CN114321345A - 风电齿轮箱换油控制方法及换油装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风电齿轮箱换油控制方法及换油装置，该方法包括：确定换油的控制模式；根据所述控制模式，输出启动指令以启动排油油泵，之后在满足第一预设条件时停止所述排油油泵；在所述排油油泵停止后输出启动指令以启动注油油泵，之后在满足第二预设条件时停止所述注油油泵，完成一轮换油；经过预设轮数的换油后，停止所有所述油泵并输出换油完毕信号。基于本发明的技术方案，可以实现包括自动换油在内的多种的换油手段，大大减少了人工操作步骤并提高换油油量的准确性，减少人员配置需求，缩短工作周期，提高工作效率，提高换油工艺，降低工作风险。

Description

风电齿轮箱换油控制方法及换油装置

技术领域

本发明涉及风电齿轮箱润滑技术领域，特别地涉及一种风电齿轮箱换油控制方法及换油装置。

背景技术

风电机组的齿轮箱的润滑油具有使用寿命，所以风电机组在运行一定时间后需要进行齿轮箱润滑油的更换。目前常用的方式是人工手动进行润滑油的更换。以目前所采用的金风GW93/1500型风力发电机组为例，200MW风电场配备134台风机，偏航系统使用齿轮箱402台，变桨系统使用齿轮箱402台。按风电机组维护要求，齿轮箱油品根据检测结果每3-5年更换一次。目前采用的人工手动换油至少需要配备三至四人，换油步骤如下：

1)拆除放油控堵头，使用废油桶接油。

2)再上紧放油口螺丝，在注油口使用油壶与漏斗注油。

3)开启风机偏航系统后使齿轮箱动作进行清洗。

4)在按第一步放出废油，重新注油。

按照上述步骤，由于是纯人力操作，过程中存在诸多问题。其一，注油量存在偏差；偏差较少时会造成润滑不达标导致机械损伤，偏差较多时会造成油品外溢，污染环境，增加火灾隐患。其二，按四人一组推算，更换一台风机(3台偏航齿轮箱，3台变桨齿轮箱)，由于变桨齿轮箱的更换存在流向问题，需重复性地锁叶轮，导致更换单台机组工期长达10h。

因此，亟需开发一种自动换油的系统，通过自动泵送装置以及相应的控制方法，实现自动换油、精准注油并将每台风机工作时长缩短至3h，人员数量也可以降低至1人，大大提高了工作效率。

发明内容

为了解决目前针对风电机组齿轮箱的换油手段存在的准确性差、效率低的问题，本申请提出了一种风电齿轮箱换油控制方法及换油装置。

第一方面，本发明提出的一种风电齿轮箱换油控制方法，包括：

确定换油的控制模式；

根据所述控制模式，输出启动指令以启动排油油泵，之后在满足第一预设条件时停止所述排油油泵；

在所述排油油泵停止后输出启动指令以启动注油油泵，之后在满足第二预设条件时停止所述注油油泵，完成一轮换油；

经过预设轮数的换油后，停止所有所述油泵并输出换油完毕信号。

在一个实施方式中，所述换油的控制模式包括手动模式、半自动模式以及全自动模式。

在一个实施方式中，对于所述手动模式，所述控制方法还包括：

获取针对所述油泵的手动控制指令；

根据所述手动控制指令，输出启动指令以启动相应的所述排油油泵或所述注油油泵。

在一个实施方式中，对于所述半自动模式，所述控制方法还包括：

屏蔽所述油泵的手动控制指令并自动控制相应的所述油泵完成一轮换油，之后输出换油完成信号并持续获取控制指令；

根据所述控制指令，继续下一轮换油或终止换油，终止换油时输出换油完毕信号。

在一个实施方式中，对于所述全自动模式，所述控制方法还包括：

屏蔽所述油泵的手动控制指令并自动控制相应的所述油泵完成一轮换油，之后保持所有的所述油泵处于停止状态并等待第一预设时长；

经过所述第一预设时长后，继续下一轮换油。

在一个实施方式中，还包括：

在启动相应的所述油泵之前，控制输油三通阀处于相应的导通状态，并在经过第二预设时长之后启动相应的所述油泵；

其中，所述排油油泵与所述注油油泵分别对应所述输油三通阀的排油导通状态与注油导通状态。

在一个实施方式中，还包括：

在输出换油完毕信号时，记录本次换油过程的单次注油量与单次注油时长并累计一次换油次数；

根据本次换油过程的所述单次注油量、单次注油时长以及历史数据，计算出截至当前时刻的总注油量与总注油时长；

在所述总注油量、总注油时长和/或换油次数满足第三预设条件时，输出检修维护信号。

在一个实施方式中，所述第一预设条件与所述第二预设条件为预设控制条件中的一种，所述预设控制条件包括油泵运行时长满足预设运行时长、输油量满足预设油量以及输油流量不高于预设阈值。

在一个实施方式中，还包括：

输出所述启动指令后，持续获取故障反馈信号；

在获取到故障反馈信号时，输出报警信号，保持所述油泵处于停止状态并屏蔽针对所述油泵的手动控制指令；

其中，故障反馈信号包括在输出所述启动指令并经过第三预设时长后未收到所述油泵运行状态反馈时发出的油泵故障信号，以及在输出所述启动指令后输油管路压力大于预设压力阈值时发出的油路故障信号。

第二方面，本发明提出的一种风电齿轮箱换油装置，应用上述的换油控制方法，其包括：

排油组件，其包括排油油泵以及连接所述排油油泵输出端的旧油桶；

注油组件，其包括注油油泵以及连接所述注油油泵输入端的新油桶；

三通阀，其同时连接所述排油油泵输入端的排油管路与所述注油油泵输出端的注油管路；

其中，所述排油管路与所述注油管路上均设置有压力传感器与流量传感器。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

本发明提供的一种风电齿轮箱换油控制方法及换油装置，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：

本发明的一种风电齿轮箱换油控制方法及换油装置，通过相应的指令输入可以实现包括自动换油在内的多种的换油过程，大大减少了人工操作步骤并提高换油油量的准确性，可将每台风机工作时长缩短至3h，减少人员配置需求，缩短工作周期，提高工作效率，提高换油工艺，降低工作风险。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了本发明的换油控制方法的主要流程框图；

图2显示了本发明的换油装置的原理结构图；

图3显示了本发明的换油装置的整体结构图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

附图标记：

1-箱体，11-显示屏，2-排油组件，21-排油输出端，3-注油组件，31-注油输入端，4-三通阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例主要阐述本发明的换油控制方法在全自动模式下的控制原理，本实施例提出了一种风电齿轮箱换油控制方法，包括：

S100：确定换油的控制模式，换油的控制模式包括手动模式、半自动模式以及全自动模式；

S101：确定换油的控制模式为全自动模式；

具体地，根据不同的实际情况，可以选择不同的控制模式来控制实际的换油过程，该控制模式的选择可以由操作人员输入指令来进行。

S200：根据全自动模式，屏蔽油泵的手动控制指令，控制输油三通阀处于排油导通状态，输出启动指令以启动排油油泵，之后在满足第一预设条件时停止排油油泵；

其中，第一预设条件为预设控制条件中的一种，预设控制条件包括油泵运行时长满足预设运行时长、输油量满足预设油量以及输油流量不高于预设阈值；

具体地，理论上第一预设条件可以为预设控制条件中的一种，实际操作时，优选为输油流量不高于预设阈值。因为针对排油过程，第一时间无法确切的知道齿轮箱中的润滑油含量，而以流量作为控制依据可以解决这一问题，即不管齿轮箱中的润滑油含量，只要排空齿轮箱即可。所以此时可以将预设阈值设置为0，在排油过程中实时的输油流量不高于0时，即表明齿轮箱已排空。

需要说明的是，屏蔽油泵的手动控制指令指的是屏蔽人员对于油泵的手动操控，避免人员误触以及错误的手动控制对于全自动模式的干扰，人员如果想要手动控制油泵，可以先输入中止指令以结束当前换油过程，而后切换至手动模式来进行手动操控。在出现紧急情况时，也可以直接输入急停指令，以快速中止换油过程。

此外，为了方便以及简化管路接线，排油过程与注油过程共用一根管路连接风电机组的齿轮箱，这样在齿轮箱一端只需要接线一次，方便操作，原理结构参考附图图2与图3。因此，在进行相应的排油过程与注油过程前，需要控制三通阀处于相应的导通状态。

S201：输出启动指令后，持续获取故障反馈信号；

具体地，故障反馈信号包括在输出启动指令并经过第三预设时长后未收到油泵运行状态反馈时发出的油泵故障信号，以及在输出启动指令后输油管路压力大于预设压力阈值时发出的油路故障信号。

输出针对排油油泵的启动指令后，实时获取反馈信息，油泵正常启动运行后，经过第三预设时长(油泵启动过程耗时)反馈正常启动运转状态信号，同时实施监测。第一种情况，在第三预设时长后未获取到正常启动运转状态信号，则输出油泵故障信号；第二种情况，在第三预设时长后获取到正常启动运转状态信号，但在排油过程中收到输油管路压力大于预设压力阈值的信息，输出油路故障信号。

S202：在获取到故障反馈信号时，输出报警信号，保持排油油泵处于停止状态并屏蔽针对油泵的手动控制指令；

具体地，在收到故障反馈信号时，向外发出报警信号以提醒操作人员进行故障排除，故障排除过程中，保持所有的油泵处于停止状态并且屏蔽针对油泵的手动控制指令，以免操作人员在故障排除之前错误地启动油泵。故障排除后，操作人员可以通过输入故障排除完成指令，以此来去除对于油泵的手动控制指令的屏蔽且重新进行收到故障反馈信号之前的运行过程。

S300：在排油油泵停止后，控制输油三通阀处于注油导通状态，输出启动指令以启动注油油泵，之后在满足第二预设条件时停止注油油泵，完成一轮换油；

其中，在排油油泵停止后立即输出启动指令以启动注油油泵，第二预设条件为预设控制条件中的一种，预设控制条件包括油泵运行时长满足预设运行时长、输油量满足预设油量以及输油流量不高于预设阈值。

具体地，排油油泵停止后，即表明齿轮箱被排空，此时进行注油以对齿轮箱进行清洗或补油。在满足第二预设条件时停止注油油泵，此处的第二预设条件可以视情况在预设控制条件中选择一种，由于齿轮箱的容量是一定的，所以一次注油的总量是确定的，进而第二预设条件优选为输油量满足预设油量。

S301：输出启动指令后，持续获取故障反馈信号；

S302：在获取到故障反馈信号时，输出报警信号，保持注油油泵处于停止状态并屏蔽针对油泵的手动控制指令；

S310：完成一轮换油之后，保持所有的油泵处于停止状态并等待第一预设时长；

S320：经过第一预设时长后，继续下一轮换油；

具体地，全自动模式下，两轮换油之间具有等待时间，该等待时间可以自定义时长，即第一预设时长。因为润滑油具有一定粘性，进而其流动具有一定的滞后性，所以该等待时间可以保证润滑油流动到位，使油路系统在再次启动前趋于平稳。

S400：经过预设轮数的换油后，停止所有油泵并输出换油完毕信号；

具体地，一轮换油及排油油泵与注油油泵交替运行一次，一轮换油之后，齿轮箱中原有的润滑油被排出并注入新油。根据实际情况，可以预设换油的轮数，例如如果齿轮箱连续运行时间较长，其内部存储环境较差，则需要先进行多轮换油来进行清洗，清洗后再进行最后一轮换油来最终进行补油；如果齿轮箱连续运行时间较短，其内部存储环境较好，则可以只进行一轮换油，即在排空齿轮箱后直接补充润滑油并输出换油完毕信号。

S410：在输出换油完毕信号时，记录本次换油过程的单次注油量与单次注油时长并累计一次换油次数；

S420：根据本次换油过程的单次注油量、单次注油时长以及历史数据，计算出截至当前时刻的总注油量与总注油时长；

具体地，单次注油量与单次注油时长指的是一次换油过程中，全部轮数的换油过程的总的注油量与注油时长，记录该数据并结合历史数据计算出总注油量与总注油时长，可以反应齿轮箱的运行时长以及换油情况。同时，每次换油完毕时记录一次换油次数，累计记录的换油次数也可以反应齿轮箱的运行时长以及换油情况，换油次数结合总注油量与总注油时长可以为操作人员提供齿轮箱是否需要检修维护的参考。

实施例2

本实施例主要阐述本发明的换油控制方法在半自动模式下的控制原理，部分相同的内容参考实施例1的记载，本实施例不在赘述，本实施例提出了一种风电齿轮箱换油控制方法，包括：

S100：确定换油的控制模式，换油的控制模式包括手动模式、半自动模式以及全自动模式；

S101：确定换油的控制模式为半自动模式；

S200：根据半自动模式，屏蔽油泵的手动控制指令，控制输油三通阀处于排油导通状态，输出启动指令以启动排油油泵，之后在满足第一预设条件时停止排油油泵；

其中，第一预设条件为预设控制条件中的一种，预设控制条件包括油泵运行时长满足预设运行时长、输油量满足预设油量以及输油流量不高于预设阈值；

S300：在排油油泵停止后，控制输油三通阀处于注油导通状态，输出启动指令以启动注油油泵，之后在满足第二预设条件时停止注油油泵，完成一轮换油；

S310：完成一轮换油后，输出换油完成信号以提醒操作人员并同时暂停换油过程，持续获取继续下一轮换油的控制指令；

S320：在获取到继续下一轮换油的控制指令时，重复步骤200与步骤S300以完成下一轮换油，直至经过预设轮数的换油；

S330：在获取到终止换油的控制指令时，记录当前已进行的换油轮数并终止换油过程，同时直接输出换油完毕信号；

具体地，半自动模式下，一轮换油的排油与注油过程连续进行，但两轮换油之间具有暂停步骤，需要操作人员输入继续指令来启动下一轮换油，这样做的目的是操作人员可以利用暂停的时间来确认换油的过程有没有出现问题，例如泄露、堵塞、油量不足等问题，以便及时排除相应问题。

此外，如果半自动模式下在两轮换油之间的暂停步骤中一直未能获取到继续指令，则在经过预设等待时长后，记录当前已进行的换油轮数并终止换油过程。

S400：经过预设轮数的换油后，停止所有油泵并输出换油完毕信号；

S401：在输出换油完毕信号时，记录本次换油过程的单次注油量与单次注油时长并累计一次换油次数；

S402：根据本次换油过程的单次注油量、单次注油时长以及历史数据，计算出截至当前时刻的总注油量与总注油时长。

实施例3

本实施例主要阐述本发明的换油控制方法在手动模式下的控制原理，部分相同的内容参考前述实施例的记载，本实施例不在赘述，本实施例提出了一种风电齿轮箱换油控制方法，包括：

S100：确定换油的控制模式，换油的控制模式包括手动模式、半自动模式以及全自动模式；

S101：确定换油的控制模式为手动模式；

S200：根据手动模式，获取针对油泵的手动控制指令，根据手动控制指令所控制启动的排油油泵，判断输油三通阀的导通状态是否与排油油泵相匹配；

S201：若输油三通阀的导通状态与排油油泵不匹配，则输出提醒信号以提醒切换输油三通阀的导通状态；

S202：若输油三通阀的导通状态与排油油泵匹配，则输出启动指令以启动排油油泵；

S203：启动排油油泵之后，在满足第一预设条件时停止排油油泵；

具体地，第一预设条件为预设控制条件中的一种，预设控制条件包括油泵运行时长满足预设运行时长、输油量满足预设油量以及输油流量不高于预设阈值。第一预设条件优选为输油流量不高于预设阈值。

S300：获取针对油泵的手动控制指令，根据手动控制指令所控制启动的注油油泵，判断输油三通阀的导通状态是否与注油油泵相匹配；

S301：若输油三通阀的导通状态与注油油泵不匹配，则输出提醒信号以提醒切换输油三通阀的导通状态；

S302：若输油三通阀的导通状态与注油油泵匹配，则输出启动指令以启动注油油泵；

S303：启动注油油泵之后，在满足第二预设条件时停止注油油泵，完成一轮换油；

具体地，第二预设条件为预设控制条件中的一种，预设控制条件包括油泵运行时长满足预设运行时长、输油量满足预设油量以及输油流量不高于预设阈值。第二预设条件优选为输油量满足预设油量。

S400：经过预设轮数的换油后，停止所有所述油泵并输出换油完毕信号。

S401：在输出换油完毕信号时，记录本次换油过程的单次注油量与单次注油时长并累计一次换油次数；

S402：根据本次换油过程的单次注油量、单次注油时长以及历史数据，计算出截至当前时刻的总注油量与总注油时长。

实施例4

本实施例主要阐述本发明对应换油控制方法的换油装置，本实施例提出了一种风电齿轮箱换油装置，包括：

排油组件2，其包括排油油泵以及连接排油油泵输出端的旧油桶；

注油组件3，其包括注油油泵以及连接注油油泵输入端的新油桶；

三通阀4，其同时连接排油油泵输入端的排油管路与注油油泵输出端的注油管路；

其中，排油管路与注油管路上均设置有压力传感器与流量传感器。

具体地，参考附图图2与图3，排油油泵的输出端与注油油泵的输入端分别通过管路连接旧油桶与新油桶，旧油桶容纳废油，新油桶容纳新油。排油油泵的输入端与注油油泵的输出端分别通过管路连接同一个三通阀4，三通阀4通过管路连接齿轮箱。

排油油泵输入端的排油管路与注油油泵输出端的注油管路上均设置有压力传感器与流量传感器，压力传感器与流量传感器电连接PLC控制器，PLC控制器分别电连接排油油泵与注油油泵。

此外，换油装置还包括箱体1，排油组件2、注油组件3以及三通阀4与PLC控制器整合在箱体1中，并在箱体1上形成三个接口，包括排油输出端21、注油输入端31以及同时作为排油输入端与注油输出端的三通阀4处的接口，用于连接相应的管路。同时箱体1上还有具有电源接口，用于连接电源来向装置供电。除此之外，箱体1上还设置有电连接PLC控制器的显示屏11，用于实时显示换油装置的运行、控制等参数信息。

将装置整合于箱体1中便于风电场现场搬运使用，箱体1上还具有搬运提手，其接线简单，绝缘可靠，重量适中，便于移动携带；并且装置的各个部件独立于外界环境，其运行保证不受外界因素的干扰。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种风电齿轮箱换油控制方法，其特征在于，包括：

确定换油的控制模式；

根据所述控制模式，输出启动指令以启动排油油泵，之后在满足第一预设条件时停止所述排油油泵；

在所述排油油泵停止后输出启动指令以启动注油油泵，之后在满足第二预设条件时停止所述注油油泵，完成一轮换油；

经过预设轮数的换油后，停止所有所述油泵并输出换油完毕信号。

2.根据权利要求1所述的风电齿轮箱换油控制方法，其特征在于，所述换油的控制模式包括手动模式、半自动模式以及全自动模式。

3.根据权利要求2所述的风电齿轮箱换油控制方法，其特征在于，对于所述手动模式，所述控制方法还包括：

获取针对所述油泵的手动控制指令；

根据所述手动控制指令，输出启动指令以启动相应的所述排油油泵或所述注油油泵。

4.根据权利要求2所述的风电齿轮箱换油控制方法，其特征在于，对于所述半自动模式，所述控制方法还包括：

屏蔽所述油泵的手动控制指令并自动控制相应的所述油泵完成一轮换油，之后输出换油完成信号并持续获取控制指令；

根据所述控制指令，继续下一轮换油或终止换油，终止换油时输出换油完毕信号。

5.根据权利要求2所述的风电齿轮箱换油控制方法，其特征在于，对于所述全自动模式，所述控制方法还包括：

屏蔽所述油泵的手动控制指令并自动控制相应的所述油泵完成一轮换油，之后保持所有的所述油泵处于停止状态并等待第一预设时长；

经过所述第一预设时长后，继续下一轮换油。

6.根据权利要求1至5任一项所述的风电齿轮箱换油控制方法，其特征在于，还包括：

在启动相应的所述油泵之前，控制输油三通阀处于相应的导通状态，并在经过第二预设时长之后启动相应的所述油泵；

其中，所述排油油泵与所述注油油泵分别对应所述输油三通阀的排油导通状态与注油导通状态。

7.根据权利要求1至5任一项所述的风电齿轮箱换油控制方法，其特征在于，还包括：

在输出换油完毕信号时，记录本次换油过程的单次注油量与单次注油时长并累计一次换油次数；

根据本次换油过程的所述单次注油量、单次注油时长以及历史数据，计算出截至当前时刻的总注油量与总注油时长；

在所述总注油量、总注油时长和/或换油次数满足第三预设条件时，输出检修维护信号。

8.根据权利要求1至5任一项所述的风电齿轮箱换油控制方法，其特征在于，所述第一预设条件与所述第二预设条件为预设控制条件中的一种，所述预设控制条件包括油泵运行时长满足预设运行时长、输油量满足预设油量以及输油流量不高于预设阈值。

9.根据权利要求1所述的风电齿轮箱换油控制方法，其特征在于，还包括：

输出所述启动指令后，持续获取故障反馈信号；

在获取到故障反馈信号时，输出报警信号，保持所述油泵处于停止状态并屏蔽针对所述油泵的手动控制指令；

其中，故障反馈信号包括在输出所述启动指令并经过第三预设时长后未收到所述油泵运行状态反馈时发出的油泵故障信号，以及在输出所述启动指令后输油管路压力大于预设压力阈值时发出的油路故障信号。

10.一种应用如权利要求1至9任一项所述的换油控制方法的风电齿轮箱换油装置，其特征在于，包括：

排油组件，其包括排油油泵以及连接所述排油油泵输出端的旧油桶；

注油组件，其包括注油油泵以及连接所述注油油泵输入端的新油桶；

三通阀，其同时连接所述排油油泵输入端的排油管路与所述注油油泵输出端的注油管路；

其中，所述排油管路与所述注油管路上均设置有压力传感器与流量传感器。

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