CN109488755A - 一种风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置及方法，属于风力发电领域，包括依次电连接的配电箱和控制箱；其特征在于：还包括沿油路依次设置的进油口、入口阀、油泵、平衡电荷过滤器、中间阀、尾端过滤器、出口阀、及出油口；所述平衡电荷过滤器和尾端过滤器内均设置有滤芯；所述控制箱与前述平衡电荷过滤器相连接。通过入口滤芯过滤大颗粒杂质后，利用平衡电荷原理使体积过小的杂质荷电并聚结，再通过出口滤芯过滤聚结后的杂质，滤除油泥、氧化物及金属微粒等无法被现有风电齿轮箱在线过滤方法过滤的杂质，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突出贡献。
Description
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平衡电荷滤油装置及方法。
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仅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。而采用平衡电荷滤油原理，不仅能使过滤器的杂质过滤能力大大提升，而且由于电源正极与负极相互隔离，因此在高水分含量条件仍能正常工作。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种为风力发电机齿轮箱实时滤油的在线平衡电荷滤油装置及方法。
本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，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、平衡电荷过滤器、中间阀、尾端过滤器、出口阀、及出油口；所述平衡电荷过滤器和尾端过滤器内均设置有滤芯；所述控制箱与前述平衡电荷过滤器相连接。
本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，所述平衡电荷过滤器为一箱体，包括平衡电荷过滤器器身；
所述平衡电荷过滤器器身上端设置有平衡电荷过滤器上端盖、下端设置有平衡电荷过滤器下端盖；
所述平衡电荷过滤器器身内设置有入口滤芯和荷电仓；所述平衡电荷过滤器器身内设置一隔板；前述入口滤芯和荷电仓设置于隔板上方；
所述平衡电荷过滤器器身上设置有温度探头、微水探头和平衡电荷过滤器电加热器；所述温度探头、微水探头和平衡电荷过滤器电加热器均与前述控制箱相连接；
所述平衡电荷过滤器上端盖上设置有平衡电荷过滤器排气阀、高压密封连接器；
所述平衡电荷过滤器下端盖上设置有平衡电荷过滤器排污阀；
前述控制箱通过高压绝缘线经高压密封连接器与荷电仓相连接；
本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，所述荷电仓设置有两个，分别为正极荷电仓和负极荷电仓；所述荷电仓的上端设置有荷电仓上端盖；所述荷电仓上端盖上设置有进油通孔；所述荷电仓内设置有电极；所述电极设置有电极引线；所述电极引线通过荷电仓上端盖与前述高压绝缘线相连接；所述电极与荷电仓上端盖之间设置有绝缘支架；高压绝缘线穿过荷电仓上端盖后连接电极引线，绝缘支架固定在荷电仓上端盖上，用于固定电极引线；正极荷电仓与负极荷电仓通过荷电仓输出管相连通；所述荷电仓输出管下端连通设置有管道混合器。
本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，所述管道混合器的入口端与荷电仓输出管相连通，出口端穿过前述隔板设置于平衡电荷过滤器器身内。
本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，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。
本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，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；所述高压电源通过前述高压绝缘线与电极引线相连接；所述控制器分别与前述油泵、温度探头、微水探头、平衡电荷过滤器电加热器和尾端过滤器电加热器相连接。
本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，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。
本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置的滤油方法：
运行中的风力发电机齿轮箱润滑油在油泵作用下从进油口流入，经入口阀进入平衡电荷过滤器进行过滤；
经过平衡电荷过滤器入口滤芯初滤后的润滑油携带小直径杂质分别进入两个荷电仓中；
两个荷电仓中的电极分别带正、负极性静电，小直径杂质受电极影响而荷电，所带电荷极性与其所在荷电仓的电极相同；
两路油流携带小直径杂质经荷电仓输出管在管道混合器混合，携带异性电荷的杂质发生静电聚结，携带异性电荷的杂质相互吸引结合从而形成电中性的大直径杂质，油流进入隔板下的混流区，杂质进一步聚结；
含有聚结杂质的油流通过中间阀进入尾端过滤器，聚结形成的大直径颗粒被尾端过滤器内的滤芯过滤洁净后经出口阀和油泵，通过出油口流出装置，重新进入运行中的风力发电机齿轮箱，完成滤油过程。
本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置及方法，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。通过入口滤芯过滤大颗粒杂质后，利用平衡电荷原理使体积过小的杂质荷电并聚结，再通过出口滤芯过滤聚结后的杂质，滤除油泥、氧化物及金属微粒等无法被现有风电齿轮箱在线过滤方法过滤的杂质，且特别适用于沿海、海上风力发电机组高水分环境；同时装置能耗低。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高风力发电机组利用小时数有着突出贡献。
附图说明
图1为本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置结构示意图；
图2为本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置的安装方式一；
图3为本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置的安装方式二；
其中0-进油口、1-入口阀、2-油泵、3-平衡电荷过滤器、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、300-正极荷电仓、301-负极荷电仓、31-平衡电荷过滤器排气阀、32-高压密封连接器、33-高压绝缘线、34-温度探头、35-微水探头、36-平衡电荷过滤器排污阀、37-管道混合器、38-隔板、39-平衡电荷过滤器电加热器、310-平衡电荷过滤器上端盖、311-平衡电荷过滤器器身、312-平衡电荷过滤器下端盖、313-荷电仓上端盖、314-绝缘支架、315-荷电仓壳体、316-电极引线、317-电极、318-入口滤芯、319-荷电仓输出管、41-高压电源、42-控制器、43-键盘与显示器、44-通讯接口、51-电源接口、71-尾端过滤器排气阀、72-出口滤芯、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平衡电荷滤油装置、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所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置及方法进行详细说明。
实施例一
本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，如图1所示包括依次电连接的控制箱4和配电箱5；还包括沿油路依次设置的进油口0、入口阀1、油泵2、平衡电荷过滤器3、中间阀6、尾端过滤器7、出口阀8及出油口9；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。
本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，在本实施例中所述平衡电荷过滤器3设置为一箱体，由平衡电荷过滤器上端盖310、平衡电荷过滤器器身311、平衡电荷过滤器下端盖312包围而成；1流出的润滑油经过平衡电荷过滤器器身311进入平衡电荷过滤器3内，过滤后又经平衡电荷过滤器器身311流出平衡电荷过滤器3，进入中间阀6；所述平衡电荷过滤器3内沿油路依次设置有入口滤芯318、平行布置的正极荷电仓300与负极荷电仓301、荷电仓输出管319、管道混合器37及隔板38；隔板将平衡电荷过滤器3分为上下隔离的两部分，上半部分为荷电区，下半部分为混流区；平衡电荷过滤器器身311上设置有温度探头34、微水探头35和平衡电荷过滤器电加热器39；所述温度探头34、微水探头35和平衡电荷过滤器电加热器39均与前述控制箱4相电连接；平衡电荷过滤器上端盖310上设置有平衡电荷过滤器排气阀31、高压密封连接器32；平衡电荷过滤器下端盖312上设置有平衡电荷过滤器排污阀36；高压电源41的正极、负极输出分别通过高压绝缘线33经高压密封连接器32进入平衡电荷过滤器3并分别与正极荷电仓300及负极荷电仓301相电连接。
荷电仓的上端设置有荷电仓上端盖；所述荷电仓上端盖313设置有进油通孔，所述荷电仓内设置有电极317；所述电极317设置有电极引线316；所述电极引线316通过荷电仓上端盖313与前述高压绝缘线33相连接；所述电极317与荷电仓上端盖313之间设置有绝缘支架314；正极荷电仓300和负极荷电仓301通过荷电仓输出管319相连通，使得整个荷电仓壳体315的纵截面呈“凹”状；所述荷电仓输出管319下端连通设置有管道混合器320；管道混合器320的入口端与荷电仓输出管319相连通，出口端穿过前述隔板38进入混流区。
平衡电荷过滤器上端盖310、平衡电荷过滤器下端盖312及荷电仓上端盖313可拆除。
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。
所述尾端过滤器上端盖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、平衡电荷过滤器电加热器39及尾端过滤器电加热器77进入平衡电荷过滤器器身311或尾端过滤器器身75处在齿轮箱运行压力下的密封。
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、微水探头35、高压电源41、通讯接口44、39、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、微水探头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产生双极性高压直流电，并调整电源输出电压及电流；通过平衡电荷过滤器电加热器39及尾端过滤器电加热器77调整油温；通过键盘与显示器43与用户交互；通过通讯接口44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，微水探头35采用型号为HTM2500B3C4OIL油中水含量传感器,温度探头34型号为PT100,平衡电荷过滤器电加热器39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为两组型号为MRL40的单极性电源、入口阀1、中间阀6及出口阀8型号为Q41F，初级滤芯318及出口滤芯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。
实施例二
含有各种污染物的运行中的齿轮箱润滑油在油泵2的带动下通过进油口0流入装置，经过入口阀1进入平衡电荷过滤器3的入口滤芯318，大直径杂质被过滤，无法被过滤的小直径杂质随油流分别进入正极荷电仓300及负极荷电仓301中。两个荷电仓3中的电极引线316分别带正、负极性静电，杂质受电极影响而荷电，所带电荷极性与对应电极相同。随后，两路油流携带的杂质经荷电仓输出管319在管道混合器37中混合，携带异性电荷的杂质发生静电聚结，结合成大直径杂质，油流进入混流区，杂质进一步聚结。含有杂质的油流通过中间阀6进入尾端过滤器7中，聚结形成的大直径颗粒被出口滤芯72过滤，洁净的油流经过出口阀8，最后通过出油口9流出装置，重新进入运行中的风力发电机齿轮箱。
实施例三
如图2所示，为本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置的安装方式一，风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置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平衡电荷滤油装置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。
实施例四
如图3所示，为本发明所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置的安装方式二，风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置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平衡电荷滤油装置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。
杂质在荷电仓中的荷电过程需要一定时间，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，荷电及混流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，荷电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荷电效率。使用第二种方式时，集尘过程与散热过程相互独立，荷电效率高，但独立油路使成本提高。
以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，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 (8)
1.一种风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，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）、平衡电荷过滤器（3）、中间阀（6）、尾端过滤器（7）、出口阀（8）、及出油口（9）；所述平衡电荷过滤器（3）和尾端过滤器（7）内均设置有滤芯；所述控制箱（4）与前述平衡电荷过滤器（3）相连接。
2.根据权利要求1所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，其特征在于：所述平衡电荷过滤器（3）为一箱体，包括平衡电荷过滤器器身（311）；
所述平衡电荷过滤器器身（311）上端设置有平衡电荷过滤器上端盖（310）、下端设置有平衡电荷过滤器下端盖（312）；
所述平衡电荷过滤器器身（311）内设置有入口滤芯（318）和荷电仓；所述平衡电荷过滤器器身（311）内设置一隔板（38）；前述入口滤芯（318）和荷电仓设置于隔板（38）上方；
所述平衡电荷过滤器器身（311）上设置有温度探头（34）、微水探头（35）和平衡电荷过滤器电加热器（39）；所述温度探头（34）、微水探头（35）和平衡电荷过滤器电加热器（39）均与前述控制箱（4）相连接；
所述平衡电荷过滤器上端盖（310）上设置有平衡电荷过滤器排气阀（31）、高压密封连接器（32）；
所述平衡电荷过滤器下端盖（312）上设置有平衡电荷过滤器排污阀（36）；
前述控制箱（4）通过高压绝缘线（33）经高压密封连接器（32）与荷电仓相连接。
3.根据权利要求2所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，其特征在于：所述荷电仓设置有两个，分别为正极荷电仓（300）和负极荷电仓（301）；所述荷电仓的上端设置有荷电仓上端盖（313）；所述荷电仓上端盖（313）上设置有进油通孔；所述荷电仓内设置有电极（317）；所述电极（317）设置有电极引线（316）；所述电极引线（316）通过荷电仓上端盖（313）与前述高压绝缘线（33）相连接；所述电极（317）与荷电仓上端盖（313）之间设置有绝缘支架（314）；正极荷电仓（300）与负极荷电仓（301）通过荷电仓输出管（319）相连通；所述荷电仓输出管（319）下端连通设置有管道混合器（37）。
4.根据权利要求3所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，其特征在于：所述管道混合器（37）的入口端与荷电仓输出管（319）相连通，出口端穿过前述隔板（38）设置于平衡电荷过滤器器身（311）内。
5.根据权利要求4所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，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（72）；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。
6.根据权利要求5所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，其特征在于：所述控制箱（4）包括高压电源（41）、控制器（42）、键盘、显示器及通讯接口（44）；所述高压电源（41）、键盘、显示器和通讯接口（44）均与控制器（42）相电连接；所述高压电源（41）通过前述高压绝缘线（33）与电极引线（316）相连接；所述控制器（42）分别与前述油泵（2）、温度探头（34）、微水探头（35）、平衡电荷过滤器电加热器（39）和尾端过滤器电加热器（77）相连接。
7.根据权利要求6所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷滤油装置，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）；所述入口压力传感器（21）和出口压力传感器（81）均与前述控制器（42）相连接。
8.一种根据权利要求3-7任意一项所述风力发电机齿轮箱在线平衡电荷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）润滑油在油泵（2）作用下从进油口（0）流入，经入口阀（1）进入平衡电荷过滤器（3）进行过滤；
经过平衡电荷过滤器（3）入口滤芯（318）初滤后的润滑油携带小直径杂质分别进入两个荷电仓中；
两个荷电仓中的电极（317）分别带正、负极性静电，小直径杂质受电极（317）影响而荷电，所带电荷极性与其所在荷电仓的电极（317）相同；
两路油流携带小直径杂质经荷电仓输出管（319）在管道混合器（37）混合，携带异性电荷的杂质相互吸引结合从而发生静电聚结，形成电中性的大直径杂质，油流进入隔板（38）下的混流区，杂质进一步聚结；
含有聚结杂质的油流通过中间阀（6）进入尾端过滤器（7），聚结形成的大直径颗粒被尾端过滤器（7）内的滤芯过滤洁净后经出口阀（8）和油泵（2），通过出油口（9）流出装置，重新进入运行中的风力发电机齿轮箱（A1），完成滤油过程。
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