CN109442030A - 一种风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置及方法，属于风力发电领域，包括依次电连接的配电箱和控制箱；还包括沿油路依次设置的进油口、入口阀、油泵、静电过滤器、中间阀、尾端过滤器、出口阀、及出油口；所述控制箱与前述静电过滤器相连接。通过静电滤油的方法，滤除油泥、氧化物及金属微粒等原本因体积过小而无法被现有风电齿轮箱在线过滤方法过滤的杂质，且耗材集尘体表面积大，使用寿命相对较长；同时装置能耗低，对延长风力发电机组齿轮箱寿命，提升风力发电机组智能化程度以及提高风力发电机组利用小时数有着重要意义。

Description

一种风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置及方法

技术领域

本发明属于风力发电领域，尤其涉及一种风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置及方法。

背景技术

在风力发电领域，齿轮箱是风力发电机组的核心，运行中润滑油质量的好坏，直接影响着齿轮箱的寿命。当齿轮箱油寿命结束进行换油时，旧油中杂质对新油的污染问题是无法忽略的。

传统的风力发电机齿轮箱在线滤油依赖滤芯的过滤作用，对于油泥、氧化物及过小的金属碎屑无法达到有效的过滤，净油能力有限。在线静电滤油的方法能够提升过滤精度,有利于延长齿轮箱寿命，由于集尘体表面积大，耗材使用寿命相对较长。

发明内容

本发明专利旨在解决上述问题，提供一种为风力发电机齿轮箱实时滤油的在线静电滤油装置及方法。

本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，包括依次电连接的配电箱和控制箱；还包括沿油路依次设置的进油口、入口阀、油泵、静电过滤器、中间阀、尾端过滤器、出口阀、及出油口；所述尾端过滤器内设置有滤芯；所述控制箱与前述静电过滤器相连接。

本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，所述静电过滤器为一箱体，包括静电过滤器器身；

所述静电过滤器器身上端设置有静电过滤器上端盖、下端设置有静电过滤器下端盖；

所述静电过滤器器身上设置有温度探头、湿度探头、油挡和静电过滤器电加热器；所述温度探头、湿度探头和静电过滤器电加热器均与前述控制箱相连接；

所述静电过滤器上端盖上设置有静电过滤器排气阀、高压密封连接器；

所述静电过滤器下端盖上设置有静电过滤器排污阀；

所述静电过滤器，其进油与出油管道分别设置在箱体的对侧；

所述静电过滤器器身内设置有电极；所述电极内设置有电极引线；所述电极引线通过设置于静电过滤器器身内的绝缘支架固定于静电过滤器器身内；

所述静电过滤器与控制箱之间设置有高压绝缘线；所述控制箱通过高压绝缘线经高压密封连接器与电极引线相连接。

本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，所述电极包括圆锥电极组和平板电机极组；所述圆锥电极组和平板电极组以间隔叠层的方式平行设置；所述圆锥电极组和平板电极组之间设置有集尘体。

本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，所述尾端过滤器包括尾端过滤器器身；所述尾端过滤器器身上端设置有尾端过滤器上端盖，下端设置有尾端过滤器下端盖；所述尾端过滤器上端盖上设置有尾端过滤器排气阀；所述尾端过滤器下端盖上设置有尾端过滤器排污阀；所述尾端过滤器器身内设置有出口滤芯；所述尾端过滤器内设置有尾端过滤器电加热器；所述尾端过滤器电加热器与前述控制箱相连接。

本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，所述控制箱包括高压电源、控制器、键盘、显示器及通讯接口；所述高压电源、键盘、显示器和通讯接口均与控制器相电连接；所述控制器分别与前述油泵、温度探头、湿度探头、静电过滤器电加热器和尾端过滤器电加热器相连接。

本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，所述高压电源设置有高压极和接地极；所述高压极与接地极分别通过高压绝缘线与圆锥电极组和平板电极组的电极引线相连接。

本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，所述油泵的输入端集成有入口压力传感器；所述尾端过滤器与出口阀之间设置有出口压力传感器；所述入口压力传感器和出口压力传感器均与前述控制器相连接。

本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，所述集尘体的表面呈波纹状或平板状。

本发明所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置的滤油方法，

运行中的风力发电机齿轮箱中的润滑油在油泵带动下通过进油口流入，经入口阀从静电过滤器一侧进入静电过滤器；

润滑油经过圆锥电极组、平板电极组及集尘体在高压直流电源供电时形成的不均匀电场区域，润滑油中带电的污染物或金属颗粒污染物在电场力的作用下移动，电中性污染物在此过程中因摩擦、碰撞等方式带电，并被集尘体捕获；

经过静电过滤器的润滑油通过油挡，经过中间阀进入尾端过滤器，未被滤除的颗粒杂质被尾端过滤器滤芯过滤掉，经过两次过滤过程的润滑油油经过出口阀、出油口流出，重新进入运行中的风力发电机齿轮箱，完成滤油过程。

本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置及方法，在不影响风力发电机组正常发电的情况下持续对风力发电机组齿轮箱润滑油进行过滤。通过静电滤油的方法，油泥、氧化物及金属微粒等原本因体积过小而无法被过滤的杂质，且耗材集尘体表面积大，使用寿命相对较长；同时装置能耗低。本装置通过内部温度探头、微水探头压力传感器及高压电源等部件对润滑油油质与过滤器工况进行检测，及并实时向风力发电机监视控制系统SCADA发送数据，实现了齿轮箱润滑油油质及过滤器工况的在线监测。对延长风力发电机组齿轮箱寿命，提升风力发电机组智能化程度以及提高风力发电机组利用小时数有重要意义。

附图说明

图1为本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置的示意图；

图2为本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置的安装方式一；

图3为本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置的安装方式二；

其中0-进油口、1-入口阀、2-油泵、3-静电过滤器、4-控制箱、5-配电箱、6-中间阀、7-尾端过滤器、8-出口阀、9-出油口、21-入口压力传感器、81-出口压力传感器、31-静电过滤器排气阀、32-高压密封连接器、33-高压绝缘线、34-温度探头、35-湿度探头、36-静电过滤器排污阀、37-电极引线、38-圆锥电极组、39-平板电极组、310-油挡、311-集尘体、312-绝缘支架、313-静电过滤器电加热器、314-静电过滤器上端盖、315-静电过滤器器身、316-静电过滤器下端盖、41-高压电源、42-控制器、43-键盘与显示器、44通讯接口、51-外部电源接口、71-尾端过滤器排气阀、72-尾端过滤器滤芯、73-尾端过滤器排污阀、74-尾端过滤器上端盖、75-尾端过滤器器身、76-尾端过滤器下端盖、77-尾端过滤器电加热器、81-出口压力传感器A1-风力发电机齿轮箱、A2-风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置、A3-风力发电机齿轮箱散热器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置及方法进行详细说明。

实施例一

如图1所示，本发明专利所述的风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置及方法，包括依次电连接的控制箱4及配电箱5；还包括沿油路依次设置的进油口0、入口阀1、油泵2、静电过滤器3、中间阀6、尾端过滤器7、出口阀8及出油口9；入口阀1及油泵2之间的油路安装有入口压力传感器21；尾端过滤器7及出口阀8之间的油路安装有出口压力传感器81。

本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置及方法，在本实施例中所述静电过滤器3设置为一箱体，由静电过滤器上端盖314、静电过滤器器身315、静电过滤器下端盖316包围而成；入口阀2流出的润滑油经过静电过滤器器身315进入静电过滤器3，过滤后又经静电过滤器器身315流出静电过滤器3，进入中间阀6；所述静电过滤器3内沿油路依次设置有叠层平行排布的圆锥电极组38及平板电极组39，圆锥电极组38及平板电极组39之间固定有集尘体311；集尘体311为波纹状，由多孔纤维材料制成；静电过滤器器身315上设置有温度探头34、湿度探头35、油挡310和静电过滤器电加热器313；所述温度探头34、湿度探头35和静电过滤器电加热器313均与前述控制箱4相电连接；静电过滤器上端盖314设置有静电过滤器排气阀31及高压密封连接器32；静电过滤器下端盖316设置有静电过滤器排污阀36；高压电源41的高压极与接地极分别通过高压绝缘线33经高压密封连接器32进入静电过滤器3,后分别电连接对应的电极引线37，圆锥电极组38与高压极对应的电极引线相电连接，平板电极组39与接地极对应的电极引线相电连接；静电过滤器上端盖314及静电过滤器器身315固定有绝缘支架312，绝缘支架312用于固定及支撑高压绝缘线33及绝缘支架312。圆锥电极组38、平板电极组39及集尘体组成了不对称的电极间结构，进而在电压作用下于极间区域产生不均匀电场。

所述静电过滤器上端盖314及静电过滤器下端盖316可拆除。

在实际使用中，静电过滤器3的电极还可采用圆柱电极、平行板电极等形式。集尘体311为多孔纤维材料组成，还可采用圆柱、平板等形状，可由不同电导率、不同亲油性程度的材料复合而成。

油挡310设置于静电过滤器器身的出油口处，用于减少未被集尘体吸附的大颗粒杂质直接流出管体的概率。

绝缘支架318固定于静电过滤器上端盖314和静电过滤器器身315上，起到固定电极引线37，保证电极结构整体稳定的作用。

尾端过滤器7由尾端过滤器上端盖74、尾端过滤器器身75及尾端过滤器下端盖76包围而成；尾端过滤器上端盖74设置有尾端过滤器排气阀71；尾端过滤器下端盖76上设置有尾端过滤器排污阀73；尾端过滤器器身75设置有尾端过滤器电加热器77；尾端过滤器内部设置有出口滤芯72；中间阀6流出的润滑油经尾端过滤器器身75进入尾端过滤器7内的出口滤芯72，又从出口滤芯72进入尾端过滤器7内，经尾端过滤器器身75流出尾端过滤器7，进入出口阀8。

74及尾端过滤器下端盖76可拆除。

高压密封连接器32用于保证高压绝缘线33、温度探头34、湿度探头35、静电过滤器电加热器313及尾端过滤器电加热器77进入静电过滤器器身315或尾端过滤器器身75处在齿轮箱运行压力下的密封。

控制箱4，包括高压电源41、控制器42、键盘与显示器43及通讯接口44。控制器42与配电箱5、键盘与显示器43、温度探头34、湿度探头35、高压电源41、通讯接口44、静电过滤器电加热器313、尾端过滤器电加热器77、油泵2、入口压力传感器21及出口压力传感器81相电连接。控制箱4起到采集、运行调整与保护、人机交互及通讯等功能。

控制箱4中的控制器42为PLC；控制器通过温度探头34、湿度探头35、入口压力传感器21及出口压力传感器81采集装置油路中温度、油中水分含量、入口压力及出口压力；通过控制油泵2控制油流流动；通过控制高压电源41产生单极性高压直流电，并调整电源输出电压及电流；通过静电过滤器电加热器313及尾端过滤器电加热器77调整油温；通过键盘与显示器与用户交互；通过通讯接口与风力发电机监视控制系统SCADA通讯。

配电箱5为整个装置提供电源，通过外部电源接口51与外部电源相电连接。

在本实施例中控制器42采用型号为S7-300的PLC，湿度探头35采用型号为HTM2500B3C4OIL油中水含量传感器,温度探头34型号为PT100,静电过滤器电加热器313型号为SRY6-3,入口压力传感器21及出口压力传感器91型号为ADZ-SML-10.0-Z，高压电源41型号为MRL40、入口阀1、中间阀6及出口阀8型号为Q41F，出口滤芯72型号为1300R010BH4HC/-B，油泵2电机型号为MOT.3-TFCP 132MA-6、油泵型号为KF63RF1-D15。

313及尾端过滤器电加热器77能够防止油温过低。

本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置的滤油过程为：含有各种污染物的齿轮箱润滑油在油泵2的带动下通过进油口1流装置，经过入口阀进入静电过滤器一侧。润滑油经过圆锥电极组38、平板电极组39及集尘体317在高压直流电源供电时形成的不均匀电场区域，带电或金属颗粒在电场力的作用下移动，电中性污染物在此过程中因摩擦、碰撞等方式带电，并最终被集尘捕获。经过静电过滤的润滑油到达静电过滤器另一侧，绕过油挡310，经过中间阀6进入尾端过滤器7，未被滤除的颗粒被尾端过滤器滤芯72过滤掉，经过两次过滤过程的油经过出口阀8、出油口9流出。

实施例二

2所示，本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置的安装方式一，风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置A2与风力发电机齿轮箱散热器A3油路相串联。含有杂质的齿轮箱润滑油从风力发电机齿轮箱A1流出，先进入风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置A2过滤，再进入风力发电机齿轮箱散热器A3降温，然后回到风力发电机齿轮箱A1中。

实施例三

在实施例一的基础上，如图3所示本发明专利所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置的安装方式二，风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置A2与风力发电机齿轮箱散热器A3油路相互独立。含有杂质的齿轮箱润滑油从风力发电机齿轮箱A1流出，进入风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置A2过滤，然后回到风力发电机齿轮箱A1中。热的齿轮箱润滑油从风力发电机齿轮箱A1流出，进入风力发电机齿轮箱散热器A3降温，然后回到风力发电机齿轮箱A1中。

带电杂质被集尘体捕获的过程需要一定时间，而高功率下散热器的流速不能过低。使用第一种安装方式时，集尘过程与散热过程通过一条油路实现，油流的最低流速受到散热条件约束，集尘效率低于第二种安装方式，但节约材料成本，可以通过增加高压电源41输出电压并适当降低流速的方式提升集尘效率。使用第二种方式时，集尘过程与散热过程相互独立，集尘效率高，但独立油路使成本提高。

向现有风力发电机组齿轮箱加装本装置时，部分风力发电机组齿轮箱自带滤芯，可以不装尾端过滤器7，利用自带滤芯充当尾端过滤器7。

以上的实施例仅仅是对本发明专利的优选实施方式进行描述，并非对本发明专利的范围进行限定，在不脱离本专利设计精神的前提下，本发明专利的技术方案的各种变形和改进，均应落入本发明专利的权利要求书确定的保护范围。

Claims (9)

1.一种风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，包括依次电连接的配电箱（5）和控制箱（4）；其特征在于：还包括沿油路依次设置的进油口（0）、入口阀（1）、油泵（2）、静电过滤器（3）、中间阀（6）、尾端过滤器（7）、出口阀（8）、及出油口（9）；所述尾端过滤器（7）内设置有滤芯；所述控制箱（4）与前述静电过滤器（3）相连接。

2.根据权利要求1所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，其特征在于：所述静电过滤器（3）为一箱体，包括静电过滤器器身（315）；

所述静电过滤器器身（315）上端设置有静电过滤器上端盖（314）、下端设置有静电过滤器下端盖（316）；

所述静电过滤器器身（315）上设置有温度探头（34）、湿度探头（35）、油挡（310）和静电过滤器电加热器（313）；所述温度探头（34）、湿度探头（35）和静电过滤器电加热器（313）均与前述控制箱（4）相连接；

所述静电过滤器上端盖（314）上设置有静电过滤器排气阀（31）、高压密封连接器（32）；

所述静电过滤器下端盖（316）上设置有静电过滤器排污阀（36）；

所述静电过滤器器身（315）内设置有电极；所述电极内设置有电极引线（37）；所述电极引线（37）通过设置于静电过滤器器身（315）内的绝缘支架（312）固定于静电过滤器器身（315）内；

所述静电过滤器（3）与控制箱（4）之间设置有高压绝缘线（33）；所述控制箱（4）通过高压绝缘线（33）经高压密封连接器（32）与电极引线（37）相连接。

3.根据权利要求2所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，其特征在于：所述电极包括圆柱电极组（38）和平板电极组（39）；所述圆柱电极组（38）和平板电极组（39）以间隔叠层的方式平行设置；所述圆柱电极组（38）和平板电极组（39）之间设置有集尘体（311）。

4.根据权利要求3所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，其特征在于：所述尾端过滤器（7）包括尾端过滤器器身（75）；所述尾端过滤器器身（75）上端设置有尾端过滤器上端盖（74），下端设置有尾端过滤器下端盖（76）；所述尾端过滤器上端盖（74）上设置有尾端过滤器排气阀（71）；所述尾端过滤器下端盖（76）上设置有尾端过滤器排污阀（73）；所述尾端过滤器器身（75）内设置有出口滤芯；所述尾端过滤器（7）内设置有尾端过滤器电加热器（77）；所述尾端过滤器电加热器（77）与前述控制箱（4）相连接。

5.根据权利要求4所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，其特征在于：所述控制箱（4）包括高压电源、控制器（42）、键盘、显示器及通讯接口（44）；所述高压电源、键盘、显示器和通讯接口（44）均与控制器（42）相电连接；所述控制器（42）分别与前述油泵（2）、温度探头（34）、湿度探头（35）、静电过滤器电加热器（313）和尾端过滤器电加热器（77）相连接。

6.根据权利要求5所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，其特征在于：所述高压电源设置有高压极和接地极；所述高压极与接地极分别通过高压绝缘线（33）与圆柱电极组（38）和平板电极组（39）的电极引线（37）相连接。

7.根据权利要求6所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，其特征在于：所述油泵（2）的输入端集成有入口压力传感器（21）；所述尾端过滤器（7）与出口阀（8）之间设置有出口压力传感器（81）（81）；所述入口压力传感器（21）和出口压力传感器（81）（81）均与前述控制器（42）相连接。

8.根据权利要求7所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置，其特征在于：所述集尘体（311）的表面呈波纹状或平板状。

9.一种根据权利要求1-8任意一项所述风力发电机齿轮箱在线静电滤油装置的滤油方法，其特征在于：

运行中的风力发电机齿轮箱（A1）中的润滑油在油泵（2）带动下通过进油口（0）流入，经入口阀（1）从静电过滤器（3）一侧进入静电过滤器（3）；

润滑油经过圆柱电极组（38）、平板电极组（39）及集尘体（311）在高压直流电源供电时形成的不均匀电场区域，润滑油中带电的污染物或金属颗粒污染物在电场力的作用下移动，电中性污染物在此过程中因摩擦、碰撞等方式带电，并被集尘体（311）捕获；

经过静电过滤器（3）的润滑油通过油挡（310），经过中间阀（6）进入尾端过滤器（7），未被滤除的颗粒杂质被尾端过滤器滤芯（72）过滤掉，经过两次过滤过程的润滑油油经过出口阀（8）、出油口（9）流出，重新进入运行中的风力发电机齿轮箱（A1），完成滤油过程。