CN110397841A - 一种风力发电机组轴承智能润滑系统及控制方法 - Google Patents

一种风力发电机组轴承智能润滑系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组轴承智能润滑系统及控制方法，润滑系统包括两个润滑泵、润滑剂选择装置、分配器、油脂传感器和智能控制系统；所述的两个润滑泵的出口均通过支管路分别与润滑剂选择装置的进口连接，润滑剂选择装置的出口通过油管与分配器的进油口连接；分配器的出油口通过油管与轴承进脂孔连接；所述的油脂传感器安装在轴承上;油脂传感器、润滑剂选择装置、两个润滑泵分别与智能控制系统相连。本发明通过传感器监测轴承的运行状态，根据运行状态控制装有不同润滑剂的润滑泵分别工作，使轴承处在最优润滑状态；本发明能够防止润滑系统因故障等原因造成轴承缺润滑不良问题确保轴承年润滑量达到设计要求，保证轴承达到设计寿命。

Description

一种风力发电机组轴承智能润滑系统及控制方法
技术领域
本发明属于轴承润滑技术领域，特别涉及一种风力发电机组轴承智能润滑系统及控制方法。
背景技术
目前，风力发电机组用主轴承、偏航变桨等轴承普遍采用自动润滑系统进行润滑，日常运行时，自动润滑系统采用定周期的自动润滑工作方式；即在机组在并网后，主控程序给自动润滑系统上电，系统开始计时；计时达到预先设定的润滑周期后，自动润滑系统向轴承内自动注入定量的润滑脂。但风力发电机组有时存在故障停机，或润滑泵油箱缺少润滑剂但由于风况原因短时间无法进行补充，或润滑系统自身故障无法正常工作等情况。如发生上述情况下，在机组故障消除正常发电后，仍按原周期进行润滑，轴承实际年润滑量达不到轴承原要求的年润滑量。因此机组在恢复正常润滑后，应补偿发生上述情况期间的润滑量。
另一方面，为了避免泄漏，风力发电机组普遍采用的稠度为NLGI 1~2级的润滑脂润滑轴承，但随着轴承内的润滑脂老化和基础油的流失，润滑脂稠度越来越高。轴承润滑状态变得越来越差，造成轴承运行温升增大，进而又加剧润滑脂老化；此时如仍采用原润滑脂和原间隔周期进行润滑，显然无法改善以上情况。此外，由于同一个风场不同机位风资源情况存在差异，每台风力发电机组的发电量也不一样，即每台机组轴承工况不同，其轴承润滑状况也会有差异，有的机组轴承内润滑脂老化快，有的则润滑状况较好，如采用同样的润滑间隔周期和润滑量进行润滑，显然易造成欠润滑或润滑剂浪费。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，能在监测轴承的润滑状态基础上控制装有不同润滑剂的润滑泵分别工作，从而使轴承处在最优的润滑状态的风力发电机组轴承智能润滑系统及控制方法。
本发明采用的技术方案是：一种风力发电机组轴承智能润滑系统，包括两个润滑泵、润滑剂选择装置、分配器、油脂传感器和智能控制系统；所述的两个润滑泵的出口均通过支管路分别与润滑剂选择装置的进口连接，润滑剂选择装置的出口通过油管与分配器的进油口连接；分配器的出油口通过油管与轴承进脂孔连接；所述的油脂传感器安装在轴承上;油脂传感器、润滑剂选择装置、两个润滑泵分别与智能控制系统相连。
上述的风力发电机组轴承智能润滑系统中，两个润滑泵内装有特性不同但相容的两种润滑剂，其中一种润滑剂能够改变另一种润滑剂的稠度或改善另一种润滑剂的润滑性能，用于稀释或浸润老化后另一种润滑剂。
上述的风力发电机组轴承智能润滑系统中，所述分配器上安装有分配器监测传感器，分配器监测传感器与智能控制系统相连，用于监测分配器的工作状态和计量润滑量。
上述的风力发电机组轴承智能润滑系统中，所述的智能控制系统包括可擦写记忆装置，可擦写记忆装置断电后可保存断电前的数据；所述的智能控制系统具有通信模块，可与风电机组的SCADA系统实时通信。
一种应用上述风力发电机组轴承智能润滑系统的控制方法，包括如下步骤：
（1）以一年为周期对风力发电机组轴承润滑，开始润滑时，智能控制系统记录的两个润滑泵各自的已润滑次数Na、Nb清零，距离起始润滑点的时间Ts即轴承工作时间也从零开始重新计算；由智能控制系统实时记录轴承已润滑次数、轴承工作时间及各润滑泵的已润滑次数；
（2）智能控制系统通安装在轴承上的油脂传感器获取轴承的温度和转速，当轴承转速小于最小设定转速Smin 时，风力发电机组轴承智能润滑系统暂停润滑；当轴承的转速达到或超过最小设定转速Smin 后，智能控制系统选择采用哪种润滑剂进行润滑；每一次润滑前，由智能控制系统实时计算润滑间隔时间。
（3）润滑泵完成一次润滑后，智能控制系统将对应润滑泵的已润滑次数增加一次，并更新智能控制系统中的数据，当两个润滑泵的已润滑总次数之和达到了轴承要求的年总润滑次数Nsum，则进行初始化，开始进入下一周期的润滑。
上述的风力发电机组轴承智能润滑系统的控制方法中，步骤2）中，智能控制系统首先检测两润滑泵是否有故障，如有两润滑泵中的一个故障，则先启动另一台无故障的润滑泵进行工作；如两个润滑泵均无故障，则根据轴承运行温度选择启动哪台润滑泵工作：当轴承的温度小于系统设定温度值Tp1且持续时间大于T1或轴承内的润滑脂稠度增加P%时，采用装有稠度低的润滑剂的润滑泵润滑，否则采用另一润滑泵进行润滑。
上述的风力发电机组轴承智能润滑系统的控制方法中，步骤2）中，润滑间隔时间的计算公式为：
Ti=(365×24×60-Ts)/(Nsum-Na-Nb)
其中：Ts为距离起始润滑点的时间，Na、Nb分别为一年周期内两润滑泵已润滑次数；Nsum为一年周期内总润滑次数，通过以下关系确定：Nsum=K×QL/Qi
式中：Qi为单次润滑量；QL为轴承设计要求的年总润滑量；K为润滑系数，K可根据年发电量，轴承处于高温阶段的时间占比等选取。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过安装在轴承上的传感器监测轴承的润滑状态，根据润滑状态控制装有不同润滑剂的润滑泵分别工作，从而使轴承处在最优的润滑状态；同时，本发明采用自适应动态周期润滑策略，能够防止润滑系统因故障等原因造成轴承缺少润滑剂问题的发生，确保轴承年润滑量达到设计要求，保证轴承达到设计寿命。
附图说明
图1 是本发明的风力发电机组轴承自动润滑系统的原理图。
图2 是本发明的风力发电机组轴承自动润滑系统控制方法的流程图。
图中：1、润滑泵Ⅰ 2、润滑泵Ⅱ 3、油路Ⅰ 4、油路Ⅱ 5、润滑剂选择装置 6、管路Ⅲ7、分配器 8、轴承 9、油脂传感器 10、分配器监测传感器 11、智能控制系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明的风力发电机组轴承智能润滑系统包括两个润滑泵（分别是润滑泵Ⅰ1，润滑泵Ⅱ2）、润滑剂选择装置5、分配器7、分配器监测传感器10、油脂传感器9和智能控制系统11。所述的润滑剂选择装置5采用二位三通电磁阀，所述的润滑泵Ⅰ1、润滑泵Ⅱ2的出油口分别通过油路Ⅰ3、油路Ⅱ4与润滑剂选择装置5的两个进油口连接，润滑剂选择装置5的出油口通过管路Ⅲ6与润滑脂分配器7的进油口连接，分配器7的出油口通过管路与轴承进脂孔连接。润滑泵Ⅰ1、润滑泵Ⅱ2与润滑脂分配器7的进油口连接的结构还可以是：润滑泵Ⅰ1、润滑泵Ⅱ2的出口通过支管路连接主管的一端，每个支管路上分别设有电磁阀，主管路的另一端连接润滑脂分配器7的进油口。
所述的油脂传感器9安装在轴承8上，所述的分配器监测传感器10安装在分配器7上。油脂传感器9、分配器监测传感器10、润滑泵Ⅰ1、润滑泵Ⅱ2及润滑剂选择装置5分别与智能控制系统11相连，分配器监测传感器10用于监测分配器7的工作状态和计量润滑量并将信号反馈给智能控制系统11，润滑泵Ⅰ1、润滑泵Ⅱ2、润滑剂选择装置5均由智能控制系统11进行控制。
所述的润滑泵Ⅰ1和润滑泵Ⅱ2分别装有特性不同但相兼容的润滑脂a和润滑脂b，其中：润滑脂b可以稀释润滑脂b的稠度或改善润滑脂b的润滑性能，并可以用于稀释或浸润老化后润滑脂a。所述的智能控制系统11包括可擦写记忆装置及通信模块，可擦写记忆装置断电后能保存断电前的数据，可记录距离起始润滑点的时间（一年周期内轴承工作时间），润滑脂a和润滑脂b的润滑次数，可擦写记忆装置通过智通信模块与风机SCADA系统连接，能够与风机SCADA系统实时通信，将实时数据传输到风机SCADA系统。
如附图2所示，本发明的风力发电机组轴承智能润滑系统的控制方法，包括如下步骤：1）以一年为周期对力发电机组轴承润滑，开始润滑时，润滑脂a的已润滑次数Na和润滑脂b的已润滑次数Nb均为零，距离起始润滑点的时间Ts（即一年周期内轴承工作时间）也从零开始重新计算。
2）智能控制系统11通安装在轴承8上的油脂传感器9获取轴承8的温度和转速，当轴承8转速小于最小设定转速Smin 时，风力发电机组轴承智能润滑系统暂停润滑；当轴承8的转速达到或超过最小设定转速Smin 后，智能控制系统11首先检测润滑泵Ⅰ1和润滑泵Ⅱ2是否有故障，如有润滑泵Ⅰ1和润滑泵Ⅱ2中的一个故障，则先启动另一台无故障的润滑泵进行工作，如两个润滑泵均无故障则根据轴承8运行温度选择启动哪台润滑泵工作：当轴承8的温度小于设定温度大于Tp1且持续时间大于T1或轴承内的润滑脂稠度增加P%时，采用润滑泵Ⅱ2润滑，否则采用润滑泵Ⅰ1进行润滑。
在润滑前，系统根据润滑泵Ⅰ1和润滑泵Ⅱ2各自的已润滑次数Na，Nb和距离起始润滑点的时间Ts（即一年周期内轴承工作时间）以及一年周期内总润滑次数Nsum，计算轴承后续的自动润滑间隔时间Ti，Ti精确到分钟， Ti计算公式如下：
Ti=(365×24×60-Ts)/(Nsum-Na-Nb)
其中：Nsum可通过以下关系确定：
Nsum=K×QL/Qi
式中：Qi为单次润滑量；QL为轴承设计要求的年总润滑量；K为润滑系数，K可根据年发电量，轴承处于高温阶段的时间占比等选取。
润滑泵完成一次润滑后，智能控制系统将对应润滑泵的已润滑次数增加一次，并更新其可擦写记忆装置的数据，同时，通过智能控制系统其通信模块将更新数据传输给风电机组SACDA系统。当两个润滑泵的已润滑总次数之和达到了轴承要求的年总润滑次数Nsum，则进行初始化，开始进入下一周期的润滑。

Claims (7)

1.一种风力发电机组轴承智能润滑系统，其特征是：包括两个润滑泵、润滑剂选择装置、分配器、油脂传感器和智能控制系统；所述的两个润滑泵的出口均通过支管路分别与润滑剂选择装置的进口连接，润滑剂选择装置的出口通过油管与分配器的进油口连接；分配器的出油口通过油管与轴承进脂孔连接；所述的油脂传感器安装在轴承上;油脂传感器、润滑剂选择装置、两个润滑泵分别与智能控制系统相连。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组轴承智能润滑系统，其特征是：两个润滑泵内装有特性不同但相容的两种润滑剂，其中一种润滑剂能够改变另一种润滑剂的稠度或改善另一种润滑剂的润滑性能，用于稀释或浸润老化后另一种润滑剂。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组轴承智能润滑系统，其特征是：所述分配器上安装有分配器监测传感器，分配器监测传感器与智能控制系统相连。
4.根据权利要求1所述的风力发电机组轴承智能润滑系统，其特征是：所述的智能控制系统包括可擦写记忆装置，可擦写记忆装置断电后可保存断电前的数据；所述的智能控制系统具有通信模块，可与风电机组的SCADA系统实时通信。
5.一种利用权利要求1-4中任一权利要求所述风力发电机组轴承智能润滑系统的控制方法，包括如下步骤：
（1）以一年为周期对风力发电机组轴承润滑，开始润滑时，智能控制系统记录的两个润滑泵各自的已润滑次数Na、Nb清零，距离起始润滑点的时间Ts即轴承工作时间也从零开始重新计算；由智能控制系统实时记录轴承已润滑次数、轴承工作时间及各润滑泵的已润滑次数；
（2）智能控制系统通安装在轴承上的油脂传感器获取轴承的温度和转速，当轴承转速小于最小设定转速Smin 时，风力发电机组轴承智能润滑系统暂停润滑；当轴承的转速达到或超过最小设定转速Smin 后，智能控制系统选择采用哪种润滑剂进行润滑；每一次润滑前，由智能控制系统实时计算润滑间隔时间；
（3）润滑泵完成一次润滑后，智能控制系统将对应润滑泵的已润滑次数增加一次，并更新智能控制系统中的数据；当两个润滑泵的已润滑总次数之和达到了轴承要求的年总润滑次数Nsum，则进行初始化，开始进入下一周期的润滑。
6.根据权利要求5所述的风力发电机组轴承智能润滑系统的控制方法，步骤2）中，智能控制系统首先检测两润滑泵是否有故障，如有两润滑泵中的一个故障，则先启动另一台无故障的润滑泵进行工作；如两个润滑泵均无故障，则根据轴承运行温度选择启动哪台润滑泵工作：当轴承的温度小于设定温度值Tp1且持续时间大于T1时，采用装有稠度低的润滑脂的润滑泵润滑，否则采用另一润滑泵进行润滑。
7.根据权利要求5或6所述的风力发电机组轴承智能润滑系统的控制方法，步骤2）中，润滑间隔时间的计算公式为：
Ti=(365×24×60-Ts)/(Nsum-Na-Nb)
其中：Ts为距离起始润滑点的时间，Na、Nb分别为一年周期内两润滑泵已润滑次数；Nsum为一年周期内总润滑次数，通过以下关系确定：
Nsum=K×QL/Qi
式中：Qi为单次润滑量；QL为轴承设计要求的年总润滑量；K为润滑系数，K根据年发电量，轴承处于高温阶段的时间占比等选取。
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