[發(fā)明專利]溫度適應(yīng)型風(fēng)電齒輪箱潤滑系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711339083.7
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108087534B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳景新;陳棋;潘東浩;申屠東華
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江運達(dá)風(fēng)電股份有限公司
• 主分類號: F16H57/04
• 分類號: F16H57/04
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種溫度適應(yīng)型風(fēng)電齒輪箱潤滑系統(tǒng)，粘度傳感器采用音叉原理，用于檢測齒輪箱加熱腔內(nèi)潤滑油的粘度，并將粘度信號反饋給控制器；控制器采用PID開環(huán)控制，將粘度信號作為輸入?yún)?shù)，通過PID數(shù)學(xué)模型運算后，輸出參數(shù)用于控制潤滑泵的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩；潤滑泵由齒輪泵和變頻電機組成；控制器通過設(shè)定粘度閾值，用閾值邏輯輸出控制加熱器的啟停；加熱器伸入到加熱腔的內(nèi)部，用于對加熱腔內(nèi)潤滑油的加熱；軸承儲油腔、齒輪儲油腔、箱體儲油腔和加熱腔位于齒輪箱的內(nèi)部，加熱腔位于軸承儲油腔、齒輪儲油腔和箱體儲油腔的下部。本發(fā)明提供一種控制效果較好、使用壽命較長的溫度適應(yīng)型風(fēng)電齒輪箱潤滑系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機領(lǐng)域，尤其是一種風(fēng)電齒輪箱潤滑系統(tǒng)。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電機組因安裝區(qū)域和季節(jié)不同，工作環(huán)境溫度差異很大。在北方冬季，風(fēng)電機組工作環(huán)境溫度低至-30℃，夏季可達(dá)40℃。風(fēng)電齒輪箱是風(fēng)電機組重要組成部件，以齒輪傳動為主，其內(nèi)部采用全合成VG320齒輪油進(jìn)行潤滑，該潤滑油的粘度受溫度影響變化很大，粘度指數(shù)一般都在150左右。以Mobil?SHC?XMP?320潤滑油為例，-30℃時粘度已達(dá)到84477cSt，而40℃時粘度為335cSt。-30℃時粘度84477cSt已嚴(yán)重超出一般潤滑泵可泵送液體粘度范圍(＜10000cSt)。僅依靠潤滑泵已無法直接泵送潤滑油，滿足齒輪箱軸承和齒輪的潤滑要求。

然而，風(fēng)電齒輪箱在剛剛啟機時受環(huán)境溫度影響，其潤滑泵啟動非常困難，但齒輪箱平穩(wěn)運行后，因一部分機械能轉(zhuǎn)化為熱能，使齒輪箱內(nèi)部的齒輪和軸承溫度不斷升高，齒輪和軸承是通過潤滑油進(jìn)行散熱的。為確保齒輪和軸承的潤滑和散熱更加充分，齒輪和軸承所需要的潤滑油流量也不斷增加。此時，潤滑油溫度不斷上升，粘度不斷下降。齒輪箱潤滑油通過外部冷卻，油溫可以有所下降。

目前，為解決齒輪箱低溫啟動困難，要么是給齒輪箱增加加熱器，對潤滑油進(jìn)行預(yù)熱；要么是在潤滑泵不工作狀態(tài)下，直接強制啟動齒輪箱，通過能量轉(zhuǎn)化，對潤滑油預(yù)熱。預(yù)熱到泵送溫度后啟動潤滑泵，對齒輪箱齒輪和軸承進(jìn)行潤滑。簡單使用加熱器對齒輪箱進(jìn)行預(yù)熱，由于齒輪箱熱容比較大，箱體又為金屬表面，散熱比較快，齒輪箱溫度上升得很慢。以采用3KW加熱器的2MW齒輪箱為例，北方冬季預(yù)熱時間多在5～20小時。強制啟動齒輪箱，利用能量轉(zhuǎn)化對齒輪箱預(yù)熱，齒輪和軸承在無油狀態(tài)下運行，容易出現(xiàn)干摩擦，產(chǎn)生磨損。另外，即使?jié)櫥媚軌虼蛴停诠潭ㄞD(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩下運行，由于潤滑油粘度差異，其壽命也將受到很大影響。

中國實用新型專利CN?203114514U，公開了一種風(fēng)力發(fā)電機組低溫啟動控制裝置，包括控制裝置、風(fēng)速儀、溫度傳感器、變槳系統(tǒng)和加熱器，所述風(fēng)速儀和所述溫度傳感器均連接所述控制裝置，所述溫度傳感器和加熱器均設(shè)置在所述風(fēng)力發(fā)電機組的齒輪箱上，所述變槳系統(tǒng)連接所述控制裝置。其存在的技術(shù)缺陷為：

第一、加熱器裝于齒輪箱的底部，加熱器與齒輪箱的接觸面積為0.5m²。所述的加熱器工作時將對整個齒輪箱進(jìn)行加熱，一方面齒輪箱熱容比較大，加熱器的功率相對較小，另一方面齒輪箱表面積比較大，又都是金屬表面，散熱功率也比較大，這使齒輪箱在加熱的同時也在大量散熱。這樣，除非齒輪箱加熱器的功率設(shè)計得足夠大，否則，加熱器對于整個齒輪箱的溫升作用將非常小。相反，若加熱器的功率設(shè)計得很大，不但占用很大的齒輪箱內(nèi)部空間，而且也增加了齒輪箱的成本和耗電量。

第二、風(fēng)力發(fā)動機組在空載狀態(tài)下，控制槳葉的槳距角在50°-70°之間，通過調(diào)整槳距角控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速在3-5RPM之間。首先，隨著風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展，風(fēng)電機組槳葉做得越來越大，通過變槳系統(tǒng)調(diào)節(jié)槳葉處于一定的角度，也越發(fā)顯得緩慢。而風(fēng)速是瞬時變化量，作用在風(fēng)輪上的載荷也隨時都在變化，因此，根據(jù)風(fēng)速信號不斷調(diào)節(jié)槳葉的槳距角，很難維持風(fēng)輪所吸收風(fēng)能的穩(wěn)定性。其次，控制風(fēng)輪在空載狀態(tài)下，低速運轉(zhuǎn)，風(fēng)輪所需吸收風(fēng)能很小，而風(fēng)輪及整個傳動鏈在低速狀態(tài)下阻尼載荷變化也較大，這使風(fēng)機在低速空載狀態(tài)下維持穩(wěn)定速度就越發(fā)顯得困難了。