CN205038048U - 一种基于油品在线分析的风电机组齿轮箱状态监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风电机组齿轮箱状态监控领域，特别涉及一种基于油品在线分析的风电机组齿轮箱状态监控系统，其包括齿轮箱；与齿轮箱连接的润滑油循环系统；润滑油循环系统在齿轮箱入口侧通过第一管接头与油管相连，在齿轮箱出口侧通过第二管接头与油管相连；齿轮箱内部设有第一温度传感器和第一流体特性传感器；第一管接头上设有第一压力传感器和第二温度传感器；第二管接头上设有第二压力传感器和第二流体特性传感器；第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器连接主控制系统；第一流体特性传感器、第二流体特性传感器通讯主控制系统。采用本系统，无需机组停机，缩短工作周期，提高齿轮箱状态故障分析能力。

Description

一种基于油品在线分析的风电机组齿轮箱状态监控系统

技术领域

本实用新型涉及风电机组齿轮箱状态监控领域，特别涉及基于齿轮箱润滑油实时在线监测分析及齿轮箱运行状态的监控系统。

背景技术

齿轮箱是风力发电系统传动链的核心设备之一，其功能是将叶轮在风力作用下所产生的低转速动力通过齿轮副增速传递给发电机。齿轮箱齿轮和轴承在运转过程中承受着来自叶轮的巨大作用力矩和齿轮传动时的反作用力矩。为了保护齿轮在高强度负荷工作时不受损害，齿轮箱一般都设计有润滑油系统，通过润滑油为齿轮提供良好的润滑，同时通过润滑油的循环为齿轮散热，因此良好可靠的润滑油循环系统是齿轮箱正常运行的关键保障。

为了确保齿轮箱的安全可靠运行，齿轮箱都设计有监控系统，用来监控齿轮箱润滑状态和设备运行状况。现阶段，风电机组齿轮箱采取的监控方式是使用温度传感器监测轴承和润滑油温度，使用压力传感器监测齿轮箱入口处润滑油压力，通过对温度和压力数据的分析，作为齿轮箱运行状态和故障情况的简单判断依据。而对于润滑油质量的分析及齿轮箱齿面的检查仍然需要专业技术人员定期登机进行基于时间的维护计划(TBM)，先对齿轮箱齿轮进行内窥检查，然后采集齿轮箱润滑油样本，送入实验室进行分析，整个过程工作周期长，工作量巨大，工作效率不高，需要对风电机组长时间停机，降低了风电机组的可利用率，导致整个风场经济效益下降。

实用新型内容

为了解决背景技术中齿轮箱状态监控、检查和维护过程中的诸多不足和缺陷，本实用新型目的是提供一种基于油品在线分析的齿轮箱状态监控系统。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现。

一种基于油品在线分析的风电机组齿轮箱状态监控系统，包括齿轮箱；与齿轮箱连接的润滑油循环系统；所述润滑油循环系统包括油管，以及安装在所述油管上的主循环泵和冷却器；所述润滑油循环系统在齿轮箱入口侧通过第一管接头与油管相连，在齿轮箱出口侧通过第二管接头与油管相连；

还包括主控制系统；以及与主控制系统通讯的远程监控系统；所述齿轮箱内部设有第一温度传感器和第一流体特性传感器；所述第一管接头上设有第一压力传感器和第二温度传感器；所述第二管接头上设有第二压力传感器和第二流体特性传感器；所述第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器分别与主控制系统连接；所述第一流体特性传感器、第二流体特性传感器分别与主控制系统通讯。

作为优选地，所述第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器分别通过线缆与主控制系统的输入模块连接。

作为优选地，所述第一流体特性传感器、第二流体特性传感器分别通过CAN总线与主控制系统通讯。

作为优选地，所述主循环泵安装在与齿轮箱出口侧连接的油管上。

作为优选地，所述远程监控系统通过光纤以太网交换机与主控制系统通讯。

本实用新型的有益效果：

1、采用本监控系统，无需机组停机，无需周期长且复杂的工作即可监测齿轮箱润滑油和齿轮的状态，简洁高效，极大的压缩了工作周期，提高了工作效率，显著增加了风场经济效益。

2、引入齿轮箱润滑油的粘度、温度、循环压力、密度、介电常数等多项参数，显著提高了齿轮箱状态故障分析能力，极大的提高了齿轮箱的安全性能，降低齿轮箱发生重大故障的概率。

3、基于该技术方案采集的数据可用于构建风电机组的大数据系统，通过对风电机组的数据进行分析，摒弃传统的基于时间的维护计划(TBM)，转而采用一种基于状态的维护计划(CBS)，进一步提高了工作效率，减少了不必要且繁琐的工作，提高了风电机组的可靠性和风场经济效益。

4、本系统既可以应用于新型风电机组齿轮箱状态监控，也可应用于现有风电机组齿轮箱状态监控，应用范围广，适应性强。

附图说明

图1为本实用新型的原理示意图；

图2为本实用新型的结构示意图。

图中：1-齿轮箱；2-第一管接头；3-油管；4-第一压力传感器；5-第二温度传感器；6-第二流体特性传感器；7-主循环泵；8-冷却器；9-线缆；10-第二管接头；11-光纤以太网交换机；12-主控制系统；13-远程监控系统；14-第二压力传感器；15‐第一温度传感器；16‐第一流体特性传感器；17‐CAN总线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

请参考附图1和2所示，本实用新型所述的一种基于油品在线分析的风电机组齿轮箱状态监控系统，包括齿轮箱1，与齿轮箱1连接的润滑油循环系统，连接所述齿轮箱1与润滑油循环系统的主控制系统12，通过光纤以太网交换机11与主控制系统12通讯的远程监控系统13。

所述齿轮箱1内部设有第一温度传感器15和第一流体特性传感器16，所述第一温度传感器15通过线缆9与主控制系统12的输入模块连接；所述第一流体特性传感器16通过CAN总线17与主控制系统12通讯。

所述润滑油循环系统包括油管3，以及安装在所述油管3上的主循环泵7和冷却器8。所述润滑油循环系统在齿轮箱1入口侧通过第一管接头2与油管3相连，在齿轮箱1出口侧通过第二管接头10与油管3相连，所述第一管接头2上设有第一压力传感器4和第二温度传感器5，所述第二管接头10上设有第二压力传感器14和第二流体特性传感器6。所述第一压力传感器4、第二压力传感器14、第二温度传感器5通过线缆9与主控制系统12的输入模块连接；所述第二流体特性传感器6通过CAN总线17与主控制系统12通讯。

所述第一流体特性传感器16、第二流体特性传感器6的环境工作温度从零下40℃～零上150℃，具有极其可靠的性能和稳定性，完全适应于风电机组所处的恶劣工作环境，流体特性传感器是一种高度集成的单体模块，包括传感器和电子处理模块，可以精确的、重复的测量润滑油的粘度、温度、密度和介电常数。本系统选择流体特性传感器的原因：当润滑油变质时，油中碳氢化合物分子被氧化，产生过氧化物、酸和其他化学物质，这些化学物质会使分子极化，当这些物质累计越多，油中极化分子也越来越多，导致润滑油的介电常数增大；同时由于齿轮的摩擦和磨损，金属微粒也会混入到齿轮油当中，同样会使润滑油的介电常数和粘度增大；基于这些特性，通过监测润滑油的介电常数就可以分析齿轮箱润滑油循环系统状态和设备磨损情况，再辅助以润滑油温度、密度及循环压力信息，这种多参数的监测和分析可以精确判断出齿轮箱1的状态和故障信息，所以本系统通过在齿轮箱1内部和所述润滑油循环系统中安装流体特性传感器，在齿轮箱1连续运行的过程中不间断测量介电常数值。

工作原理：在风电机组运行过程中，启动主循环泵7，所述主循环泵7为齿轮箱1和润滑油循环系统提供动力，将齿轮箱1内部高温润滑油输送到所述冷却器8中进行冷却,然后再返回到齿轮箱1中；所述第一温度传感器15、第二温度传感器5，第一压力传感器4、第二压力传感器14的数据通过输入模块传送到主控制系统12中；所述第一流体特性传感器16、第二流体特性传感器6将采集的数据通过CAN总线17传输到主控制系统12，所述主控制系统12将上述传感器中所采集到的测量值和系统设定值进行比较，若测量值超出报警设定值或者故障停机设定值范围，就会在主控制系统12中发出报警或故障停机；同时，专业技术人员可以通过远程监控系统13对这些监控数据进行分析就可以判断齿轮箱1润滑油的质量状况及齿轮磨损情况，例如齿轮油的介电常数典型值为2.2，若其测量值超过5.5，则可以判断出齿轮箱1润滑油质量下降或者齿轮磨损，需要对该机组进行检查和维护。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种基于油品在线分析的风电机组齿轮箱状态监控系统，包括齿轮箱；与齿轮箱连接的润滑油循环系统；所述润滑油循环系统包括油管，以及安装在所述油管上的主循环泵和冷却器；所述润滑油循环系统在齿轮箱入口侧通过第一管接头与油管相连，在齿轮箱出口侧通过第二管接头与油管相连；其特征在于：还包括主控制系统；以及与主控制系统通讯的远程监控系统；所述齿轮箱内部设有第一温度传感器和第一流体特性传感器；所述第一管接头上设有第一压力传感器和第二温度传感器；所述第二管接头上设有第二压力传感器和第二流体特性传感器；所述第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器分别与主控制系统连接；所述第一流体特性传感器、第二流体特性传感器分别与主控制系统通讯。

2.根据权利要求1所述的基于油品在线分析的风电机组齿轮箱状态监控系统，其特征在于：所述第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器分别通过线缆与主控制系统的输入模块连接。

3.根据权利要求1所述的基于油品在线分析的风电机组齿轮箱状态监控系统，其特征在于：所述第一流体特性传感器、第二流体特性传感器分别通过CAN总线与主控制系统通讯。

4.根据权利要求1所述的基于油品在线分析的风电机组齿轮箱状态监控系统，其特征在于：所述主循环泵安装在与齿轮箱出口侧连接的油管上。

5.根据权利要求1所述的基于油品在线分析的风电机组齿轮箱状态监控系统，其特征在于：所述远程监控系统通过光纤以太网交换机与主控制系统通讯。