CN112180821A - 一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制装置及方法，包括机舱和设置在机舱内部的齿轮箱和控制柜，齿轮箱并联连接有内部冷却单元和外部冷却单元，齿轮箱内部设有齿轮油温度传感器，控制柜内部设有控制柜温度传感器，内部冷却单元的管路上串联连接有齿轮油压力传感器、电动阀和内部散热器，内部散热器上安装有内部散热风扇；齿轮油温度传感器、控制柜温度传感器和齿轮油压力传感器均连接有PLC自动控制系统。通过齿轮油温度传感器、齿轮油压力传感器、控制柜温度传感器和PLC自动控制系统，能动态调节散热系统散热能力，保证了良好的散热能力，提高了风力发电机组可利用率，便于工作人员检查与维修。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体来说，涉及一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制装置及方法。
背景技术
目前，国内外单机容量1MW以下的风电机组，由于装机较早，前期设计经验不足，齿轮箱润滑冷却系统均采用在机舱顶部安装散热器和散热风扇，散热器与机舱顶部平行放置，其主要存在以下问题：
在冬季由于机组故障原因或输变电线路问题，机组处于长时间停机状态，再次启动时，因外界温度较低，造成留存在散热器内部润滑油的粘度较高，油泵启动后，由于润滑冷却回路压力过高，润滑油无法经过散热器返回齿轮箱，通过油泵的旁路装置返回齿轮箱，齿轮箱油在散热系统不工作情况下，油温上升较快，造成齿轮箱油温高报警；齿轮箱润滑油因粘稠造成回路压力较高，油泵启动时负载过大，造成启动电流超过断路器保护值，致使开关跳闸，机组无法启动，造成电量损失。
另一方面，随着齿轮箱运行时间的增加，齿轮箱润滑油内的杂质增多，有一部分逐步沉积到了散热器内壁中，造成散热器散热容量降低，齿轮箱油温长期处于高温状态，造成齿轮箱齿面损伤。
在春夏季节，柳絮、毛絮增多，位于机舱外部的散热器表面会覆盖一层厚厚的毛絮，造成机组齿轮箱润滑油温度升高而限定功率运行，严重时，机组故障停机，齿轮箱油温升高的影响下，连带机舱控制柜温度升高，对控制柜内电子器件工作寿命造成严重影响。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制装置及方法，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制装置，包括机舱和设置在所述机舱内部的齿轮箱和控制柜，所述齿轮箱并联连接有内部冷却单元和外部冷却单元，所述内部冷却单元固定安装在所述齿轮箱的外部，所述外部冷却单元固定安装在所述机舱的外部；所述齿轮箱内部设有齿轮油温度传感器，所述控制柜内部设有控制柜温度传感器，所述内部冷却单元的管路上串联连接有齿轮油压力传感器、电动阀和内部散热器，所述内部散热器上安装有内部散热风扇；所述齿轮油温度传感器、控制柜温度传感器和齿轮油压力传感器均连接有PLC自动控制系统的输入端，所述PLC自动控制系统的输出端连接有电动阀、内部散热器和内部散热风扇。
进一步地，所述内部冷却单元倾斜安装在所述齿轮箱的顶部，且与水平方向呈15°角设置。
进一步地，所述外部冷却单元的管路上安装有外部散热器，所述外部散热器上安装有外部散热风扇，所述外部散热器与所述内部散热器的散热器容量相同，所述外部散热风扇与所述内部散热风扇的型号相同。
进一步地，所述齿轮油温度传感器和所述控制柜温度传感器均采用PT100温度传感器。
进一步地，所述PLC自动控制系统分别通过正转连接线和反转连接线连接有所述内部散热风扇。
进一步地，所述正转连接线的接触器K100与所述反转连接线的接触器K101互锁。
进一步地，所述PLC自动控制系统外部连接有触摸屏。
根据本发明的另一方面，提供了一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制方法，包括以下步骤：
S1、PLC自动控制系统检测齿轮油压力传感器值达到6bar后，PLC自动控制系统控制柜温度传感器的温度值；其中，所述控制柜温度传感器温度大于35℃，电动阀打开，散热风扇正转；所述控制柜温度传感器温度在10℃-35℃之间，电动阀打开；所述控制柜温度传感器温度小于10℃，电动阀打开，接触器K101动作，散热风扇反转；
S2、PLC自动控制系统检测所述控制柜温度传感器的温度值，PLC自动控制系统内部延时5s，其中，所述控制柜温度传感器温度大于35℃，接触器K100接通，散热风扇正转；所述控制柜温度传感器温度小于10℃，接触器K101接通，散热风扇反转；
S3、所述PLC自动控制系统检测所述齿轮油温度传感器温度大于65℃，PLC自动控制系统内部延时2s，其中，所述控制柜温度传感器温度大于35℃，电动阀打开，散热风扇正转；所述控制柜温度传感器温度在10℃-35℃之间，电动阀打开；所述控制柜温度传感器温度小于10℃，电动阀打开，接触器K101动作，散热风扇反转；
S4、在服务模式下，测试正转回路状态，通过触摸屏手动控制散热风扇正转或反转，按启动按钮，控制接触器K100接触，散热风扇正转，按停止按钮，控制K100接触器断开，散热风扇停止；
测试反转回路状态，按启动按钮，控制接触器K101接触，散热风扇反转，按停止按钮，控制接触器K101断开，散热风扇停止，测试反转回路状态良好；
测试电动阀打开状态，通过触摸屏检查显示的油压信号，手动点击电动阀启动按钮，电动阀打开，点击停止按钮，电动阀关闭。
进一步地，所述电动阀的指示标志为判定其运行的状态，进行故障排查和维修。
进一步地，所述PLC自动控制系统通过对控制柜温度传感器和齿轮油温度传感器测得的10分钟温度平均值以及齿轮油压力传感器的1秒压力瞬时值为控制依据。
本发明的有益效果：通过齿轮油温度传感器、齿轮油压力传感器、控制柜温度传感器和PLC自动控制系统，进而精确控制机舱内部齿轮散热系统的工作方式，能动态调节散热系统散热能力，既保证了散热系统的散热能力，又提高了风力发电机组可利用率，避免了电量损失；同时电动阀工作状态具有指示功能，触摸屏具有可视化的界面，有助于工作人员对油冷散热油路工作状态进行快速判断，便于工作人员检查与维修。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的齿轮箱与所述内部冷却单元和所述外部冷却单元连接的示意图；
图2是根据本发明实施例所述的PLC自动控制系统与所述传感器连接的示意图；
图3是根据本发明实施例所述的PLC自动控制系统与散热风扇的连接示意图。
图中：1、齿轮箱；1-1、齿轮油温度传感器；2、内部冷却单元；2-1、齿轮油压力传感器；2-2、电动阀；2-3、内部散热器；2-4、内部散热风扇；部冷却3、外单元；3-1、外部散热器；3-2、外部散热风扇；4、控制柜温度传感器；5、触摸屏。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，根据本发明实施例所述的一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制装置，包括机舱和设置在所述机舱内部的齿轮箱和控制柜，所述齿轮箱1并联连接有内部冷却单元2和外部冷却单元3，所述内部冷却单元2固定安装在所述齿轮箱1的外部，所述外部冷却单元3固定安装在所述机舱的外部；所述齿轮箱1内部设有齿轮油温度传感器1-1，所述控制柜内部设有控制柜温度传感器4，所述内部冷却单元2的管路上串联连接有齿轮油压力传感器2-1、电动阀2-2和内部散热器2-3，所述内部散热器2-3上安装有内部散热风扇2-4；所述齿轮油温度传感器1-1、控制柜温度传感器4和齿轮油压力传感器2-1均连接有PLC自动控制系统的输入端，所述PLC自动控制系统的输出端连接有电动阀2-2、内部散热器2-3和内部散热风扇2-4。
在本发明的一个具体实施例中，所述内部冷却单元2倾斜安装在所述齿轮箱1的顶部，且与水平方向呈15°角设置。
在本发明的一个具体实施例中，所述外部冷却单元3的管路上安装有外部散热器3-1，所述外部散热器3-1上安装有外部散热风扇3-2，所述外部散热器3-1与所述内部散热器2-3的散热器容量相同，所述外部散热风扇3-2与所述内部散热风扇2-4的型号相同。
在本发明的一个具体实施例中，所述齿轮油温度传感器1-1和所述控制柜温度传感器4均采用PT100温度传感器。
在本发明的一个具体实施例中，所述PLC自动控制系统分别通过正转连接线和反转连接线连接有所述内部散热风扇2-4。
在本发明的一个具体实施例中，所述正转连接线的接触器K100与所述反转连接线的接触器K101互锁。
在本发明的一个具体实施例中，所述PLC自动控制系统外部连接有触摸屏5。
根据本发明的另一方面，提供了一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制方法，包括以下步骤：
S1、PLC自动控制系统检测齿轮油压力传感器2-1值达到6bar后，PLC自动控制系统控制柜温度传感器4的温度值；其中，所述控制柜温度传感器4温度大于35℃，电动阀2-2打开，散热风扇正转；所述控制柜温度传感器4温度在10℃-35℃之间，电动阀2-2打开；所述控制柜温度传感器4温度小于10℃，电动阀2-2打开，接触器K101动作，散热风扇反转；
S2、PLC自动控制系统检测所述控制柜温度传感器4的温度值，PLC自动控制系统内部延时5s，其中，所述控制柜温度传感器4温度大于35℃，接触器K100接通，散热风扇正转；所述控制柜温度传感器4温度小于10℃，接触器K101接通，散热风扇反转；
S3、所述PLC自动控制系统检测所述齿轮油温度传感器1-1温度大于65℃，PLC自动控制系统内部延时2s，其中，所述控制柜温度传感器4温度大于35℃，电动阀2-2打开，散热风扇正转；所述控制柜温度传感器4温度在10℃-35℃之间，电动阀2-2打开；所述控制柜温度传感器4温度小于10℃，电动阀2-2打开，接触器K101动作，散热风扇反转；
S4、在服务模式下，测试正转回路状态，通过触摸屏5手动控制散热风扇正转或反转，按启动按钮，控制接触器K100接触，散热风扇正转，按停止按钮，控制K100接触器断开，散热风扇停止；
测试反转回路状态，按启动按钮，控制接触器K101接触，散热风扇反转，按停止按钮，控制接触器K101断开，散热风扇停止，测试反转回路状态良好；
测试电动阀2-2打开状态，通过触摸屏5检查显示的油压信号，手动点击电动阀启动按钮，电动阀2-2打开，点击停止按钮，电动阀2-2关闭。
在本发明的一个具体实施例中，所述电动阀2-2的指示标志为判定其运行的状态，进行故障排查和维修。
在本发明的一个具体实施例中，所述PLC自动控制系统通过对控制柜温度传感器4和齿轮油温度传感器1-1测得的10分钟温度平均值以及齿轮油压力传感器2-1的1秒压力瞬时值为控制依据。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，根据本发明所述的一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制装置及方法，在原有的机舱外部冷却单元3并联机舱内部冷却单元2，为保证气流通畅，机舱内部冷却单元2倾斜安装在齿轮箱1顶部，与水平方向呈15°角，散热器容量以及散热风扇部件选用和机舱外部冷却单元一致。
在齿轮箱1上安装独立的齿轮油温度传感器1-1和齿轮油压力传感器2-1,在控制柜内部安装控制柜温度传感器4，PLC自动控制系统通过对两个传感器测得的10分钟内温度平均值和压力传感1秒压力瞬时值为控制依据，为保证安全正，正转控制接触器K100和反转控制接触器K101互锁。
PLC自动控制系统检测到齿轮油压力传感器2-1值达到6bar，同时控制柜温度传感器4温度大于35℃时， PLC自动控制系统立即控制AO1点输出10V信号打开电动阀2-2，PLC自动控制系统控制DO1点输出24V信号，控制散热风扇电机，接触器K100动作，散热风扇正转启动；若控制柜温度传感器4温度在10℃-35℃之间，PLC自动控制系统立即控制AO1点输出10V信号打开电动阀2-2；若控制柜温度传感器4温度小于10℃时，PLC自动控制系统立即控制AO1点输出10V信号打开电动阀2-2，PLC控制DO2点输出24V信号，控制散热风扇电机，接触器K101动作，散热风扇反转启动。
PLC自动控制系统检测到控制柜温度传感器4温度大于35℃时，PLC内部延时5s，PLC自动控制系统控制DO1点输出24V信号，控制散热风扇电机，接触器K100动作，散热风扇正转启动；PLC自动控制系统检测到控制柜温度传感器4温度小于10℃时，PLC自动控制系统内部延时5s，PLC控制DO2点输出24V信号，控制散热风扇电机，接触器K101动作，散热风扇反转启动。
PLC自动控制系统检测到齿轮箱油温传感器1-1温度大于65℃时，同时控制柜温度传感器4温度大于35℃时，PLC自动控制系统内部延时2s， PLC自动控制系统控制AO1点输出10V信号打开电动阀2-2，PLC自动控制系统控制DO1点输出24V信号，控制散热风扇电机，接触器K100动作，散热风扇正转启动；若控制柜温度传感器4温度在10℃-35℃之间时，PLC自动控制系统内部延时2s， PLC自动控制系统控制AO1点输出10V信号打开电动阀2-2；若控制柜温度传感器4温度小于10℃时，PLC自动控制系统内部延时2s ，PLC自动控制系统控制AO1点输出10V信号打开电动阀2-2，PLC控制DO2点输出24V信号，控制散热风扇电机，接触器K101动作，散热风扇M100反转启动。
当PLC自动控制系统检测到的压力、温度符合要求逻辑时， PLC自动控制系统控制点DO1和DO2分别发出控制信号，控制冷却系统风扇的接触器K100和K101动作，实现散热风扇正反转控制；
在机组在服务模式下，通过触摸屏5可手动控制电机正反转，风扇电机正转启动按钮，PLC自动控制系统控制点DO1发出24V信号，控制K100接触器动作，风扇电机正转，按停止按钮，PLC自动控制系统控制点DO1发送0V信号，控制K100接触器断开，风扇电机停止，测试正转回路状态良好；
风扇电机反转启动按钮，PLC自动控制系统控制点DO2发出24V信号，控制K101接触器动作，风扇电机反转，按停止按钮，PLC自动控制系统控制点DO2发送0V信号，控制K101接触器断开，风扇电机停止，测试反转回路状态良好；
通过触摸屏5显示的油压信号，手动点击电动阀2-2启动按钮，PLC自动控制系统控制点AO1发出10V信号，电动阀2-2的线圈Y102动作，电动阀2-2打开；点击停止按钮，PLC自动控制系统控制点AO1发出0V信号，电动阀2-2线圈Y102断开，电动阀2-2关闭，测试电动阀2-2打开状态良好。
工作人员可以通过电动阀2-2的指示标志，直观判定其运行状态，进行故障排查和维修。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，此装置通过智能温度控制，解决了因环境温度低、齿轮油粘稠，造成油泵开关跳闸、冷却系统无法工作的问题，弥补了原机组散热系统，因毛絮堵塞散热能力不足造成的齿轮箱油温高；通过对控制柜温度的控制，有效利用齿轮油热量，提升电气部件寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制装置，包括机舱和设置在所述机舱内部的齿轮箱和控制柜，其特征在于，所述齿轮箱（1）并联连接有内部冷却单元（2）和外部冷却单元（3），所述内部冷却单元（2）固定安装在所述齿轮箱（1）的外部，所述外部冷却单元（3）固定安装在所述机舱的外部；所述齿轮箱（1）内部设有齿轮油温度传感器（1-1），所述控制柜内部设有控制柜温度传感器（4），所述内部冷却单元（2）的管路上串联连接有齿轮油压力传感器（2-1）、电动阀（2-2）和内部散热器（2-3），所述内部散热器（2-3）上安装有内部散热风扇（2-4）；所述齿轮油温度传感器（1-1）、控制柜温度传感器（4）和齿轮油压力传感器（2-1）均连接有PLC自动控制系统的输入端，所述PLC自动控制系统的输出端连接有电动阀（2-2）、内部散热器（2-3）和内部散热风扇（2-4）。
2.根据权利要求1所述的一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制装置，其特征在于，所述内部冷却单元（2）倾斜安装在所述齿轮箱（1）的顶部，且与水平方向呈15°角设置。
3.根据权利要求1所述的一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制装置，其特征在于，所述外部冷却单元（3）的管路上安装有外部散热器（3-1），所述外部散热器（3-1）上安装有外部散热风扇（3-2），所述外部散热器（3-1）与所述内部散热器（2-3）的散热器容量相同，所述外部散热风扇（3-2）与所述内部散热风扇（2-4）的型号相同。
4.根据权利要求1所述的一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制装置，其特征在于，所述齿轮油温度传感器（1-1）和所述控制柜温度传感器（4）均采用PT100温度传感器。
5.根据权利要求1所述的一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制装置，其特征在于，所述PLC自动控制系统分别通过正转连接线和反转连接线连接有所述内部散热风扇（2-4）。
6.根据权利要求1所述的一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制装置，其特征在于，所述正转连接线的接触器K100与所述反转连接线的接触器K101互锁。
7.根据权利要求1所述的一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制装置，其特征在于，所述PLC自动控制系统外部连接有触摸屏（5）。
8.一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、PLC自动控制系统检测齿轮油压力传感器（2-1）值达到6bar后，PLC自动控制系统控制柜温度传感器（4）的温度值；其中，所述控制柜温度传感器（4）温度大于35℃，电动阀（2-2）打开，散热风扇正转；所述控制柜温度传感器（4）温度在10℃-35℃之间，电动阀（2-2）打开；所述控制柜温度传感器（4）温度小于10℃，电动阀（2-2）打开，接触器K101动作，散热风扇反转；
S2、PLC自动控制系统检测所述控制柜温度传感器（4）的温度值，PLC自动控制系统内部延时5s，其中，所述控制柜温度传感器（4）温度大于35℃，接触器K100接通，散热风扇正转；所述控制柜温度传感器（4）温度小于10℃，接触器K101接通，散热风扇反转；
S3、所述PLC自动控制系统检测所述齿轮油温度传感器（1-1）温度大于65℃，PLC自动控制系统内部延时2s，其中，所述控制柜温度传感器（4）温度大于35℃，电动阀（2-2）打开，散热风扇正转；所述控制柜温度传感器（4）温度在10℃-35℃之间，电动阀（2-2）打开；所述控制柜温度传感器（4）温度小于10℃，电动阀（2-2）打开，接触器K101动作，散热风扇反转；
S4、在服务模式下，测试正转回路状态，通过触摸屏（5）手动控制散热风扇正转或反转，按启动按钮，控制接触器K100接触，散热风扇正转，按停止按钮，控制K100接触器断开，散热风扇停止；
测试反转回路状态，按启动按钮，控制接触器K101接触，散热风扇反转，按停止按钮，控制接触器K101断开，散热风扇停止，测试反转回路状态良好；
测试电动阀（2-2）打开状态，通过触摸屏（5）检查显示的油压信号，手动点击电动阀启动按钮，电动阀（2-2）打开，点击停止按钮，电动阀（2-2）关闭。
9.根据权利要求8所述的一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制方法，其特征在于，所述电动阀（2-2）的指示标志为判定其运行的状态，进行故障排查和维修。
10.根据权利要求8所述的一种发电机组齿轮箱内部冷却单元的控制方法，其特征在于，所述PLC自动控制系统通过对控制柜温度传感器（4）和齿轮油温度传感器（1-1）测得的10分钟温度平均值以及齿轮油压力传感器（2-1）的1秒压力瞬时值为控制依据。
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