，通过控制器、溢流阀和流量计等可实现闭环控制，因此可进一步提高轴承自动润滑系统的可靠性。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的上述以及其他目的和特点将会变得更加清楚，在附图中：
图1是示出根据本发明的实施例的用于风力发电机组偏航轴承的轴承自动润滑系统的结构框图。
图2是示出根据本发明的实施例的用于风力发电机组偏航轴承的轴承自动润滑系统的控制框图。
附图标号说明：
1：电机；2：油箱；3：泵；4：分配器；5：输出管路；6：供应管路；7：偏航轴承；8：溢流阀；9：回流管路；10：流量计；11：齿形润滑器。
具体实施方式
现在，将参照附图详细地描述根据本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的组件。
在此，需要说明的是，下面将以用于偏航轴承的自动润滑系统为例进行说明，但是本发明所公开的自动润滑系统及控制方法同样适用于变桨轴承和主轴承。
如图1所示，根据本发明的实施例的轴承自动润滑系统可包括电机1、油箱2、泵3和控制器。电机1可连接到泵3，用于驱动泵3。泵3可通过输出管路5与油箱2的出口连通，并可通过供应管路6与偏航轴承7的润滑点连通。
在本实施例中，供应管路6可包括多个供应管路。多个分配器4可分别安装在多个供应管路6上，以输送润滑油脂。多个供应管路6中的一些供应管路6可对齿形润滑器11输送润滑油脂，以通过齿形润滑器11与偏航轴承7的外齿接触，从而对偏航轴承7的外齿面进行润滑。齿形润滑器11的数量可根据偏航轴承7的尺寸和润滑需求而设置。多个供应管路6中的另一些供应管路6可与偏航轴承7上的加油嘴连通，以对偏航轴承7内部进行润滑。
另外，分配器4可以为递进式分配器。在润滑油脂由泵压输送至分配器4期间，分配器4内部的各柱塞在泵送润滑油脂的压力下依次动作，以将润滑油脂分配至各个润滑点。分配器4可具有多个出口，分配器4的出油量取决于泵3的工作时间。
在风力发电机组的实际运行过程中，轴承自动润滑系统易于受到环境因素的影响。例如，南方潮湿地区与北方干燥地区以及不同湿度、温度、沙尘环境条件下润滑油脂挥发的速度不同，轴承自动润滑系统加油脂一次所满足风力发电机组运行需求的时间也不同，由此存在南方潮湿地区轴承自动润滑系统润滑油脂注入量过多而北方干燥地区轴承自动润滑系统润滑油脂注入量不足的问题。
因此，为了解决上述问题，在本实施例中，控制器可根据风力发电机组所处的气候区域和/或当前季节确定用于对偏航轴承7进行润滑的润滑策略，以基于所确定的润滑策略对偏航轴承7进行润滑。
具体地，控制器可根据风力发电机组所处的地理位置确定风力发电机组所处的气候区域，根据当前时间确定当前季节，根据确定的气候区域和/或当前季节确定用于对偏航轴承7进行润滑的润滑策略。不同的气候区域、不同的季节可对应于不同的润滑策略。不同的润滑策略下润滑间隔时间和润滑进行时间可不同。此处，润滑间隔时间即加注间隔时间，润滑进行时间即加注持续时间，调节润滑进行时间最终目的是为了控制加油脂量。对于偏航轴承7，润滑进行时间可用偏航润滑角度来代替。因为，润滑的时候风力发电机组必须要进行偏航动作，调节偏航润滑角度其实就是调节偏航的角度，而偏航速度是一定的，故不同偏航角度所需要的偏航时间也就不同，这个“偏航时间”其实就是偏航润滑时间，偏航润滑时间不同故润滑加油脂量也就不同。所以，调节偏航润滑角度最终目的是为了控制偏航润滑的加油脂量。
在本实施例中，控制器可采用时间控制法和偏航润滑角度值控制法分别控制轴承自动润滑系统的启停。即，风力发电机组运行时间累积达到预定时间值时，控制器控制轴承自动润滑系统启动，同时控制风力发电机组开始偏航以促进对偏航轴承的润滑；在风力发电机组偏航至预定的偏航润滑角度值时，控制器控制轴承自动润滑系统停止。如此，重复上述操作。
具体地，控制器发送控制电机1启动的信号，电机1旋转并带动泵3工作，此时风力发电机组开始偏航以促进对偏航轴承7的润滑。通过泵3的抽吸，使得油箱2中的润滑油脂通过输出管路5被输送至泵3并被输送至供应管路6。随着泵3持续工作，供应管路6中的润滑油脂被输送至分配器4。随着分配器4内的柱塞动作，润滑油脂通过流量计10被输送至偏航轴承7和齿形润滑器11。随着偏航轴承7持续带动齿形润滑器11旋转，润滑油脂均匀地附着到偏航轴承7的内部接触面和偏航轴承7的外齿面上。当风力发电机组偏航至预定的偏航润滑角度值时，控制器发送控制电机1停转的信号，电机1停止工作，此时轴承自动润滑系统停止工作。
优选地，根据本发明的实施例的轴承自动润滑系统还可包括溢流阀8。溢流阀8可安装在供应管路6上并且位于泵3与分配器4之间。溢流阀8可通过回流管路9与油箱2的进口连通。溢流阀8可用于轴承自动润滑系统的过压保护，并使供应管路6中的润滑油脂返回到油箱2中。
具体地，在轴承自动润滑系统的运行中，分配器4可能会出现故障。当分配器4出现故障时，会造成润滑油脂分配不均或者供应管路6堵塞。此时，在泵3持续工作下，供应管路6中的压力越来越大。当供应管路6中的压力达到预定压力值时，溢流阀8被开启以释放供应管路6中的压力，并且使供应管路6中的润滑油脂返回到油箱2中。此时，控制器响应于溢流阀8被开启产生告警信号，以提示维护人员及时对轴承自动润滑系统进行检查维修。
优选地，根据本发明的实施例的轴承自动润滑系统还可包括流量计10。流量计10可安装在供应管路6上，用于测量经由分配器4输送至偏航轴承7的润滑点的润滑油脂量。流量计10可实现高精确的检测并显示润滑油脂到达预定位置的润滑油脂的体积和重量。流量计10的数量可根据润滑点的数量来设计。
通过设置流量计10，可获知泵3内的润滑油脂是否通过供应管路6输送至偏航轴承7的润滑点以及注入的润滑油脂量是否达到风力发电机组运行的需求量。例如，在供应管路6由于分配器4出现故障而堵塞的情况下或者在控制器发出控制电机1启动的信号后泵3不工作的情况下，润滑油脂无法输送至偏航轴承7的润滑点；在供应管路6中的接头存在泄漏的情况下，输送至润滑点的润滑油脂无法满足对偏航轴承进行润滑的需求量。在上述情况下，流量计10可检测偏航轴承7的润滑点的润滑油脂量不足，并且将实时信息反馈给控制器。此时，控制器可发出告警信号，维护人员接收到告警信号可及时对轴承自动润滑系统进行检查维修。因此，可避免风力发电机组在上述情况下持续运行而导致偏航轴承干磨而造成偏航过载、噪音、发热甚至造成风力发电机组振动、偏航轴承损坏等严重后果。
下面，将参照图2具体描述用于风力发电机组偏航轴承的轴承自动润滑系统的控制方法。
首先，确定风力发电机组所处的地理位置和当前时间。
然后，根据风力发电机组所处的地理位置和当前时间确定用于对偏航轴承7进行润滑的润滑策略，以基于所确定的润滑策略对偏航轴承7进行润滑。
根据风力发电机组所处的地理位置和当前时间确定用于对偏航轴承进行润滑的润滑策略的步骤可包括：根据风力发电机组所处的地理位置确定风力发电机组所处的气候区域；根据当前时间确定当前季节；根据确定的气候区域和当前季节确定用于对偏航轴承进行润滑的润滑策略。
具体地，风力发电机组所处的地理位置信息可由控制器通过风力发电机组本身的地理位置坐标或者读取初始化文件中风电场的地理位置信息而获取，然后可根据控制器的配置文件中的预设信息自动区分风力发电机组所处位置属于何种气候区域。另外，控制器可通过控制器本身的时钟模块获取当前时间(即，年月日)，并且根据当前时间确定当前季节。
作为示例，气候区域可简单划分为潮湿地区和干燥地区，也可以进一步细分。季节可简单划分为旱季和雨季，也可以划分为春夏秋冬四季，也可以进一步细分。
作为示例，在确定风力发电机组处于干燥地区并且处于春秋季节的情况下，可执行润滑策略1，即，风力发电机组每运行X小时，控制轴承自动润滑系统对偏航轴承进行润滑一次，偏航润滑A角度时，控制轴承自动润滑系统停止。
在确定风力发电机组处于干燥地区并且处于夏季的情况下，可执行润滑策略2，风力发电机组每运行Y小时，控制轴承自动润滑系统对偏航轴承进行润滑一次，偏航润滑B角度时，控制轴承自动润滑系统停止。
在确定风力发电机组处于干燥地区并且处于冬季的情况下，可执行润滑策略3，即，风力发电机组每运行Z小时，控制轴承自动润滑系统对偏航轴承进行润滑一次，偏航润滑C角度时，控制轴承自动润滑系统停止。
在确定风力发电机组处于潮湿地区并且处于春秋季节的情况下，可执行润滑策略4，即，风力发电机组每运行X’小时，控制轴承自动润滑系统对偏航轴承进行润滑一次，偏航润滑A’角度时，控制轴承自动润滑系统停止。
在确定风力发电机组处于潮湿地区并且处于夏季的情况下，可执行润滑策略5，即，风力发电机组每运行Y’小时，控制轴承自动润滑系统对偏航轴承进行润滑一次，偏航润滑B’角度时，控制轴承自动润滑系统停止。
在确定风力发电机组处于潮湿地区并且处于冬季的情况下，可执行润滑策略6，即，风力发电机组每运行Z’小时，控制轴承自动润滑系统对偏航轴承进行润滑一次，偏航润滑C’角度时，控制轴承自动润滑系统停止。
在上述示例中，润滑策略1至润滑策略6可彼此不同，并且可基于风力发电机组实际运行情况而确定。X、Y、Z、X’、Y’、Z’为偏航润滑间隔时间，A、B、C、A’、B’、C’为偏航润滑角度。润滑策略1至润滑策略6下，偏航润滑间隔时间和/或偏航润滑角度值可以不同。
例如，在润滑策略1至润滑策略3中，偏航润滑间隔时间Z＞X＞Y，偏偏航润滑角度C≤A≤B；在润滑策略4至润滑策略6中，偏航润滑间隔时间Z’＞X’＞Y’，偏航润滑角度C’≤A’≤B’；在润滑策略1和润滑策略4中，偏航润滑间隔时间X＜X’，偏航润滑角度A≥A’；在润滑策略2和润滑策略5中，偏航润滑间隔时间Y＜Y’，偏航润滑角度B≥B’；在润滑策略3和润滑策略6中，偏航润滑间隔时间Z＜Z’，偏航润滑角度C≥C’。
当然，根据情况，不同润滑策略下的偏航润滑间隔时间和/或偏航润滑角度值也可能相同。偏航润滑间隔时间和偏航润滑角度值可基于风力发电机组实际运行情况而确定。
在偏航速度恒定的情况下，偏航润滑角度值越大，对偏航轴承进行润滑的时间就越长，加注的润滑油脂量与偏航润滑角度值成正比。因此，可根据风力发电机组所处的地理位置和当前季节调节偏航润滑间隔时间和/或偏航润滑角度值合理地控制输送至偏航轴承的润滑油脂量。
优选地，该控制方法还可包括：当供应管路6中的压力达到预定压力值时，溢流阀8被开启以释放供应管路6中的压力，并使供应管路6中的润滑油脂通过回流管路9返回到油箱2中。通过设置溢流阀8，可提高轴承自动润滑系统的可靠性。
优选地，该控制方法还可包括：当确定流量计10检测到的润滑油脂量低于预定值时，控制器发出告警信号，以及时提醒维护人员进行检查维修，从而确保足量的润滑油脂被输送至偏航轴承的润滑点。因此，可解决偏航轴承润滑不均以及供应管路泄露、堵塞造成的偏航轴承缺油等问题，从而使风力发电机组偏航轴承更平稳地运行。
根据本发明的轴承自动润滑系统，可根据风力发电机组所处的气候区域和/或当前季节确定用于对轴承进行润滑的润滑策略，解决了轴承的润滑油脂注入量与需求量不对等的问题，因此可防止轴承由于润滑不充分而无法平稳运行或由于润滑油脂注入量过多而造成浪费。
此外，根据本发明的轴承自动润滑系统，通过流量计实时检测输送至轴承的润滑点的润滑油脂量并将数据传递到控制器，可解决轴承润滑不均以及管路泄露、堵塞造成的偏航轴承缺油问题。
此外，根据本发明的轴承自动润滑系统，通过设置溢流阀，可提高轴承自动润滑系统的可靠性。另外，通过控制器、溢流阀和流量计等可实现闭环控制，因此可进一步提高轴承自动润滑系统的可靠性。
虽然上面已经详细描述了本发明的实施例，但本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明的实施例做出各种修改和变形。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改和变形仍将落入权利要求所限定的本发明的实施例的精神和范围内。

Claims (8)

1.一种轴承自动润滑系统，用于风力发电机组的偏航轴承(7)，其特征在于，所述轴承自动润滑系统包括电机(1)、油箱(2)、泵(3)和控制器，所述电机(1)用于驱动所述泵(3)，所述泵(3)通过输出管路(5)与所述油箱(2)的出口连通并通过供应管路(6)与所述偏航轴承(7)的润滑点连通，
其中，所述控制器根据风力发电机组所处的气候区域和当前季节确定用于对所述偏航轴承(7)进行润滑的润滑策略，以基于所确定的润滑策略控制输送至所述润滑点的润滑油脂量，
所述气候区域包括潮湿地区和干燥地区，
其中，所述润滑策略包括润滑间隔时间和润滑进行时间，并且在相同的当前季节下，所述风力发电机组处于潮湿地区时所述偏航轴承(7)所用的润滑策略中的润滑间隔时间大于所述风力发电机组处于干燥地区时所述偏航轴承(7)所用的润滑策略中的润滑间隔时间，并且所述风力发电机组处于潮湿地区时所述偏航轴承(7)所用的润滑策略中的润滑进行时间小于所述风力发电机组处于干燥地区时所述偏航轴承(7)所用的润滑策略中的润滑进行时间，
其中，在所述风力发电机组运行时间累积达到所述润滑间隔时间时，所述控制器控制所述轴承自动润滑系统启动，同时控制所述风力发电机组开始偏航以促进对偏航轴承(7)的润滑；在所述风力发电机组进行偏航的时间达到所述润滑进行时间时，所述控制器控制所述轴承自动润滑系统停止。
2.根据权利要求1所述的轴承自动润滑系统，其特征在于，所述控制器根据所述风力发电机组所处的地理位置确定所述风力发电机组所处的所述气候区域，根据当前时间确定所述当前季节。
3.根据权利要求2所述的轴承自动润滑系统，其特征在于，所述润滑进行时间通过偏航润滑角度确定。
4.根据权利要求1所述的轴承自动润滑系统，其特征在于，所述轴承自动润滑系统还包括分配器(4)和溢流阀(8)，所述分配器(4)安装在所述供应管路(6)上，所述溢流阀(8)安装在所述供应管路(6)上并位于所述泵(3)与所述分配器(4)之间，所述溢流阀(8)通过回流管路(9)与所述油箱(2)的进口连通。
5.根据权利要求1所述的轴承自动润滑系统，其特征在于，所述轴承自动润滑系统还包括流量计(10)，所述流量计(10)安装在所述供应管路(6)上，用于测量输送至所述润滑点的润滑油脂量，
其中，当确定所述流量计(10)检测到的润滑油脂量低于预定值时，所述控制器发出报警信号。
6.一种轴承自动润滑的控制方法，用于风力发电机组的偏航轴承(7)，其特征在于，所述控制方法包括：
确定风力发电机组所处的气候区域和当前季节；
根据所述风力发电机组所处的所述气候区域和所述当前季节确定用于对偏航轴承(7)进行润滑的润滑策略，以基于所确定的润滑策略控制输送至所述偏航轴承(7)的润滑点的润滑油脂量，
所述气候区域包括潮湿地区和干燥地区，
其中，所述润滑策略包括润滑间隔时间和润滑进行时间，并且在相同的当前季节下，所述风力发电机组处于潮湿地区时所述偏航轴承(7)所用的润滑策略中的润滑间隔时间大于所述风力发电机组处于干燥地区时所述偏航轴承(7)所用的润滑策略中的润滑间隔时间，并且所述风力发电机组处于潮湿地区时所述偏航轴承(7)所用的润滑策略中的润滑进行时间小于所述风力发电机组处于干燥地区时所述偏航轴承(7)所用的润滑策略中的润滑进行时间，
其中，在所述风力发电机组运行时间累积达到所述润滑间隔时间时，控制如权利要求1-5中任一项所述的轴承自动润滑系统启动，同时控制所述风力发电机组开始偏航以促进对偏航轴承(7)的润滑；在所述风力发电机组进行偏航的时间达到所述润滑进行时间时，控制所述轴承自动润滑系统停止。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，根据风力发电机组所处的气候区域和当前季节确定用于对所述偏航轴承(7)进行润滑的润滑策略的步骤包括：
根据所述风力发电机组所处的地理位置确定所述风力发电机组所处的所述气候区域；
根据当前时间确定所述当前季节。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述润滑进行时间通过偏航润滑角度确定。
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