CN210290695U - 一种低温型齿轮箱自然风冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低温型齿轮箱自然风冷却系统，包括自然风冷却器、齿轮箱、分配器、过滤器以及供油装置，自然风冷却器的设置高度高于分配器、过滤器、齿轮箱的设置高度，且自然风冷却器的进油口和出油口均朝下设置；自然风冷却器的进油口通过进油管路与过滤器的出油口连接，自然风冷却器的出油口通过出油管路与分配器的进油口连接；过滤器的出油口通过回流管路与分配器的进油口连接；由自然风冷却器的出油口流出的润滑油依次流经出油管路、分配器之后进入齿轮箱中，由自然风冷却器的进油口流出的润滑油依次流经进油管路、回流管路和分配器后流入齿轮箱中，从而保证自然风冷却器、进油管路、出油管路和回流管路中没有润滑油滞留。

Description

一种低温型齿轮箱自然风冷却系统

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种低温型齿轮箱自然风冷却系统。

背景技术

目前风力发电机组运行环境温度最低已达到零下30℃，生存温度需达到零下40℃。单级冷却润滑系统相比双级冷却润滑系统具有结构简单、成本低、运行自耗电小等优点，目前在风电行业中广泛使用。

齿轮箱单级自然风冷却润滑系统具有结构简单、成本低、运行自耗电低等优点，但却有低温启动特性差的缺点。自然风冷却器布置于机舱罩外顶部，且处于迎风面；当风力发电机组停机时，冷却器出油管路和冷却器中部分润滑油可依靠自重经过分配器流至齿轮箱内，但冷却器进油管和冷却器中部分润滑油将始终存留在其中，主要存留在冷却器中单向阀进口和板片进口处，如图1所示，现有冷却器01设置于机舱外部。

随着机组长时间在低温环境中停机，自然风冷却器中存留的部分润滑油和冷却器进油管中润滑油将被冻透，导致其中润滑油粘度过高；机组再次启动时，由于自然风冷却器中润滑油被“冻透”，阻力较大，润滑油直接从溢流管流回齿轮箱，齿轮箱中齿轮会出现润滑不良，严重时将导致齿轮箱内齿轮齿面严重磨损，损坏齿轮箱；并且由于自然风冷却器需要长时间才能导通，齿轮箱热量在该时间段无法带出，可能导致齿轮箱超温。

综上所述，如何避免发电机组在低温环境中停机时冷却器中的润滑油滞留，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种低温型齿轮箱自然风冷却系统，可以避免发电机组停机时润滑油在冷却器中滞留，从而避免再次启动时冷却器中阻力较大或齿轮箱超温。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种低温型齿轮箱自然风冷却系统，包括自然风冷却器、齿轮箱、分配器、过滤器以及供油装置，所述自然风冷却器的设置高度高于所述分配器、所述过滤器和所述齿轮箱的设置高度，且所述自然风冷却器的进油口和出油口均朝下设置；

所述自然风冷却器的进油口通过进油管路与所述过滤器的出油口连接，所述自然风冷却器的出油口通过出油管路与所述分配器的进油口连接；所述过滤器的出油口通过回流管路与所述分配器的进油口连接，所述分配器的出油口与所述齿轮箱连接；

所述进油管路的长度方向及所述回油管路的长度方向均具有竖直向下的延伸、以使停机时由所述自然风冷却器的进油口流出的润滑油依次流经所述进油管路、所述回流管路和所述分配器之后流入所述齿轮箱；所述出油管路的长度方向具有竖直向下的延伸、以使停机时由所述自然风冷却器的出油口流出的润滑油依次流经所述出油管路、所述分配器之后流入所述齿轮箱。

优选的，所述自然风冷却器设置于所述风电机组机舱的顶部，所述齿轮箱设置于所述风电机组机舱的底部。

优选的，所述自然风冷却器的进油口竖直朝下设置，和/或所述自然风冷却器的出油口竖直朝下设置。

优选的，所述自然风冷却器内部设置有单向阀、以及与所述单向阀并联设置的散热板。

优选的，所述进油管路的横截面积大于所述回流管路的横截面积。

优选的，所述进油管的管壁厚度小于所述回流管路的管壁厚度。

优选的，所述齿轮箱内部设置有用于对润滑油进行加热的加热器、用于检测所述润滑油温度的传感器、以及用于控制所述加热器加热或停止的控制器；

所述加热器、所述传感器均与所述控制器连接。

优选的，所述供油装置包括用于将所述润滑油抽出的油泵，所述油泵的出油口通过单向回流管路与所述齿轮箱连接。

优选的，所述进油管路与所述自然风冷却器进油口的连接处设置有用于避免热量散失的第一保温层；所述出油管路与所述自然风冷却器的出油口的连接处设置有用于避免热量散失的第二保温层。

本实用新型提供的低温型齿轮箱自然风冷却系统，包括自然风冷却器、齿轮箱、分配器、过滤器以及供油装置，自然风冷却器的设置高度高于分配器、过滤器、齿轮箱的设置高度，且自然风冷却器的进油口和出油口均朝下设置；

自然风冷却器的进油口通过进油管路与过滤器的出油口连接，自然风冷却器的出油口通过出油管路与分配器的进油口连接；过滤器的出油口通过回流管路与分配器的进油口连接，分配器的出油口与齿轮箱连接；

进油管路的长度方向及回油管路的长度方向均具有竖直向下的延伸、以使停机时由自然风冷却器的进油口流出的润滑油依次流经进油管路、回流管路和分配器之后流入齿轮箱；出油管路的长度方向具有竖直向下的延伸、以使停机时由自然风冷却器的出油口流出的润滑油依次流经出油管路、分配器之后流入齿轮箱。

机组停机时，由于自然风冷却器的设置高度高于分配器、过滤器、齿轮箱的设置高度，且自然风冷却器的进油口和出油口均朝下设置，机组停机的初始状态时，低温型齿轮箱自然风冷却系统的润滑油温度还较高，因此自然风冷却器中的润滑油可以依靠自重由进油孔和出油口流出，由自然风冷却器的出油口流出的润滑油依次流经出油管路、分配器之后进入齿轮箱中，由自然风冷却器的进油口流出的润滑油依次流经进油管路、回流管路和分配器后流入齿轮箱中，从而保证自然风冷却器、进油管路、出油管路和回流管路中没有润滑油滞留。

当风电机组再次启动时，自然风冷却器中不存在冻透的润滑油，因此新输出的润滑油可以顺利进入自然风冷却器，减少了打通管路的时间，同时也避免了阻力过大而使齿轮箱温度升高的现象。

因此，本低温型齿轮箱自然风冷却系统结构简单、成本低、运行能耗低，并且在当前风电行业规定的低温环境中能够正常运行，保证齿轮箱中齿轮的润滑，降低齿轮箱的故障率，并减少齿轮箱冷却润滑系统低温启动时间和低温启动故障，增加齿轮箱的运行时间和可靠性，提高风力发电机组的发电率和可利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中齿轮箱冷却系统的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的低温型齿轮箱自然风冷却系统具体实施例一的结构示意图；

图3为自然风冷却系统的结构示意图；

图4为本实用新型所提供的低温型齿轮箱自然风冷却系统的立体结构示意图。

图1-4中：

01为现有冷却器、1为齿轮箱、2为供油装置、3为过滤器、4为自然风冷却器、5为分配器、6为出油管路、7为回流管路、8为进油管路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种低温型齿轮箱自然风冷却系统，可以使停机时自然风冷却器中的润滑油顺利流出至齿轮箱，保证齿轮箱中齿轮的润滑，降低齿轮箱的故障率，并减少齿轮箱冷却润滑系统低温启动时间和低温启动故障，增加齿轮箱的运行时间和可靠性，提高风力发电机组的发电率。

请参考图1-3，图1为现有技术中齿轮箱冷却系统的结构示意图；图2为本实用新型所提供的低温型齿轮箱自然风冷却系统具体实施例一的结构示意图；图3为自然风冷却系统的结构示意图；图4为本实用新型所提供的低温型齿轮箱自然风冷却系统的立体结构示意图。

本实用新型提供的低温型齿轮箱自然风冷却系统，包括自然风冷却器4、齿轮箱1、分配器5、过滤器3以及供油装置2，自然风冷却器4的设置高度高于分配器5、过滤器3、齿轮箱1的设置高度，且自然风冷却器4的进油口和出油口均朝下设置；

自然风冷却器4的进油口通过进油管路8与过滤器3的出油口连接，自然风冷却器4的出油口通过出油管路6与分配器5的进油口连接；过滤器3的出油口通过回流管路7与分配器5的进油口连接；分配器5的出油口与齿轮箱1连接；进油管路8的长度方向及回油管路7的长度方向均具有竖直向下的延伸、以使停机时由自然风冷却器4的进油口流出的润滑油依次流经进油管路8、回流管路7和分配器5之后流入齿轮箱1；出油管路6的长度方向具有竖直向下的延伸、以使停机时由自然风冷却器4的出油口流出的润滑油依次流经出油管路6、分配器5之后流入齿轮箱1。

机组停机时，由于自然风冷却器4的设置高度高于分配器5、过滤器3、齿轮箱1的设置高度，且自然风冷却器4的进油口和出油口均朝下设置，机组停机的初始状态时，低温型齿轮箱自然风冷却系统的润滑油温度还较高，因此自然风冷却器4中的润滑油可以依靠自重由进油孔和出油口流出，由自然风冷却器4的出油口流出的润滑油依次流经出油管路6、分配器5之后进入齿轮箱1中，由自然风冷却器4的进油口流出的润滑油依次流经进油管路8、回流管路7和分配器5后流入齿轮箱1中，从而保证自然风冷却器4、进油管路8、出油管路6和回流管路7中没有润滑油滞留。

需要进行说明的是，进油管路8的长度方向及回油管路7的长度方向均具有竖直向下的延伸是指停机状态时，由自然风冷却器4的进油口流出的润滑油进入进油管路8之后，可以顺利到达进油管路8与回流管路7的交汇处，并在此处进入回油管路7，并由回流管路7流入分配器5，进油管路8和回油管路7可以是具有折弯的结构；出油管路6具有竖直向下的延伸是指停机状态时，由自然风冷却器4的出油口流出的润滑油进入出油管路6之后在自身重力的作用下能够顺利到达分配器5，出油管路6可以是具有折弯的结构。

优选的，自然风冷却器4的进油口竖直朝下设置，和/或自然风冷却器4出油口竖直朝下设置，如图3所示，自然风冷却器4的进油口和出油口均竖直朝下设置。

优选的，可以将自然风冷却系统的内部有润滑油流经的表面设置为光滑的表面结构，以减小润滑油流动过程中的阻力，在风电机组停机的情况下，润滑油能够顺利流出。

当风电机组再次启动时，自然风冷却器4中不存在冻透的润滑油，因此新输出的润滑油可以顺利进入自然风冷却器4，减少了打通进油管路8的时间，同时也避免了阻力过大而使润滑油回流进齿轮箱1而使齿轮箱1温度升高的现象。

需要进行说明的是，虽然外界的温度较低，但是由于流经自然风冷却系统及进油管路8、回流管路7的润滑油本身具有一定的温度，因此不会在瞬间被冻透，在其被冻透之前，依靠自身的重力可以回流进齿轮箱1。

因此，本低温型齿轮箱自然风冷却系统结构简单、成本低、运行能耗低，并且在当前风电行业规定的低温环境中能够正常运行，保证齿轮箱1中齿轮的润滑，降低齿轮箱1的故障率，并减少齿轮箱1冷却润滑系统低温启动时间和低温启动故障，增加齿轮箱1的运行时间和可靠性，提高风力发电机组的发电率和可利用率。

优选的，为了使自然风冷却系统中的润滑油能够顺利流出，可以将自然风冷却系统设置于风电机组机舱的顶部，将齿轮箱1设置于机舱内部的底部，同时，可以使自然风冷却系统与分配器5、过滤器3、供油装置2等均具有一定的高度差。

在上述实施例的基础上，为了使自然风冷却系统中的润滑油能够散热冷却，可以在自然风冷却系统设置单向阀、以及与单向阀并联设置的散热板。

在使用的过程中，正常工作时，散热板进口的压力不足以打开单向阀，当散热板处的润滑油因温度降低而粘度增加至堵塞时，散热板进口压力升高，继而打开单向阀，润滑油由单向阀处流过，温度较高的润滑油流经单向阀时将热量传递给散热板，使散热板处润滑油的温度升高，进而打通散热板，避免散热板因温度过低而发生堵塞。

在上述实施例的基础上，考虑到过滤器3出油口流出的润滑油大部分进入自然风冷却器4，一小部分经回流管路7进入分配器5，因此可以使进油管路8的横截面积大于回流管路7的横截面积。

优选的，为了避免润滑油流经回流管路7时的热量散失，可以使回流管路7的管壁厚度大于进油管路8的管壁厚度。

优选的，可以使流经回流管路7的润滑油流量为q1，流经进油管路8的润滑油流量为q2，且q1≤C*q2，其中C由自然风冷却器4的散热余量决定，确保齿轮箱1冷却润滑系统散热功率不受影响。

需要进行说明的是，一般情况下，q1小于q2，具体q1与q2的数值需要根据实际情况确定，在此不做赘述。

在上述实施例的基础上，在风电机组长期停机断电的情况下，为了保证下次启动时润滑油油温合适，可以在齿轮箱1内部设置有用于对润滑油进行加热的加热器、用于检测润滑油温度的传感器、以及用于控制加热器加热或停止的控制器；加热器、传感器均与控制器连接。

在使用的过程中，当风电机组处于停机状态时，为了避免润滑油在齿轮箱1中被冻透，可以在控制器中设置预警低度A以及预警高温B，当传感器检测到润滑油的油温低于预警低温A时，控制器控制加热器对润滑油进行加热，当加热器将润滑油加热至预警高温B时，控制器控制加热器停止加热。

因此可以使齿轮箱1中的润滑油处于预警低温A与预警高温B之间，且风电机组再次启动时，处于预警低温A与预警高温B之间的润滑油可以正常流动，使低温型齿轮箱自然风冷却系统正常启动，实现快速冷却润滑。

需要进行说明的是，预警低温A和预警高温B的具体数值需要根据实际情况确定，在此不做赘述。

在上述实施例的基础上，供油装置2包括用于将润滑油抽出的油泵，油泵的出油口通过单向回流管路7与齿轮箱1连接。

在使用的过程中，为了保护管路，可以在油泵的出油口设置与齿轮箱1连接的单向回流管路7，当自然风冷却器4的进油管路8阻力较大时，可以使一部分润滑油通过单向回流管路7回流进入齿轮箱1，避免油压过大而造成危险。

在上述实施例的基础上，在风电机组停机时，为了使自然风冷却器4中的润滑油以及进油管路8和回流管路7中的润滑油均能够顺利流入齿轮箱1，避免其在流动的过程中冻透，可以在进油管路8与自然风冷却器4进油口的连接处设置有用于避免热量散失的第一保温层；在出油管路6与自然风冷却器4的出油口的连接处设置有用于避免热量散失的第二保温层。

优选的，也可以在进油管路8和回流管路7的表面设置保温结构，以使低温型齿轮箱自然风冷却系统能够适应更低的环境温度。

需要进行说明的是，本申请文件中提到的第一保温层和第二保温层中的第一和第二只是为了区分位置的不同，并没有先后顺序之分。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本实用新型所提供的所有实施例的任意组合方式均在此实用新型的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本实用新型所提供的低温型齿轮箱自然风冷却系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种低温型齿轮箱自然风冷却系统，包括设置于风电机组机舱的自然风冷却器(4)、齿轮箱(1)、分配器(5)、过滤器(3)以及供油装置(2)，其特征在于，所述自然风冷却器(4)的设置高度高于所述分配器(5)、所述过滤器(3)和所述齿轮箱(1)的设置高度，且所述自然风冷却器(4)的进油口和出油口均朝下设置；

所述自然风冷却器(4)的进油口通过进油管路(8)与所述过滤器(3)的出油口连接，所述自然风冷却器(4)的出油口通过出油管路(6)与所述分配器(5)的进油口连接；所述过滤器(3)的出油口通过回流管路(7)与所述分配器(5)的进油口连接，所述分配器(5)的出油口与所述齿轮箱(1)连接；

所述进油管路(8)的长度方向及回油管路的长度方向均具有竖直向下的延伸、以使停机时由所述自然风冷却器(4)的进油口流出的润滑油依次流经所述进油管路(8)、所述回流管路(7)和所述分配器(5)之后流入所述齿轮箱(1)；所述出油管路(6)的长度方向具有竖直向下的延伸、以使停机时由所述自然风冷却器(4)的出油口流出的润滑油依次流经所述出油管路(6)、所述分配器(5)之后流入所述齿轮箱(1)。

2.根据权利要求1所述的低温型齿轮箱自然风冷却系统，其特征在于，所述自然风冷却器(4)设置于所述风电机组机舱的顶部，所述齿轮箱(1)设置于所述风电机组机舱的底部。

3.根据权利要求2所述的低温型齿轮箱自然风冷却系统，其特征在于，所述自然风冷却器(4)的进油口竖直朝下设置，和/或所述自然风冷却器(4)的出油口竖直朝下设置。

4.根据权利要求3所述的低温型齿轮箱自然风冷却系统，其特征在于，所述自然风冷却器(4)内部设置有单向阀、以及与所述单向阀并联设置的散热板。

5.根据权利要求4所述的低温型齿轮箱自然风冷却系统，其特征在于，所述进油管路(8)的横截面积大于所述回流管路(7)的横截面积。

6.根据权利要求5所述的低温型齿轮箱自然风冷却系统，其特征在于，所述进油管的管壁厚度小于所述回流管路(7)的管壁厚度。

7.根据权利要求1-6任一项所述的低温型齿轮箱自然风冷却系统，其特征在于，所述齿轮箱(1)内部设置有用于对润滑油进行加热的加热器、用于检测所述润滑油温度的传感器、以及用于控制所述加热器加热或停止的控制器；

所述加热器、所述传感器均与所述控制器连接。

8.根据权利要求7所述的低温型齿轮箱自然风冷却系统，其特征在于，所述供油装置(2)包括用于将所述润滑油抽出的油泵，所述油泵的出油口通过单向回流管路(7)与所述齿轮箱(1)连接。

9.根据权利要求8所述的低温型齿轮箱自然风冷却系统，其特征在于，所述进油管路(8)与所述自然风冷却器(4)进油口的连接处设置有用于避免热量散失的第一保温层；所述出油管路(6)与所述自然风冷却器(4)的出油口的连接处设置有用于避免热量散失的第二保温层。

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