[發明專利]風力發電機組低溫空載運行加熱控制系統及方法

在審

• 申請號: 201410581359.2
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN105526046A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 顏毅斌;符偉杰;郭銳;葉偉;丁桂林;翟大勇;胡凱凱;劉彥
• 申請（專利權）人: 南車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00;F03D80/70;F03D17/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙洪

本發明公開了一種風力發電機組低溫空載運行加熱控制系統及方法，系統包括控制系統、電動泵和加熱系統。當齒輪箱油溫低于一定值，齒輪箱潤滑系統進入低溫啟動狀態后，控制系統控制槳葉變槳至一定角度，維持齒輪箱空載旋轉以攪拌潤滑油，使得齒輪箱的油溫均勻升高，直到高速軸轉速維持在設定值時，控制系統開啟加熱系統。當齒輪箱油溫達到最低啟機油溫后，控制系統預啟動電動泵至低速狀態，并對電動泵負載電流進行監測，當電動泵負載電流不能滿足齒輪箱潤滑系統啟動條件時，風電機組繼續空載旋轉并保持對齒輪箱進行加熱。本發明能夠確保風機低溫啟動過程的安全運行，加快風機在低溫情況下的啟動過程，降低工作人員的勞動強度，提高風機發電量。

技術領域

本發明涉及風力發電領域，尤其是涉及一種應用于風力發電機組在低溫空載運行條件下的加熱控制系統及方法。

背景技術

我國的風資源基本都集中在北部地區( 東北、華北、西北) ，風資源季節性分布也很不平衡，基本都集中在秋季、冬季和春季。秋冬季節氣溫寒冷，齒輪箱長時間停機后齒輪箱油溫很低，潤滑油的粘稠性變大，重新啟動風機時難以達到啟動條件。同時，常規啟動風機易造成潤滑系統部件損壞，造成機組啟動困難或導致故障。目前，現有技術中的低溫啟動系統和方法都不能兼顧低溫啟動過程中油泵電機的安全性，同時保證低溫安全啟動所耗的時間最少。

在現有技術中，與本發明申請較為相近的主要有以下技術方案：

現有技術1為由國電聯合動力技術有限公司于2013年04月11日申請，并于2013年07月10日公開，公開號為CN103195652A的中國發明專利申請《一種風力發電機組低溫啟動控制方法》。該發明公開了一種風力發電機組低溫啟動控制方法，當風速達到切入風速后，機組由于齒輪箱油溫低或發電機繞組溫度低而不滿足啟動條件時，機組從待機模式進入冷啟動模式，齒輪箱加熱器及發電機加熱器開啟，同時風機槳葉打開一定角度，使風輪以某一速度空轉（不發電），利用機組的旋轉攪動齒輪箱的潤滑油和潤滑脂，加快潤滑油、潤滑脂的升溫，還可利用潤滑油泵加快潤滑油的循環，加快潤滑油加熱，冷啟動模式可以根據機組及外部條件自動進入運行模式、停機模式或待機模式。

現有技術2為由陳景新于2011年12月發表在《能源工程》2011年第6期36至39頁的論文《風電主齒箱系統低溫待機方案的研究》。該論文對風機齒輪箱系統待機時齒輪箱的加熱及散熱過程進行了計算，對循環周期內各時段潤滑油的溫度進行推算，并對風機待機下齒輪箱的加熱及電動泵的啟動作了一定的分析，提出了在風機待機時更改電動泵的啟動周期來維持電動泵的正常工作。

但是無論是現有技術1，還是現有技術2都未充分考慮風機齒輪箱潤滑油在低溫粘稠時如何實現電動泵啟動準確控制的技術問題，不合理的啟動電動泵會造成泵的損壞。電動泵電機在過載時會產生較大電流，而在正常情況下電動泵是否過載的原因主要包括：潤滑油的粘稠度及油路冷卻結構情況。根據粘稠度的定義（液體內部運動所受到的阻力）可以分析出，潤滑油溫高低、潤滑油類型都對粘稠度的大小有直接影響，油路冷卻結構對潤滑油在運動過程中受到阻力也有直接影響?，F有技術1中只提到了齒輪箱油溫達到0℃時，啟動潤滑油泵，不能準確判斷0℃啟動電動泵是否會過載，以及能否在0℃以下安全啟動電機，從而縮短啟動時間。同時，現有技術在風機進入低溫啟動前未考慮風機能否安全進入該狀態?，F有技術1中提到了風機低溫時啟動變槳，使風機空轉，但此時如果風機還存在啟動故障，空轉可能使風機導致嚴重問題，如在空轉時變槳電池故障，若發生風機斷電，風機會存在不能停機的風險.而對于現有技術2，同樣利用油溫來控制電動泵的運行，其只考慮了風機待機時（即不斷電時）風機電動泵的控制，也同樣存在與現有技術1的技術問題。

因此，為了解決現有技術中存在的以上技術問題，需要對高寒地區齒輪箱潤滑系統低溫啟動控制系統及控制方法進行改進。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種風力發電機組低溫空載運行加熱控制系統及方法，確保風機低溫啟動過程的安全運行，保證風機齒輪箱潤滑電動泵不受損壞，加快風機在低溫情況下的啟動過程，降低工作人員的勞動強度，提高風機發電量。