一种齿轮箱润滑系统散热装置的制作方法

本发明涉及风力发电领域，即一种齿轮箱润滑系统散热装置。

背景技术：

近年来风电行业迅速发展，我国已经成为全球风力发电规模最大、增长最快的市场。随着中国风电装机容量的激增和风机使用年限的增长，双馈风机频繁出现齿轮箱油温过高导致风机限功率问题，这一现象在运行超过三年的机组尤为明显，后果是风机在优质风速下无法满发，浪费资源严重。针对这一问题，做了许多技改方案，主要包括：机舱外通风、并联风冷机、串联风冷机、加装电动三通阀、管路改造、电气改造等。实际上，齿轮箱润滑系统油温高问题是表象，造成油温高的原因并非是某个部件或零件的个体原因，而是系统中各零部件、各因素之间互相作用的结果，因此，应在系统的角度综合分析各关键零部件之间参数（如流量、压力等）的匹配，然后有针对性地进行技术改造。

风机在不同的运行条件，润滑系统普遍存在以下问题：

（1）润滑系统温控阀失效

现行润滑系统中所用的温控阀，是依靠温控阀内部石蜡的热胀冷缩作用，克服弹簧阻力，推动阀芯相对阀体运动来实现对齿轮油分流控制的。齿轮箱运行到一定程度后，由于齿轮、轴承磨损，齿轮油中出现一定量的磨损颗粒，就会卡在温控阀的阀芯与阀体之间的缝隙中，导致阀芯与阀体之间的相对运动卡滞，进而使石蜡承受额外载荷而无法自由膨胀收缩，久而久之造成石蜡材质疲劳，最终使温控阀失效。同时，石蜡热胀冷缩性能随动作次数增长而不断下降，达到一定次数后基本不再具备伸缩能力。因此，温控阀失效与其他元件一样，或早或晚终将失效，但不可控的失效会导致机组意外停机，造成运维准备不足，发电量损失严重。

（2）润滑系统安全阀卡死

如图1所示，10bar安全阀，保证系统低温启动（介质粘度大，系统压力大）时部分介质通过旁通回齿轮箱，降低循环回路压力。由于此阀在过滤器前端，极易遭受累积铁屑等污物卡阻阀芯，导致该阀始终存在泄漏。高温时系统会出现限功率现象。

以上两种现象都是由于润滑油不干净、油中存在在金属屑等污物所致。

（3）冷却系统散热能力不足

通过风与油热交换达到降低介质温度作用。冷却系统存在最大的问题是油量少、散热强度不足，油温高时润滑系统会出现限功率现象。

随着风电平价上网的到来，此前广泛存在的弃风限电问题将明显改观，给风力发电技术更新发展带来新的契机，充分利用优质风资源、提高风场可利用率成为风电场追求的重要目标，因此，解决由于齿轮箱油温高造成的风机限功率问题变得尤为迫切。无论从可靠性角度，还是经济效益出发，针对风电机组齿轮箱润滑系统油温高的故障研究及技术改进具有极其重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的主要是改善油质，加强冷却强度，在不改变原有设备的基础上来解决齿轮箱油温高造成的风机限功率问题，上述目的是由以下技术方案实现的：本发明提供一种齿轮箱润滑系统散热装置，在不改变原有设备的基础上和原有设备并联使用，该装置包括油箱、散热器、进风口、出风口。所述的油箱其油位与齿轮箱油位高度相同，油箱底部设置的放油口甲与齿轮箱的放油口乙用油管相连，在油箱顶部垂直矩阵方式设置多根导热管，导热管的下部插入油箱内的油中，矩阵导热管的上部由多层水平布置的散热片相连接，矩阵导热管的一侧设有风扇，风扇的进风口甲通过帆布软管甲与风力发电机机舱罩上开设的进风口乙相连，风扇的出风口甲通过帆布软管乙与风力发电机机舱罩上开设的出风口乙相连。

所述的油箱底部比齿轮箱的底部低100mm至200mm，油箱底部中间设有阻油板，将油箱底部分为两部分，即沉淀池和沉清池，油箱的出油口设置在沉清池的中部，并与齿轮箱的齿轮箱出油口相连，油箱的回油口设置在沉淀池的中部，并与齿轮箱的齿轮箱高压回油口相连，在沉淀池和沉清池的底部各设有强磁铁，以吸附齿轮啮合传动时摩擦下来的金属屑。

所述的风扇的出风口甲通过帆布软管乙与风力发电机机舱罩上开设的出风口乙相连，该出风口乙外侧的机舱罩上设有百叶窗，在该出风口乙内侧设有风向转换的风板并与风板电机轴固定连接，风扇的进风口甲的机舱罩上设有空气过滤网。

所述的导热管是一封闭的腔体，内部为真空状态，内部填充部分易挥发的液体，内管壁上铺设一层网状物，导热管的下端插入油中，上端在油箱外部、风扇前端的风道中。

其有益效果是：

（1）改善风力发电机限功率问题及工作阀的使用寿命。

本发明对齿轮箱润滑油内部进行散热，自身散热能力及防堵特性提高，润滑油得到沉清，金属屑得到吸附保证了所有工作阀的正常运行，延长使用寿命。

（2）所有安装尺寸保持与原尺寸一致。

整体安装尺寸没有明显变化，在油路方面增加一根卸油软管，使齿轮箱润滑油得到沉清和吸附。

（3）降低机舱温度，维持机舱内部元器件正常工作。

由于风扇吸风于机舱外，排风根据机舱内温度转换，对所有机舱内工作的元器件提供合适的温度，起到保护作用。

附图说明

图1是现有齿轮箱润滑系统温控装置示意图；

图2是本发明与现有齿轮箱润滑系统温控装置连接图；

图3是本发明主视图；

图4是本发明安装示意图；

图5是导热管的放大图。

由图可见：过滤系统1、油泵电机101、油泵102、10bar安全阀103、10μm精滤器104、3bar单向阀105、50μm粗滤器106、压力继电器107、温控阀108，

冷却系统2、冷却电机201、冷却风扇202、冷却器203、0.2bar单向阀204，

齿轮箱3、齿轮箱回油口301、齿轮箱油标302、齿轮箱出油口303、齿轮箱高压回油口304、放油口乙305，

散热装置4、进风口乙401、帆布软管甲402、风扇403、导热管404、散热片405帆布软管乙406、出风口乙407、百叶窗408、出油口409、回油口410、回油管411、强磁铁412、阻油板413、放油口甲414、散热片415、风板电机416、风板417、油箱418、散热器419、进风口甲420、出风口甲421、液体422、网状物423，

卸油软管5。

具体实施方式

现有技术方案的工作原理：如图1所示，齿轮箱3油池中的润滑油经油泵电机101带动油泵102进行系统润滑。油温较低油压大于10bar时，10bar安全阀103打开，齿轮油通过齿轮箱高压回油口304直接流回齿轮箱油池，以便加速温升；

油温上升，粘度下降，油压降低，油压3～10bar之间时，滤芯上3bar单向阀105打开，旁路10um精滤器104，只通过50um的粗滤器106，当油温上升到55℃之前，或油温下降到50℃以后，温控阀108开启，旁路油冷系统，齿轮油经温控阀108经齿轮箱回油口301直接回油池；压力继电器107的作用是当10μm精滤器104、50μm粗滤器106堵塞时开启，起旁路作用。

油压低于3bar时，滤芯上3bar单向阀105关闭，齿轮油经过10um、50um二级过滤，当油温上升到55℃之前，或油温下降到50℃以后，温控阀108开启，旁路冷却系统2，齿轮油经温控阀108直接回油池。

油温上升到55℃或下降到50℃之前，温控阀108关闭，齿轮油经过冷却系统2的冷却器203、冷却电机201带动冷却风扇202冷却后再回到齿轮箱3油池。

本发明总的构思是：在不改变原有风力发电机齿轮箱润滑系统温控装置和控制原理的情况下，增设一种齿轮箱润滑系统散热装置，达到改善、沉清油质、吸附金属屑，提高散热强度，进而解决限功率问题，下面结合附图介绍几种实施例。

第一实施例，如图2、3、4所示，一种齿轮箱润滑系统散热装置4，包括油箱418、散热器419、进风口420、出风口421。所述的油箱418油位与齿轮箱3油位高度相同，油箱418底部设有放油口甲414，放油口甲414与齿轮箱3的放油口乙305用油管相连，在油箱418顶部垂直矩阵方式设置多根导热管404，导热管404的下部插入油箱内的油中，矩阵导热管404的上部由多层水平布置的散热片415相连接，矩阵导热管404的一侧设有风扇403，风扇403的进风口甲420通过帆布软管甲402与风力发电机机舱罩上开设的进风口乙401相连，风扇403的出风口甲421通过帆布软管乙406与风力发电机机舱罩上开设的出风口乙407相连，

第二实施例，如图2、3所示，在第一实施例的基础上，所述的油箱418底部比齿轮箱3的底部低100mm至200mm，油箱418底部中间设有阻油板413，将油箱418底部分为两部分，即沉淀池和沉清池，油箱418的出油口409设置在沉清池的中部，油箱418的回油口410设置在沉淀池的中部，在沉淀池和沉清池的底部各设有强磁铁412，以吸附齿轮啮合传动时摩擦下来的金属屑；

第三实施例，如图4所示，在第一实施例的基础上，所述的风扇403的出风口甲421通过帆布软管乙406与风力发电机机舱罩上开设的出风口乙407相连，该出风口乙407外侧的机舱罩上设有百叶窗408，风扇403不工作时百叶窗408关闭出风口乙407，在该出风口乙407内侧设有风向转换的风板417，由风板电机416控制，当环境温度低时，风板417挡住机舱罩上开设的出风口乙407，热风在机舱内循环，提高机舱内的温度，当环境温度高时，风板417下翻，如图4位置，挡住帆布软管乙406上的风口，热风被吹出机舱外；风扇403的进风口甲420的机舱罩上设有空气过滤网，所述的风扇403可正反转，反转时可以吹掉空气过滤网上的杨花柳絮等遮挡物。

第四实施例，如图5所示，在第一实施例的基础上，所述的导热管404是一封闭的腔体，内部为真空状态，内部填充部分易挥发的液体422，内管壁上铺设一层网状物423，导热管404的下端插入油中，上端在油箱418外部、风扇403前端的风道中，导热管404内部填充部分易挥发的液体422在油温作用下加热挥发，带着热量上行，经风扇403冷却后顺内管壁上铺设一层网状物423向下流回导热管404的下端，冷却润滑油内部的热量，其冷却强度是金属冷却的2倍以上。

说明：限功率数据，风速超过12m/s，齿轮箱油温达到76.7℃时，有效发电功率为384.2kw,而额定功率为1500kw，限功率现象严重。这种现象在所有风场占有比例非常高。