CN116232176B - 一种风电齿轮箱、发电机水冷智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风电齿轮箱、发电机水冷智能控制系统，涉及风电水冷智能控制技术领域，包括循环水泵模块、冷却模块、流量分配模块、数据采集模块以及控制模块，所述循环水泵模块用于维持水冷系统的运行，所述冷却模块用于冷却水冷系统的水溶液，所述流量分配模块用于控制水冷系统的运行模式，本发明用于解决现有风电水冷智能控制系统在运行时具有较大资源浪费的问题，同时可以解决温度过低导致系统溢流的问题，提高了水冷智能控制系统的智能性、节能性以及安全性。

Description

一种风电齿轮箱、发电机水冷智能控制系统

技术领域

本发明涉及风电水冷智能控制技术领域，尤其涉及一种风电齿轮箱、发电机水冷智能控制技术。

背景技术

水冷智能控制是一种通过智能控制系统来管理水冷系统的技术。水冷系统是一种用水溶液来对各种需要降温处理的设备进行降温的系统，通过智能控制系统，可以实现对水冷系统的温度、水流量、压力等参数进行实时监测和调整，以达到更加高效、稳定和安全的冷却效果。

现有的水冷智能控制系统中，尤其是风力发电机设备中齿轮箱以及发电机中的水冷智能控制系统中，齿轮箱和发电机的水冷系统是单独的，水冷系统分别按照齿轮箱和发电机额定运行时需要的冷却功率进行设计及生产，但在实际应用过程中，齿轮箱以及发电机的实际运行功率会有很大的偏差，导致水冷系统在运行过程中存在较大的资源浪费以及无法在齿轮箱和发电机超负荷运转时对其进行有效的降温，且发电机在应用过程中温度相较于齿轮箱的油温更高，更容易出现异常高温的现象，现有的水冷智能控制系统难以在发电机出现异常高温时对其进行紧急降温；并且齿轮箱的水冷系统在冬天气温低时，容易造成通过油水换热器的润滑油温度过低，导致系统溢流，齿轮箱得不到有效的降温及润滑。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种风电齿轮箱、发电机水冷智能控制系统，能够对齿轮箱内油温以及发电机温度进行实时监测，通过对齿轮箱内油温以及发电机温度进行实时分析，对水冷系统的工作模式以及工作功率进行实时调整，同时在温度过低时对水溶液进行加热，以解决现有风电水冷智能控制系统在运行时具有较大资源浪费以及环境温度过低导致系统溢流的问题。

为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：一种风电齿轮箱、发电机水冷智能控制系统，包括循环水泵模块、冷却模块、流量分配模块、数据采集模块以及控制模块，所述循环水泵模块、冷却模块以及流量分配模块数据连接形成闭式回路；所述循环水泵模块、冷却模块、流量分配模块、数据采集模块分别与控制模块数据连接；所述控制模块与风力发电机中控数据连接；

所述循环水泵模块包括水泵单元、储能单元、排气单元以及加热单元，所述水泵单元用于对水溶液进行加压以及输送；所述储能单元用于压缩或释放油液管道内部的气体；所述排气单元用于排出系统内的气体或从外界吸收气体进入系统内；所述加热单元用于对水溶液进行加热处理；

所述冷却模块包括冷却单元，所述冷却单元用于对齿轮箱以及发电机中水冷系统的水溶液进行降温处理；

所述流量分配模块包括流量分配单元，所述流量分配单元用于控制水冷系统的串联模式、并联模式、串并联模式以及特高温模式的转换，所述串联模式设置为水冷系统先冷却发电机，后冷却齿轮箱；所述并联模式设置为水冷系统同时冷却发电机以及齿轮箱；所述串并联模式设置为基于串联模式，水冷系统对发电机单独开放一条并联水冷线路；所述特高温模式设置为基于并联模式，水冷系统对发电机单独开放一条并联水冷线路；

所述数据采集模块包括齿轮箱数据采集单元、发电机数据采集单元以及水冷数据采集单元，所述齿轮箱数据采集单元用于采集齿轮箱内水溶液的温度、油液的温度以及油液管道内部的压力；所述发电机数据采集单元用于采集发电机的温度；所述水冷数据采集单元用于采集水冷系统中水冷管道入口处水溶液的温度以及水冷管道出口处水溶液的温度；

所述控制模块包括中控信号分析单元、水冷系统分析单元以及溢流分析单元，所述中控信号分析单元用于分析风力发电机中控传递的信号，根据信号内容控制水冷系统的启动或关闭；

所述水冷系统分析单元用于分析水溶液的温度、流量以及水溶液内部的压力，得到水泵电机组启动的数量、风冷却器启动的数量以及水冷系统的运行模式，同时发送控制信号到达循环水泵模块以及流量分配模块；

所述溢流分析单元用于分析油水换热器中水溶液的温度，判断是否需要对水溶液进行升温处理；所述溢流分析单元还用于分析油液管道内部的压力，判断是否需要控制储能单元对油液管道内的压力进行储藏或释放。

进一步地，所述水泵单元包括水泵电机组，所述水泵电机组通过将电机内的电能转换为机械能并传递给水溶液，水溶液的能量增加使得水溶液能够在管道内部进行流动。

进一步地，所述储能单元包括蓄能器，所述蓄能器用于接收溢流分析单元的控制信号并对油液管道内部的气体进行对应的压缩或释放处理。

进一步地，所述排气单元包括自动排气阀，所述自动排气阀用于控制水溶液管道内部的气体压力，当气体压力大于系统压力时，自动排气阀将会打开排气口进行排气，当水冷系统中产生负压时，自动排气阀将会打开排气口引入外界空气。

进一步地，所述冷却单元包括风冷却器，所述风冷却器通过空气作为热交换的介质，将水溶液的热量通过空气带走，从而对水溶液进行降温。

进一步地，所述流量分配单元包括电动三通阀以及流量控制器，所述电动三通阀通过控制两侧阀门的开关状态对水溶液的流动方向进行控制，达到控制水冷系统工作模式的目的；所述流量控制器用于接收水冷系统分析单元的控制信号，当接收到第一运行模式信号时，流量控制器将控制水冷系统实现串联模式；当接收到第二运行模式信号时，流量控制器将控制水冷系统实现串并联模式；当接收到第三运行模式信号时，流量控制器将控制水冷系统实现并联模式；当接收到第四运行模式信号时，流量控制器将控制水冷系统实现特高温模式。

进一步地，所述齿轮箱数据采集单元包括温度传感器以及压力传感器；所述发电机数据采集单元以及水冷数据采集单元均包括温度传感器；所述温度传感器用于获取检测目标的温度；所述压力传感器用于获取检测目标的压力。

进一步地，所述水冷系统分析单元分配有水冷系统分析策略，所述水冷系统分析策略包括：

获取齿轮箱内油液的温度以及发电机温度，分别标记为油温以及发电机温度；

将油温与第一温度阈值进行比对，同时将发电机温度与第二温度阈值进行比对，若油温小于等于第一温度阈值且发电机温度小于等于第二温度阈值，则输出第一运行模式信号；若油温小于等于第一温度阈值且发电机温度大于第二温度阈值，则输出第二运行模式信号；若油温大于第一温度阈值，则忽略发电机温度与第二温度阈值的比对结果，直接输出第三运行模式信号；

输出第三运行模式信号后，将发电机温度与第三温度阈值进行比对，若发电机温度小于等于第三温度阈值，则保持输出第三运行模式信号；若发电机温度大于第三温度阈值，则改变第三运行模式信号为第四运行模式信号；

基于油温以及发电机温度，通过水冷流量算法计算对应温度状态下水溶液的流量；

所述水冷流量算法配置为：

；其中，Q为水冷管道入口处的水流量，CT为油温，FT为发电机温度，Cp为水溶液的比热容，ρ为水溶液的密度，K1为第一权重值，K2为第二权重值，α为预设油温系数，β为预设发电机温度系数；

将计算结果标记为需求流量，通过水泵需求算法对需求流量进行计算，得到所需水泵电机组运行的数量；

所述水泵需求算法配置为：

；其中，S为所需水泵电机启动的数量，Q为水冷管道入口处的水流量，L为单独启动一台水泵电机时水冷管道入口处的水流量；

获取冷却室水溶液的温度，通过冷却需求算法计算得到水溶液冷却所需要的风冷却器的数量，标记为需求风冷；

所述冷却需求算法配置为：

；其中，R为所需风冷却器启动的数量，h为空气的换热系数，GT为水冷管道出口处水溶液的温度，PT为预设水溶液温度值，X为预设一台风冷却器的散热量，A1为第一转换值。

进一步地，所述溢流分析单元配置有溢流分析策略，所述溢流分析策略包括：

获取油水换热器中水溶液的温度，标记为冷却器水温；

将冷却器水温与低温预警阈值进行比对，若冷却器水温小于低温预警阈值，则输出加热信号；若冷却器水温大于等于低温预警阈值，则输出无风险信号；

获取油液管道内部的压力，标记为油液压力；

将油液压力与第一压力阈值进行比对，若油液压力小于等于第一压力阈值，则输出压力正常信号；若油液压力大于第一压力阈值，则控制蓄能器对油液管道内部的空气进行压缩储藏。

进一步地，所述中控信号分析单元配置有信号分析策略，所述信号分析策略包括：

获取风力发电机中控传递的信号，当检测到风力发电机中控传递出启动信号时，将同步启动水冷系统；

当检测到风力发电机中控传递出关闭信号时，将对风力发电机进行关机保护处理，所述关机保护处理包括：

风力发电机关闭后，水冷系统保持运行，同时获取发电机温度以及齿轮箱内的油液温度，将发电机温度以及油液温度分别与第一保护阈值进行比对，若发电机温度以及油液温度均小于等于第一保护阈值，则水冷系统停止运行；若发电机温度或油液温度大于第一保护阈值，则水冷系统保持运行。

本发明的有益效果：本发明通过齿轮箱数据采集单元以及发电机数据采集单元对齿轮箱内油液的温度、发电机温度、水冷管道入口处水溶液的温度以及水冷管道出口处水溶液的温度的进行实时监测，通过水冷系统分析单元分析得到水泵电机、风冷却器启动的数量以及水冷系统的工作模式，以此解决水冷系统在工作过程中存在较大的资源浪费的问题以及无法对异常高温进行特定降温的问题，提高了水冷系统的工作效率并减少了水冷系统的资源浪费；

本发明通过获取油水换热器中水溶液的温度，对冷却器水温进行比对判断，当冷却器水温小于预设温度时，水冷系统将开启电加热器对油水换热器进行加热处理，防止润滑油温度过低凝固导致系统溢流；同时对油液管道内部的压力进行实时监测，在压力过高时通过蓄能器对油液管道内的空气进行压缩或在压力过低时通过蓄能器释放压缩的空气，以此保持油液管道内的压力平衡，防止系统出现溢流现象，提高了水冷系统在运行时的安全性；

本发明通过对风力发电机中控信号进行接收并分析，接收到启动信号时同步开启水冷智能控制系统，但接收到关闭信号时，水冷系统将保持运行，直到齿轮箱内油温以及发电机温度下降到正常水平后再关闭水冷智能控制系统，以此防止系统关闭后齿轮箱内油液以及发电机的余温对系统造成损坏，提高了水冷系统保护风力发电机系统的全面性，同时提高了风力发电机系统结束运行后系统的安全性。

本发明附加方面的优点将在下面的具体实施方式的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的系统的原理框图；

图2为本发明的各功能模块的连接示意图。

图中：1、水泵电机组；2、风冷却器；3、齿轮箱；31、油水换热器；311、蓄能器；4、发电机；5、冷却室；6、自动排气阀；7、水冷管道；8、第一阀门；9、第二阀门；10、第三阀门；11、第四阀门；12、第五阀门。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1所示，本发明提供一种风电齿轮箱、发电机水冷智能控制系统，能够对齿轮箱内油温以及发电机温度进行实时监测，通过对齿轮箱内油温以及发电机温度进行实时分析，对水冷系统的工作模式以及工作功率进行实时调整，同时在环境温度过低时对水溶液进行加热，以解决现有水冷智能控制系统在运行时具有较大资源浪费以及环境温度过低导致系统溢流的问题。

水冷智能控制系统各模块的组成以及连接由图2所示；

具体地，水冷智能控制系统包括循环水泵模块、冷却模块、流量分配模块、数据采集模块、控制模块，循环水泵模块、冷却模块以及流量分配模块数据连接形成闭式回路；循环水泵模块、冷却模块、流量分配模块、数据采集模块分别与控制模块数据连接；控制模块与风力发电机中控数据连接；

循环水泵模块包括水泵单元、储能单元、排气单元以及加热单元，水泵单元包括水泵电机组1，水泵电机组1通过将电机内的电能转换为机械能并传递给水溶液，水溶液的能量增加使得水溶液能够在管道内部进行流动；

具体应用中，水泵电机组1由多台独立运行的水泵电机构成，通过控制模块控制水泵电机运行的数量。

储能单元包括蓄能器311，蓄能器311用于接收溢流分析单元的控制信号并对油液管道内部的气体进行对应的压缩或释放处理；

具体应用中，蓄能器311采用现有技术中的蓄能器。

排气单元包括自动排气阀6，自动排气阀6用于控制水冷管道7内部的气体压力，当气体压力大于系统压力时，自动排气阀6将会打开排气口进行排气，当水冷系统中产生负压时，自动排气阀6将会打开排气口引入外界空气；

具体应用中，当系统中有气体溢出时，气体会顺着管道向上爬，最终聚集在系统的最高点，而自动排气阀6一般都安装在系统最高点；气体进入自动排气阀6阀腔聚集在排气阀的上部，随着阀内气体的增多，压力上升，当气体压力大于系统压力时，气体会使腔内水面下降，浮筒随水位一起下降，打开排气口；气体排尽后，水位上升，浮筒也随之上升，关闭排气口。同样的道理，当系统中产生负压，阀腔中水面下降，排气口打开，由于此时外界大气压力比系统压力大，所以大气会通过排气口进入系统，防止负压的危害。

冷却单元包括风冷却器2，风冷却器2通过空气作为热交换的介质，将水溶液的热量通过空气带走，从而对水溶液进行降温；

具体应用中，风冷却器2采用市面上常用的风冷却器，多台风冷却器2采用独立控制的方式与控制模块连接。

流量分配单元包括电动三通阀以及流量控制器，电动三通阀通过控制两侧阀门的开关状态对水溶液的流动方向进行控制，达到控制水冷系统工作模式的目的；流量控制器用于接收水冷系统分析单元的控制信号，当接收到第一运行模式信号时，流量控制器将控制水冷系统实现串联模式；当接收到第二运行模式信号时，流量控制器将控制水冷系统实现串并联模式；当接收到第三运行模式信号时，流量控制器将控制水冷系统实现并联模式；当接收到第四运行模式信号时，流量控制器将控制水冷系统实现特高温模式；

具体应用时，在水冷智能控制系统中设置5个电动三通阀，分别为第一阀门8、第二阀门9、第三阀门10、第四阀门11以及第五阀门12，串联模式时，第一阀门8关闭通向发电机4的阀门，打开通向第二阀门9的阀门；第二阀门9关闭通向齿轮箱3的阀门，打开通向发电机4的阀门；第三阀门10关闭通向第四阀门11的阀门，打开通向齿轮箱3的阀门；第四阀门11全部关闭；第五阀门12关闭通向第四阀门11的阀门，打开通向齿轮箱3的阀门；

串并联模式时，在串联模式的基础上，打开第一阀门8通向发电机4的阀门、第四阀门11通向第五阀门12的阀门、第四阀门11通向第三阀门10的阀门以及第五阀门12通向第四阀门11的阀门；

并联模式时，第一阀门8关闭通向发电机4的阀门，打开通向第二阀门9的阀门；第二阀门9保持全开；第三阀门10关闭通向齿轮箱3的阀门，打开通向第四阀门11的阀门；第四阀门11关闭通向第三阀门10的阀门，打开通向第五阀门12的阀门；第五阀门12保持全开；

特高温模式时，在并联模式的基础上，打开第一阀门8通向发电机4的阀门、第四阀门11通向第三阀门10的阀门。

齿轮箱数据采集单元包括温度传感器以及压力传感器；发电机数据采集单元以及水冷数据采集单元均包括温度传感器；温度传感器用于获取检测目标的温度；压力传感器用于获取检测目标的压力；

具体应用中，在齿轮箱3内的油水换热器31中水溶液的区域设置温度传感器，在油液的区域设置温度传感器以及压力传感器；在发电机4内电枢装置处设置温度传感器；在水冷系统中冷却室5的水溶液入口处和水溶液出口处设置温度传感器。

控制模块包括中控信号分析单元、水冷系统分析单元以及溢流分析单元；

水冷系统分析单元分配有水冷系统分析策略，由于现有的水冷智能控制系统中，水冷系统的运行基本都是按照设备额定功率进行设计的，在使用过程中会存在资源浪费现象以及在特殊情况下无法对设备进行有效降温，而通过分析降温的需求对水泵电机组1以及风冷却器2进行控制，达到资源合理利用以及对特殊情况进行应急处理的目的；

水冷系统分析策略包括：

获取齿轮箱3内油液的温度以及发电机4的温度，分别标记为油温以及发电机温度；

将油温与第一温度阈值进行比对，同时将发电机温度与第二温度阈值进行比对，若油温小于等于第一温度阈值且发电机温度小于等于第二温度阈值，则输出第一运行模式信号；若油温小于等于第一温度阈值且发电机温度大于第二温度阈值，则输出第二运行模式信号；若油温大于第一温度阈值，则忽略发电机温度与第二温度阈值的比对结果，直接输出第三运行模式信号；

输出第三运行模式信号后，将发电机温度与第三温度阈值进行比对，若发电机温度小于等于第三温度阈值，则保持输出第三运行模式信号；若发电机温度大于第三温度阈值，则改变第三运行模式信号为第四运行模式信号；

具体应用中，第一温度阈值设置为65℃，第二温度阈值设置为50℃，第三温度阈值设置为70℃；获取到油温为68℃，发电机温度为62℃；通过比对得到油温大于第一温度阈值，则输出第三运行模式信号，同时通过比对得到发电机温度小于第三温度阈值，则保持输出第三运行模式信号；

基于油温以及发电机温度，通过水冷流量算法计算对应温度状态下水溶液的流量应为多少才能将热量带走达到降温效果；

水冷流量算法配置为：

；其中，Q为水冷管道7入口处的水流量，CT为油温，FT为发电机温度，Cp为水溶液的比热容，ρ为水溶液的密度，K1为第一权重值，K2为第二权重值，α为预设油温系数，β为预设发电机温度系数；

具体应用中，K1设置为0.4，K2设置为0.6，α设置为120，β设置为80，Cp为4.186J/(g·℃)，ρ为

；通过数据采集模块得到油温CT为68℃，发电机温度FT为62℃，计算得到水冷管道7入口处水流量Q为1.49L/min，计算结果保留两位小数；

将计算结果标记为需求流量，通过水泵需求算法对需求流量进行计算，得到所需水泵电机运行的数量；

水泵需求算法配置为：

；其中，S为所需水泵电机启动的数量，Q为水冷管道7入口处的水流量，L为单独启动一台水泵电机时水冷管道7入口处的水流量；

具体应用中，计算得到水冷管道7入口处的水流量Q为1.49L/min，单独启动一台水泵电机时水冷管道7入口处的水流量L为预设值，设置为0.5L/min，则计算得到所需水泵电机启动的数量S为3台，含小数的计算结果直接进一保留整数；

获取冷却室5内水溶液的温度，通过冷却需求算法计算得到水溶液冷却所需要的风冷却器2的数量，标记为需求风冷；

冷却需求算法配置为：

；其中，R为所需风冷却器2启动的数量，h为空气的换热系数，GT为水冷管道7出口处水溶液的温度，PT为预设水溶液温度值，X为预设一台风冷却器2的散热量，A1为第一转换值；

具体应用中，A1设置为50，空气的换热系数h为18 W/(㎡×℃)，一台风冷却器2的散热量X为2000W，水冷数据采集单元获取到水冷管道7出口处水溶液的温度GT为32℃，预设水溶液温度值PT为26℃；计算得到所需风冷却器2启动的数量R为3台，计算结果有小数时整数进一并保留一位小数。

溢流分析单元配置有溢流分析策略，齿轮箱3的水冷系统在冬天气温低时，容易造成通过油水换热器31的润滑油温度过低，导致系统溢流，齿轮箱3得不到有效的降温及润滑；而油管内的压力过高也会导致系统溢流，通过对油水换热器31中水溶液温度以及油管内压力进行监测分析，及时对水冷系统进行加热或空气压缩释放，可以避免水冷系统出现溢流现象，提高了系统的寿命并防止了溢流现象出现导致资源浪费；

溢流分析策略包括：

获取到油水换热器31中水溶液的温度为15℃，标记为冷却器水温；

将冷却器水温与低温预警阈值进行比对，其中，低温预警阈值设置为18℃，通过比对得到冷却器水温小于低温预警阈值，则输出加热信号；

电加热器接收到加热信号后开始对油水换热器31中水溶液进行加热处理，直到温度达到预设水溶液温度值；

获取到油液管道内部的压力为0.4MPa，标记为油液压力；

将油液压力与第一压力阈值进行比对，其中，第一压力阈值设置为0.5Mpa，通过比对得到油液压力小于第一压力阈值，则输出压力正常信号。

中控信号分析单元配置有信号分析策略，由于齿轮箱3以及发电机4在停止工作后，内部的温度依旧需要冷却，否则会有损坏的风险，通过对中控信号的分析，控制水冷系统的停止时间，可以有效的保护装置，防止装置停止后被内部余温烧坏，提高了装置的寿命以及系统使用的安全性；

信号分析策略包括：

获取风力发电机中控传递的信号，检测到风力发电机中控传递出的信号为关闭信号；

风力发电机关闭后，水冷系统保持运行，获取到发电机4温度为48℃，获取到齿轮箱3内的油液温度为45℃，将发电机温度以及油液温度分别与第一保护阈值进行比对，第一保护阈值设置为40℃；

通过比对得到发电机温度以及油液温度均大于第一保护阈值，则水冷系统保持运行。

工作原理：首先通过齿轮箱数据采集单元采集齿轮箱内油水换热器31内油液的温度，同时通过发电机数据采集单元采集发电机温度，通过水冷系统分析单元分析采集到的温度数据，得到所需水泵电机开启的数量；

通过水冷数据采集单元采集水冷系统水溶液的管道入口以及管道出口处水溶液的温度，通过水冷系统分析单元分析水溶液的温度与风冷却器的散热量，得到水冷系统的风冷却器开启的数量；

通过自动排气阀自动控制水溶液管道内的压力平衡，当系统中有气体溢出时，气体会顺着管道向上爬，最终聚集在系统的最高点，而自动排气阀一般都安装在系统最高点，当气体进入自动排气阀阀腔聚集在排气阀的上部，随着阀内气体的增多，压力上升，当气体压力大于系统压力时，气体会使腔内水面下降，浮筒随水位一起下降，打开排气口；气体排尽后，水位上升，浮筒也随之上升，关闭排气口。同样的道理，当系统中产生负压，阀腔中水面下降，排气口打开，由于此时外界大气压力比系统压力大，所以大气会通过排气口进入系统，防止负压的危害；

通过齿轮箱数据采集单元采集油水换热器31内油液管道内的压力，通过溢流分析单元分析管道内压力是否会导致溢流现象，再通过蓄能器对油液管道内的空气进行压缩或释放，控制油液管道内的压力平衡，防止压力过高出现溢流；

通过齿轮箱数据采集单元采集油水换热器31内水溶液的温度，通过溢流分析单元分析水溶液的温度是否过低，当水溶液温度过低时，开启水冷系统内的电加热器对油水换热器31内的水溶液进行降温处理，防止水溶液温度过低导致油液温度过低，进一步导致出现溢流现象；

通过中控信号分析单元捕获风力发电机中控发送的控制信号，当接收到开启信号时，水冷系统同步开始运行，当接收到关闭信号时，水冷系统保持运行，同时对油温以及发电机温度进行实时监测，当温度低于一定值时，此时油温以及发电机温度的余温难以对设备产生危害，则关闭水冷系统。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（Static RandomAccess Memory，简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（ErasableProgrammable Red Only Memory，简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Red-Only Memory，简称PROM），只读存储器（Read-OnlyMemory，简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令模块的制造品，该指令模块实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种风电齿轮箱、发电机水冷智能控制系统，其特征在于，包括循环水泵模块、冷却模块、流量分配模块、数据采集模块以及控制模块，所述循环水泵模块、冷却模块以及流量分配模块数据连接形成闭式回路；所述循环水泵模块、冷却模块、流量分配模块、数据采集模块分别与控制模块数据连接；所述控制模块与风力发电机中控数据连接；

所述循环水泵模块包括水泵单元、储能单元、排气单元以及加热单元，所述水泵单元用于对水溶液进行加压以及输送；所述储能单元用于压缩或释放油液管道内部的气体；所述排气单元用于排出系统内的气体或从外界吸收气体进入系统内；所述加热单元用于对水溶液进行加热处理；

所述冷却模块包括冷却单元，所述冷却单元用于对齿轮箱以及发电机中水冷系统的水溶液进行降温处理；

所述流量分配模块包括流量分配单元，所述流量分配单元用于控制水冷系统的串联模式、并联模式、串并联模式以及特高温模式的转换，所述串联模式设置为水冷系统先冷却发电机，后冷却齿轮箱；所述并联模式设置为水冷系统同时冷却发电机以及齿轮箱；所述串并联模式设置为基于串联模式，水冷系统对发电机单独开放一条并联水冷线路；所述特高温模式设置为基于并联模式，水冷系统对发电机单独开放一条并联水冷线路；

所述数据采集模块包括齿轮箱数据采集单元、发电机数据采集单元以及水冷数据采集单元，所述齿轮箱数据采集单元用于采集齿轮箱内水溶液的温度、油液的温度以及油液管道内部的压力；所述发电机数据采集单元用于采集发电机的温度；所述水冷数据采集单元用于采集水冷系统中水冷管道入口处水溶液的温度以及水冷管道出口处水溶液的温度；

所述控制模块包括中控信号分析单元、水冷系统分析单元以及溢流分析单元，所述中控信号分析单元用于分析风力发电机中控传递的信号，根据信号内容控制水冷系统的启动或关闭；

所述水冷系统分析单元用于分析水溶液的温度、流量以及水溶液内部的压力，得到水泵电机组启动的数量、风冷却器启动的数量以及水冷系统的运行模式，同时发送控制信号到达循环水泵模块以及流量分配模块；

所述溢流分析单元用于分析油水换热器中水溶液的温度，判断是否需要对水溶液进行升温处理；所述溢流分析单元还用于分析油液管道内部的压力，判断是否需要控制储能单元对油液管道内的压力进行储藏或释放；

所述流量分配单元包括电动三通阀以及流量控制器，所述电动三通阀通过控制两侧阀门的开关状态对水溶液的流动方向进行控制，达到控制水冷系统工作模式的目的；所述流量控制器用于接收水冷系统分析单元的控制信号，当接收到第一运行模式信号时，流量控制器将控制水冷系统实现串联模式；当接收到第二运行模式信号时，流量控制器将控制水冷系统实现串并联模式；当接收到第三运行模式信号时，流量控制器将控制水冷系统实现并联模式；当接收到第四运行模式信号时，流量控制器将控制水冷系统实现特高温模式；

所述齿轮箱数据采集单元包括温度传感器以及压力传感器；所述发电机数据采集单元以及水冷数据采集单元均包括温度传感器；所述温度传感器用于获取检测目标的温度；所述压力传感器用于获取检测目标的压力；

所述水冷系统分析单元分配有水冷系统分析策略，所述水冷系统分析策略包括：

获取齿轮箱内油液的温度以及发电机温度，分别标记为油温以及发电机温度；

将油温与第一温度阈值进行比对，同时将发电机温度与第二温度阈值进行比对，若油温小于等于第一温度阈值且发电机温度小于等于第二温度阈值，则输出第一运行模式信号；若油温小于等于第一温度阈值且发电机温度大于第二温度阈值，则输出第二运行模式信号；若油温大于第一温度阈值，则忽略发电机温度与第二温度阈值的比对结果，直接输出第三运行模式信号；

输出第三运行模式信号后，将发电机温度与第三温度阈值进行比对，若发电机温度小于等于第三温度阈值，则保持输出第三运行模式信号；若发电机温度大于第三温度阈值，则改变第三运行模式信号为第四运行模式信号；

基于油温以及发电机温度，通过水冷流量算法计算对应温度状态下水溶液的流量；

所述水冷流量算法配置为：

；其中，Q为水冷管道入口处的水流量，CT为油温，FT为发电机温度，Cp为水溶液的比热容，ρ为水溶液的密度，K1为第一权重值，K2为第二权重值，α为预设油温系数，β为预设发电机温度系数；

将计算结果标记为需求流量，通过水泵需求算法对需求流量进行计算，得到所需水泵电机组运行的数量；

所述水泵需求算法配置为：

；其中，S为所需水泵电机启动的数量，Q为水冷管道入口处的水流量，L为单独启动一台水泵电机时水冷管道入口处的水流量；

获取冷却室水溶液的温度，通过冷却需求算法计算得到水溶液冷却所需要的风冷却器的数量，标记为需求风冷；

所述冷却需求算法配置为：

；其中，R为所需风冷却器启动的数量，h为空气的换热系数，GT为水冷管道出口处水溶液的温度，PT为预设水溶液温度值，X为预设一台风冷却器的散热量，A1为第一转换值。

2.根据权利要求1所述的一种风电齿轮箱、发电机水冷智能控制系统，其特征在于，所述水泵单元包括水泵电机组，所述水泵电机组通过将电机内的电能转换为机械能并传递给水溶液，水溶液的能量增加使得水溶液能够在管道内部进行流动。

3.根据权利要求2所述的一种风电齿轮箱、发电机水冷智能控制系统，其特征在于，所述储能单元包括蓄能器，所述蓄能器用于接收溢流分析单元的控制信号并对油液管道内部的气体进行对应的压缩或释放处理。

4.根据权利要求3所述的一种风电齿轮箱、发电机水冷智能控制系统，其特征在于，所述排气单元包括自动排气阀，所述自动排气阀用于控制水溶液管道内部的气体压力，当气体压力大于系统压力时，自动排气阀将会打开排气口进行排气，当水冷系统中产生负压时，自动排气阀将会打开排气口引入外界空气。

5.根据权利要求4所述的一种风电齿轮箱、发电机水冷智能控制系统，其特征在于，所述冷却单元包括风冷却器，所述风冷却器通过空气作为热交换的介质，将水溶液的热量通过空气带走，从而对水溶液进行降温。

6.根据权利要求5所述的一种风电齿轮箱、发电机水冷智能控制系统，其特征在于，所述溢流分析单元配置有溢流分析策略，所述溢流分析策略包括：

获取油水换热器中水溶液的温度，标记为冷却器水温；

将冷却器水温与低温预警阈值进行比对，若冷却器水温小于低温预警阈值，则输出加热信号；若冷却器水温大于等于低温预警阈值，则输出无风险信号；

获取油液管道内部的压力，标记为油液压力；

将油液压力与第一压力阈值进行比对，若油液压力小于等于第一压力阈值，则输出压力正常信号；若油液压力大于第一压力阈值，则控制蓄能器对油液管道内部的空气进行压缩储藏。

7.根据权利要求6所述的一种风电齿轮箱、发电机水冷智能控制系统，其特征在于，所述中控信号分析单元配置有信号分析策略，所述信号分析策略包括：

获取风力发电机中控传递的信号，当检测到风力发电机中控传递出启动信号时，将同步启动水冷系统；

当检测到风力发电机中控传递出关闭信号时，将对风力发电机进行关机保护处理，所述关机保护处理包括：

风力发电机关闭后，水冷系统保持运行，同时获取发电机温度以及齿轮箱内的油液温度，将发电机温度以及油液温度分别与第一保护阈值进行比对，若发电机温度以及油液温度均小于等于第一保护阈值，则水冷系统停止运行；若发电机温度或油液温度大于第一保护阈值，则水冷系统保持运行。

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