CN113250918A - 一种风力发电机组齿轮箱维护保养装置 - Google Patents

一种风力发电机组齿轮箱维护保养装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组齿轮箱维护保养装置，包括发电机和电控箱；电控箱中安装有变频器、断路器、马达开关，以及多个端子组；发电机的三相输出端通过第一线缆连接电控箱的第一端子组，第四端子组的三个接线端子分别连接变频器的电源输入端子；塔基柜通过第二线缆连接电控箱的第二端子组和第三端子组，第三端子组的三个接线端子通过马达开关分别连接变频器的输出端子。本发明使传动链的转速低于原低速状态下的流量值实现保养功能；保证了整个保养装置的长期稳定运行。本装置结构简单，使用方便，成本低廉，易于使用和推广。

Description

一种风力发电机组齿轮箱维护保养装置
技术领域
本发明涉及电力产品应用领域，具体是一种风力发电机组齿轮箱维护保养装置。
背景技术
根据相关要求，海上风力发电机组在长时间存放期间必须完成如下维护保养工作：1、齿轮箱每1～2个月通油润滑一次；2、变桨电池每6个月充电一次；3、UPS电源每3～6个月充电一次；4、其他电气设备除湿保养、免爬器、塔筒照明、海上吊机、机舱维护吊机等的上电工作。
其中，齿轮箱的定期保养对于保证齿轮箱及发电机内部齿轮、轴承的寿命起着十分重要的作用，所以现制定海上机组齿轮箱维护保养工作对传动链润滑的实施提供依据。
齿轮箱保养时，齿轮箱润滑的主要对象为：齿轮箱一级行星机构、齿轮箱二级行星机构、主轴承、发电机轴承；并要求传动链的转速低于原低速状态下的流量值实现保养功能。
但是出于存放状态的齿轮箱，没有电能输入，无法实现转动；而且转速有要求，需要以低于正常工作状态时的速度转动。因此需要设计一种可靠的保养装置，用于长期存放的发电机组齿轮箱的保养。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题，所提出的一种风力发电机组齿轮箱维护保养装置。
本发明是按照以下技术内容实现的。
一种风力发电机组齿轮箱维护保养装置，所述发电机组中设有塔基柜和机舱动力柜；所述齿轮箱中设有两个油泵电机；所述保养装置包括发电机和电控箱；所述电控箱中安装有变频器、第一断路器、马达开关、第二断路器以及多个端子组；所述发电机的三相输出端通过第一线缆连接电控箱的第一端子组，第一端子组通过第一断路器连接第四端子组和第五端子组；第四端子组的三个接线端子分别连接变频器的电源输入端子；所述塔基柜通过第二线缆连接电控箱的第二端子组和第三端子组，第三端子组的三个接线端子通过马达开关分别连接变频器的输出端子；第五端子组通过第二断路器连接第二端子组。
进一步的，所述电控箱内设有两个端子排，其中第一端子组、第二端子组、第三端子组位于同一个端子排上，第四端子组和第五端子组位于同一个端子排上。
进一步的，所述发电机为柴油发电机，输出电压为AC400V。
进一步的，所述电控箱中，变频器、第一断路器、马达开关、第二断路器、多个端子组之间，通过截面为2.5平方毫米的导线互联。
本发明具有的优点和有益效果是：
本发明提供一种对齿轮箱的定期维护保养控制方案；采用柴油发电机作为驱动电源输入端，采用变频器对齿轮箱润滑泵分别进行变频驱动，以便使传动链的转速低于原低速状态下的流量值实现保养功能；为使变频器启动齿轮箱的油泵电机，设计了电控箱，内部安装变频器、断路器、马达开关等等；变频器及其控制设备都集成在一个电控箱内，便于集中控制，操作方便。保证了整个保养装置的长期稳定运行。本装置结构简单，使用方便，成本低廉，易于使用和推广。
附图说明
图1为本发明中电控箱的结构示意图；
图2为本发明中电控箱内部接线的示意图；
图3为本发明的结构框图；
图4为本发明中第一主泵电机低速回路的电路示意图；
图5为本发明中第二主泵电机低速回路的电路示意图。
其中，1.电控箱；2.变频器；3.第一断路器；4.马达开关；5.第二断路器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细的说明。
如图1～5所示，一种风力发电机组齿轮箱维护保养装置，所述发电机组中设有塔基柜和机舱动力柜；所述齿轮箱中设有两个油泵电机；所述保养装置包括发电机和电控箱1；所述电控箱1中安装有变频器2、第一断路器3、马达开关4、第二断路器5以及多个端子组；所述发电机的三相输出端通过第一线缆连接电控箱1的第一端子组，第一端子组通过第一断路器3连接第四端子组和第五端子组；第四端子组的三个接线端子分别连接变频器的电源输入端子，即图1中的R、S、T端子；所述塔基柜通过第二线缆连接电控箱1的第二端子组和第三端子组，第三端子组的三个接线端子通过马达开关4分别连接变频器的输出端子，即图1中的U、V、W端子；第五端子组通过第二断路器5连接第二端子组。第一线缆和第二线缆均为5G6规格多芯线缆。
所述电控箱内设有两个端子排，其中第一端子组、第二端子组、第三端子组位于同一个端子排上，第四端子组和第五端子组位于同一个端子排上。如图2所示，两个端子排为X0和X2，其中X0的1～4端子为第一端子组，5、7、9端子为第二端子组，6、8、10端子为第三端子组。X2的1、3、5端子为第四端子组；2、4、6端子为第五端子组。
所述发电机为柴油发电机，输出电压为AC400V。
所述电控箱中，变频器2、第一断路器3、马达开关4、第二断路器5、多个端子组之间，通过截面为2.5平方毫米的导线互联。
发电机和变频器的选型，需要根据实际需求(齿轮箱)，做出优选。下面以某型号齿轮箱为例，其油泵电机分别为200cc和180cc，简述发电机和变频器的选型原则。
经计算，第一主泵(200cc)、第二主泵(180cc)在转速分别为400rpm、450rpm时可以满足最小流量需求，此时电机的需求功率约为3.2kW，约为原低速状态下满载功率的46％。
经上述计算可知，采用变频器对润滑第一主泵电机、润滑第二主泵电分别进行变频驱动，将主泵转速分别调节至400rpm、450rpm，由于该条件下电机为8级，故推荐频率为30Hz左右。
柴油发电机、变频器的选型：按第一主泵、第二主泵两个电机单独运行计算，需选用6～7.5kW的柴油发电机，总保养时间为2小时；按第一主泵、第二主泵两个电机同步运行计算，需选用9～12kW的柴油发电机，总保养时间为1小时。因海上风场存在出海窗口期有限的瓶颈，为提高风场维护保养效率，以及从成本、重量考虑，最终选用9kW柴油发电机。
变频器适配电机功率15kW，输出电流32A,为使变频器启动油泵电机，设计了电控箱，内部安装变频器、断路器、马达开关等等，其内部结构如图1所示。在图2中，F2和Q1不能同时闭合，需要根据实际需求选择闭合哪个开关。图3所示的框图中，对设备实施保养时，塔基柜和机舱动力柜的原有供电会断开，系统由柴油发电机供电，当连接到塔基柜的端子得电后，图4和图5中，L1～L3线上才会有电。
实施例一：
控制电路如图4、图5所示，齿轮箱主泵启机运行，包括以下步骤：
检查柴油发电机柴油液位；
检查柴油发电机机油液位；
检查接线的相序；
检查接地；
检查所有空气开关、断路器等处于断开状态；
启动柴油发电机；
闭合电控箱1的第一断路器3，即图中F1；
闭合电控箱1的马达开关4，即图中Q1；
闭合塔基柜的马达断路保护器，使塔基柜的400VAC供电至机舱动力柜；
依次闭合机舱动力柜的马达保护断路器，以及两个油泵电机的开关。
实施例二：
发电机润滑泵启机运行：
检查柴油发电机柴油液位；
检查柴油发电机机油液位；
检查接线的相序；
检查接地；
检查所有空气开关、断路器等处于断开状态；
启动柴油发电机；
依次闭合电控箱1的第一断路器3(即图2中F1)，第二断路器5(即图2中F2)；
闭合塔基柜的马达断路保护器，使塔基柜的400VAC供电至机舱动力柜；
依次闭合机舱动力柜的马达保护断路器和发电机润滑泵。
实施例三：
电控箱1运行数据监测：
项目现场使用柴油发电机时，需要给塔基柜和机舱信号柜上电，并把塔基柜到信号柜的光纤接上，从塔基柜的屏幕上查看齿轮油水含量的数据；
水含量超过80％的，需要使用滤水机过滤齿轮油；
水含量超过95％的，需取油样送检；
水含量超过2000ppm的，需要更换齿轮油。
以上方案中的维护保养时间为1H，两个齿轮箱油泵电机同步运行的频率为24.50Hz，这也是满足齿轮箱润滑保养所需流量的最小频率值，低于理论计算的30Hz(28℃及45℃的齿轮油油温都有测试验证)。此时变频器的输出功率为5.5kW，算上变频器损耗0.5kW以及发电机润滑泵0.75kW功率，柴油发电机实际输出功率大概为6.75kW，低于柴油发电机9kW的额定功率。
海上机组处于低温环境，齿轮油油温低于10℃，因齿轮油粘度大，则可重设变频器的参数信息，两个齿轮箱油泵电机单独运行1H，总体维护保养时间延长为2H。

Claims (4)

1.一种风力发电机组齿轮箱维护保养装置，所述发电机组中设有塔基柜和机舱动力柜；所述齿轮箱中设有两个油泵电机；其特征在于，所述保养装置包括发电机和电控箱(1)；所述电控箱(1)中安装有变频器(2)、第一断路器(3)、马达开关(4)、第二断路器(5)以及多个端子组；所述发电机的三相输出端通过第一线缆连接电控箱(1)的第一端子组，第一端子组通过第一断路器(3)连接第四端子组和第五端子组；第四端子组的三个接线端子分别连接变频器的电源输入端子；所述塔基柜通过第二线缆连接电控箱(1)的第二端子组和第三端子组，第三端子组的三个接线端子通过马达开关(4)分别连接变频器的输出端子；第五端子组通过第二断路器(5)连接第二端子组。
2.如权利要求1所述的一种风力发电机组齿轮箱维护保养装置，其特征在于，所述电控箱内设有两个端子排，其中第一端子组、第二端子组、第三端子组位于同一个端子排上，第四端子组和第五端子组位于同一个端子排上。
3.如权利要求1所述的一种风力发电机组齿轮箱维护保养装置，其特征在于，所述发电机为柴油发电机，输出电压为AC 400V。
4.如权利要求1所述的一种风力发电机组齿轮箱维护保养装置，其特征在于，所述电控箱中，变频器(2)、第一断路器(3)、马达开关(4)、第二断路器(5)、多个端子组之间，通过截面为2.5平方毫米的导线互联。
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