一种双馈风力发电机组中齿轮箱温控系统及温控方法与流程

1.本发明属于风力发电机技术领域，特别提供一种双馈风力发电机组中齿轮箱温控系统及温控方法。


背景技术：

2.在双馈风力发电机组中，齿轮箱是重要的传动装置，而齿轮箱的润滑对齿轮箱的寿命至关重要。齿轮箱靠润滑油润滑，温度对润滑油的性能至关重要。传统的齿轮油温度控制冷却和加热是分开的，齿轮油冷却大多采用风冷，加热是在齿轮箱底部安装加热器，这有两个主要弊端：第一，齿轮箱运行后温度上升很快，风冷却不能及时将热量带走，造成齿轮箱油温高报警停机或限功率运行，这影响风机的使用效率或损失发电量，并且油温过高对齿轮箱的齿轮和轴承的润滑、降温都会造成影响，同时也会降低齿轮油的使用寿命；第二，由于加热器加热只能使加热器附近的油加热，距加热器远的齿轮油加热很慢，如果冬季风机停机后，齿轮油因为油冷导致齿轮油粘稠度增加，导致油泵不能启动，并且这种加热方式是将齿轮油直接与加热器接触，造成加热器周围的齿轮油异常的热，会降低齿轮油的使用寿命。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种在高温时快速散热，在低温时快速均匀加热齿轮油的双馈风力发电机组中齿轮箱温控系统及温控方法，主要原理是通过温控系统的冷却液与齿轮油进行热交换。
4.本发明的技术方案是：一种双馈风力发电机组中齿轮箱温控系统，该系统包括：
5.用于存储冷却液的冷却液存储容器7；
6.设置在冷却液存储容器7内用于加热冷却液的冷却液加热器9；
7.设置在冷却液存储容器7内用于测量冷却液温度的冷却液温度测量仪12；
8.连接冷却液存储容器7用于带动冷却液循环的冷却泵6；
9.设置在齿轮箱1底部并连接冷却泵6的一出液口用于对齿轮箱1内齿轮油进行热交换的水油换热器ⅰ3
‑
1；
10.设置在齿轮箱1内用于测量齿轮油温度的齿轮油温度测量仪13；
11.连接齿轮箱1用于带动齿轮油流动的齿轮油泵5；
12.连接齿轮油泵5的出油口用于对齿轮油进行热交换的油水换热器2；
13.设置在油水换热器2下部并连接冷却泵6的另一出液口用于对齿轮油进行热交换的水油换热器ⅱ3
‑
2；
14.将经由油水换热器2热交换后的齿轮油进行分配至齿轮箱1中的齿轮油分配器10；
15.连接水油换热器ⅰ3
‑
1和水油换热器ⅱ3
‑
2的出液口对冷却液进行分配至冷却液存储容器7中的冷却液分配器11；
16.连接冷却液分配器11输出端的冷却液散热器14；
17.通过加大冷却液散热器14四周空气流动对冷却液进行降温的冷却液散热风扇8；
18.设置在油水换热器2上方通过加大油水换热器2四周空气流动对齿轮油进行降温的齿轮油散热风扇4；
19.根据冷却液温度测量仪12检测的冷却液温度及齿轮油温度测量仪13检测的齿轮油温度对冷却泵6、齿轮油泵5以及冷却液加热器9、齿轮油散热风扇4、冷却液散热风扇8进行控制的控制器。
20.进一步地，该系统还包括设置在冷却液存储容器7内用于测量冷却液液位的冷却液液位计15，当冷却液液位计15反馈给控制器的冷却液液位数值低于设定值时，控制器进行报警提示添加冷却液。
21.一种双馈风力发电机组中齿轮箱温控方法，所述温控方法为：
22.所述控制器根据冷却液温度测量仪12反馈的冷却液温度来控制冷却液加热器9及冷却泵6的启停：
23.当冷却液温度<10℃时，冷却液加热器9启动，冷却泵6不启动；当10℃≤冷却液温度≤20℃时，冷却液加热器9运行，冷却泵6启动，此时冷却液经水油换热器ⅰ3
‑
1和水油换热器ⅱ3
‑
2与齿轮箱1进行热交换，对齿轮油进行加热；当20℃<冷却液温度≤80℃时，冷却液加热器9停止运行，冷却泵6仍运行；当冷却液温度>80℃时，控制器进行冷却液温度过高报警并停止风力发电机组；
24.所述控制器根据齿轮油温度测量仪13反馈的齿轮油温度来控制齿轮油泵5的启停：
25.当齿轮油温度<0℃时，风力发电机组不运行；经过水油换热器ⅰ3
‑
1和水油换热器ⅱ3
‑
2对齿轮油进行加热，当齿轮油温度>5℃时，控制风力发电机组运行，齿轮油泵5不启动，齿轮箱1的齿轮靠自身的转动带起齿轮油，对给齿轮进行润滑；随着水油换热器ⅰ3
‑
1和水油换热器ⅱ3
‑
2对齿轮油进行加热以及齿轮箱1本身转动发热，当齿轮油温度>15℃时，齿轮油泵5启动，齿轮油经油水换热器2、齿轮油分配器10对齿轮箱1中的齿轮、高速轴承、低速轴承进行润滑及冷却；
26.所述控制器根据齿轮油温度测量仪13反馈的齿轮油温度来控制齿轮油散热风扇4的启停：
27.当齿轮油温度<40℃时，齿轮油散热风扇4不启动；当齿轮油温度>45℃时，控制器控制齿轮油散热风扇4启动，对齿轮油降温；当40℃≤齿轮油温度≤45℃时，齿轮油散热风扇4保持原状态；
28.所述控制器根据冷却液温度测量仪12反馈的冷却液温度来控制冷却液散热风扇8的启停：
29.当冷却液温度<50℃时，冷却液散热风扇8不启动；当冷却液温度>55℃时，控制器控制冷却液散热风扇8启动，对冷却液降温；当50℃≤冷却液温度≤55℃时，冷却液散热风扇8保持原状态；
30.所述控制器根据冷却液液位计15反馈的冷却液存储容器7内的冷却液液位数值判断是否开启低液位报警：
31.当冷却液液位计15检测冷却液液位数值低于设定值时，给控制器信号，控制器进行报警，提示添加冷却液。
32.本发明具有以下有益的效果：
33.由于本发明采用液体冷却，照比传统的风冷却散热效果明显，降低风机因齿轮箱温度过高造成的停机次数，能够长时间保证风机齿轮箱的温度在合适的区间运行。
34.由于本发明采用水油热交换装置与齿轮箱紧密接触，接触面积大，齿轮油温度上升快，并且能够使齿轮油均匀加热，加热的温度平稳上升；而传统的加热方式采用加热器对齿轮油直接接触加热，加热器周围齿轮油油温异常的高，齿轮油易失效，并且加热器接触面积小，温度上升慢。
附图说明
35.图1为本发明风力发电机组齿轮箱温控系统的结构示意图；
36.图2为本发明实施例提供的plc温度模拟量采集图；
37.图3为本发明实施例提供的plc控制接触器数字量输出模块接线图；
38.图4为本发明实施例提供的plc采集断路器、接触器反馈的数字量输入接线图；
39.图中：1、齿轮箱；2、油水换热器；3
‑
1、水油换热器ⅰ；3
‑
2、水油换热器ⅱ；4、齿轮油散热风扇；5、齿轮油泵；6、冷却泵；7、冷却液存储容器；8、冷却液散热风扇；9、冷却液加热器；10、齿轮油分配器；11、冷却液分配器；12、冷却液温度测量仪；13、齿轮油温度测量仪；14、冷却液散热器；15、冷却液液位计。
具体实施方式
40.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
41.参见图1所示，一种双馈风力发电机组中齿轮箱温控系统，包括齿轮箱1、油水换热器2、水油换热器ⅰ3
‑
1、水油换热器ⅱ3
‑
2、齿轮油散热风扇4、齿轮油泵5、冷却泵6、冷却液存储容器7、冷却液散热风扇8、冷却液加热器9、齿轮油分配器10、冷却液分配器11、冷却液温度测量仪12、齿轮油温度测量仪13、冷却液散热器14、冷却液液位计15及控制器。
42.其中冷却液加热器9设置在冷却液存储容器7内在控制器的控制下用于加热冷却液；冷却液温度测量仪12设置在冷却液存储容器7内用于测量冷却液温度；冷却泵6连接冷却液存储容器7用于带动冷却液循环；冷却泵6有两个出液口，一个出液口连接水油换热器ⅰ3
‑
1，水油换热器ⅰ3
‑
1设置在齿轮箱1的底部用于对齿轮箱1内齿轮油进行热交换，另一个出液口连接水油换热器ⅱ3
‑
2，水油换热器ⅱ3
‑
2设置在油水换热器2下部用于对齿轮油进行热交换；水油换热器ⅰ3
‑
1和水油换热器ⅱ3
‑
2经过热交换后连接至冷却液分配器11，冷却液分配器11调节水油换热器ⅰ3
‑
1和水油换热器ⅱ3
‑
2中冷却液的流量并分配至冷却液存储容器7中；齿轮油泵5连接齿轮箱1用于带动齿轮油流动；齿轮油泵5的出油口连接油水换热器2对齿轮油经由油水换热器2时与水油换热器ii3
‑
2进行热交换；齿轮油分配器10将经由油水换热器2热交换后的齿轮油分配至齿轮箱1中；齿轮油温度测量仪13设置在齿轮箱1内用于测量齿轮油温度，并将测量结果传输至控制器内；在冷却液分配器11输出端的冷却液散热器14，在冷却液散热器14附近设置冷却液散热风扇8，通过加大冷却液散热器14四周空气流动对冷却液进行降温，冷却液散热风扇8通过控制器根据控制冷却液温度和齿轮油温度进
行控制；在油水换热器2上方设置的齿轮油换热风扇4，通过加大油水换热器2四周空气流动对齿轮油进行降温，齿轮油换热风扇4通过控制器根据控制冷却液温度和齿轮油温度进行控制；
43.控制器根据冷却液温度测量仪12检测的冷却液温度及齿轮油温度测量仪13检测的齿轮油温度对冷却泵6、齿轮油泵5以及冷却液加热器9、齿轮油散热风扇4、冷却液散热风扇8进行控制，从而控制整个系统的运行。
44.在冷却液存储容器7内设置冷却液液位计15用于测量冷却液液位，冷却液液位计15与控制器连接，当冷却液的液位低于报警值时，反馈给控制器一个“冷却液液位低”信号，风力发电机组停机。
45.参见图2、图3和图4所示，控制器采用plc，plc中plc模拟量采集模块的端子1和plc模拟量采集模块的端子2分别用于齿轮油温温度采集和冷却液温度采集。plc中plc数字量输出模块的输出端分别通过继电器km1.1、km1.2、km1.3、km1.4、km1.5用于控制齿轮油泵启动、冷却泵启动、齿轮油散热风扇启动、冷却液散热风扇启动和冷却液加热器。plc中plc数字量输入模块的6个端子分别用于作为反馈端，分别用于齿轮油泵启动反馈、冷却泵启动反馈、齿轮油散热风扇启动反馈、冷却液散热风扇启动反馈、冷却液加热器反馈、冷却液液位反馈，其中控制齿轮油泵启动的继电器km1.1的常开点接入端子1，控制冷却泵启动的继电器km1.2的常开点接入端子2，控制齿轮油散热启动的继电器km1.3的常开点接入端子3，控制冷却液散热风扇的继电器km1.4的常开点接入端子4，控制冷却液加热器的继电器km1.5的常开点接入端子5，冷却液液位反馈k1.6接入端子6。这些反馈值显示设备运行状态。其中当冷却液液位反馈值低于设定值时，启动报警。
46.具体温控方法为：
47.控制器根据冷却液温度测量仪12反馈的冷却液温度来控制冷却液加热器9及冷却泵6的启停：
48.当冷却液温度<10℃时，冷却液加热器9启动，冷却泵6不启动；当10℃≤冷却液温度≤20℃时，冷却液加热器9运行，冷却泵6启动，此时冷却液经水油换热器ⅰ3
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1和水油换热器ⅱ3
‑
2与齿轮箱1进行热交换，对齿轮油进行加热；当20℃<冷却液温度≤80℃时，冷却液加热器9停止运行，冷却泵6仍运行；当冷却液温度>80℃时，控制器进行冷却液温度过高报警并停止风力发电机组；
49.控制器根据齿轮油温度测量仪13反馈的齿轮油温度来控制齿轮油泵5的启停：
50.当齿轮油温度<0℃时，风力发电机组不运行；经过水油换热器ⅰ3
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1和水油换热器ⅱ3
‑
2对齿轮油进行加热，当齿轮油温度>5℃时，控制风力发电机组运行，齿轮油泵5不启动，齿轮箱1的齿轮靠自身的转动带起齿轮油，对给齿轮进行润滑；随着水油换热器ⅰ3
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1和水油换热器ⅱ3
‑
2对齿轮油进行加热以及齿轮箱1本身转动发热，当齿轮油温度>15℃时，齿轮油泵5启动，齿轮油经油水换热器2、齿轮油分配器10对齿轮箱1中的齿轮、高速轴承、低速轴承进行润滑及冷却；
51.控制器根据齿轮油温度测量仪13反馈的齿轮油温度来控制齿轮油散热风扇4的启停：
52.当齿轮油温度<40℃时，齿轮油散热风扇4不启动；当齿轮油温度>45℃时，控制器控制齿轮油散热风扇4启动，对齿轮油降温；当40℃≤齿轮油温度≤45℃时，齿轮油散热风
扇4保持原状态；
53.控制器根据冷却液温度测量仪12反馈的冷却液温度来控制冷却液散热风扇8的启停：
54.当冷却液温度<50℃时，冷却液散热风扇8不启动；当冷却液温度>55℃时，控制器控制冷却液散热风扇8启动，对冷却液降温；当50℃≤冷却液温度≤55℃时，冷却液散热风扇8保持原状态；
55.控制器根据冷却液液位计15反馈的冷却液存储容器7内的冷却液液位数值判断是否开启低液位报警：
56.当冷却液液位计15检测冷却液液位数值低于设定值时，给控制器信号，控制器进行报警，提示添加冷却液。
57.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。