一种齿轮箱冲洗装置的回油控制系统及控制方法与流程

本发明属于液压润滑系统技术领域，具体涉及一种风力发电机齿轮箱冲洗装置的回油控制系统及控制方法。

背景技术

近年来随着风电机组单机容量的不断增大，由原来的2mw、3mw逐渐增大到5至7mw，其由陆上型逐渐向海上型转变，以及风电机组的投行时间的逐渐累积，由齿轮箱故障或损坏引起的机组停运事件时有发生，由此带来的直接和间接损失也越来越大，维护人员投入相关工作的工作量也有上升趋势。这就促使越来越多的主机厂对风机齿轮箱提出了更高的要求。齿轮箱生产完后，需要通过对齿轮箱的循环冲洗，去除齿轮箱内金属碎屑、粉末、尘埃颗粒等污物，使齿轮箱及润滑油达到客户的清洁度要求。但是在齿轮箱冲洗过程中，由于齿轮箱体积、重量大，冲洗试验台都安装在地面，冲洗完成后，冲洗的油液经过重力的作用流回冲洗试验台地平面下的重力油箱，需要收集并且从新抽回到主油箱再次循环，由于回油泵必须设计的比供油泵流量大，原来的系统的回油就会反复的起停，导致油泵电机寿命短，由于重力油箱安装在地坑里面，原来使用的是液位发讯器，由液位发讯器来控制回油泵的起停，若遇到液位控制器或油泵故障，导致重力油箱溢油时有发生。

因此，提供一种齿轮箱冲洗装置的回油控制系统，能精确控制重力油箱的液位，运行可靠，保证重力油箱不溢油，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种齿轮箱冲洗装置的回油控制系统及方法，解决了现有技术中齿轮箱冲洗装置重力油箱由于液位发讯器不可靠，重力油箱溢油与回油泵频繁启动影响油泵电机寿命的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种齿轮箱冲洗装置的回油控制系统，包括冲洗装置与控制系统，所述冲洗装置包括主油箱、冲洗试验台、重力油箱和回油系统；控制系统包括plc、工频控制回路、变频控制回路和触摸屏；

所述主油箱用于储存系统运行所有的油液，冲洗试验台用于对齿轮箱进行冲洗，重力油箱用于收集试验台的回油；

所述回油系统包含一台工频电机连接的回油泵与一台变频电机连接的回油泵，回油泵入口设置粗过滤器，泵出口设置精过滤器，用于过滤油液；

所述plc控制器包括电源模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、通讯模块和设置有液位恒定程序的中央处理器；

所述工频控制回路由断路器、交流接触器、热继电器组成，所述变频控制回路由断路器、交流接触器、变频器组成；

所述触摸屏用于进行回油控制系统的参数设置、数据显现及提供操作界面。

作为优选方式，主油箱上安装有液位开关，液位开关用于提示主油箱的液位高、低；重力油箱上安装有液位开关，低点用于连锁停工频泵、高点用于连锁起工频泵，超高点用于重力油箱液位高报警，液位变送器用于重力油箱液位的显示同时参与变频回油泵的pid控制。

作为优选方式，所述液位恒定程序包括数据采集存储单元、恒定液位控制单元和故障报警诊断单元；所述数据采集存储单元用于采集和处理液位变送器、液位开关、差压开关的信号，并接受控制系统触摸屏上参数的设置与储存；所述恒定液位控制单元用于控制重力油箱内的液位；所述故障报警诊断单元用于检测传感器是否正常，液位报警，差压报警，泵故障报警等。

作为优选方式，所述齿轮箱冲洗装置能同时冲洗两台齿轮箱，当只有一台齿轮箱冲洗时，正常情况下只运行变频泵，液位出现报警时才允许工频泵投入运行，当同时两台齿轮箱冲洗时，两台回油泵都投入运行。

作为优选方式，变频泵采用pid调节，pid调节参数在触摸屏上设置(可修改)，调节变频泵的运行速度，从而控制重力油箱的液位。

作为优选方式，所述回油泵入口设置粗过滤器，泵出口设置精过滤器，用于过滤油液，每只过滤器都有压差发讯开关用于提示过滤器是否堵塞。

一种齿轮箱冲洗装置的回油控制系统的控制方法：

步骤一：预先设定好系统运行参数：重力油箱液位(50％)、pid调节的比例调节值(0.15)、pid调节的积分调节值(45s)、pid调节的微分调节值(100s)、设定pid的调节死去(1％)；该步骤设置一般在人机交互界面进行；设置变频器的额定电流为：22.6a，设定工频电机热继电器的整定电流为：22.6a；

步骤二：冲洗油站控制方式选择为远方控制状态；

步骤三：冲洗油站的供油泵与回油都正常，此时冲洗油站发出备妥信号；

步骤四：主控收到油站的备妥信号后，可以通过远程控制命令来控制冲洗油站的起停；

步骤五：冲洗油站收到1号或2号冲洗站启动命令后，1号或2号供油泵启动，启动延时(10s)后，变频回油泵启动，变频回油泵根据触摸屏上参数设定值，调节重力油箱的液位，使液位控制在要求的范围内；

步骤六：变频泵启动后延时(10s)循环检测重力油箱的液位，若液位达到高点则工频回油泵启动，直到油液到达低点停止工频回油泵；

步骤七：若冲洗油站收到1号和2号冲洗油站都启动的命令，则1号供油泵先启动，延时(5s)启动2号供油泵，启动延时(10s)后，变频回油泵启动，启动延时(15s)后，工频回油泵启动，1号和2号同时冲洗时，两台回油泵一直运行，不停止；

步骤八：若1号和2号都在运行的的过程中，有一台冲洗站停止运行，则重力油箱检测到液位低停止工频回油泵的运行，变频回油泵继续运行；

步骤九：若只有一台冲洗站运行，在冲洗站停止运行后，变频回油泵继续运行，直到重力油箱液位到低点，再停止运行；

步骤十：在冲洗油站没有运行时，只要重力油箱的液位超过高点则工频回油泵启动，直到重力油箱的液位达到低点才停止运行，防止齿轮箱储存的油液流到重力油箱，油液溢出。

在任何时候，只要主油箱上的液位开关检测到液位高或液位低，控制系统都要发出相应的报警，提示操作人员，主油箱液位不正常；

在任何时候，只要重力油箱液位超过高点或液位变送器有故障，控制系统都要发出相应的报警，提示操作人员，重力油箱液位不正常或变送器故障，操作人员需要及时处理，防止系统故障漏油；

在运行过程中，可以通过触摸屏画面上的pid调节参数来修正重力油箱液位的控制参数，使液位达到要求的控制状态。

本发明的有益效果是：

本发明原理简单，设计科学合理，能精确控制重力油箱的液位，且运行可靠，能保证齿轮箱冲洗装置的良好运行；

本发明通过plc控制器采集系统各传感器的的运行参数，通过触摸屏进行人机交互显示，设置系统的运行参数，控制系统自动运行，保证回油系统回油正常，系统不溢油；同时用重力油箱的液位开关连锁保护，防止液位变送器失效，保证齿轮箱冲洗装置系统稳定、可靠的运行；

本发明维修、维护非常方便，工作性能优良，使用寿命长，能在复杂环境中长期稳定地运行。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为实施例显示界面。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

一种齿轮箱冲洗装置的回油控制系统，包括冲洗装置与控制系统，所述冲洗装置包括主油箱、冲洗试验台、重力油箱和回油系统；控制系统包括plc、工频控制回路、变频控制回路和触摸屏；

所述主油箱用于储存系统运行所有的油液，冲洗试验台用于对齿轮箱进行冲洗，重力油箱用于收集试验台的回油；

所述回油系统包含一台工频电机连接的回油泵与一台变频电机连接的回油泵，回油泵入口设置粗过滤器，泵出口设置精过滤器，用于过滤油液；

所述plc控制器包括电源模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、通讯模块和设置有液位恒定程序的中央处理器；

所述工频控制回路由断路器、交流接触器、热继电器组成，所述变频控制回路由断路器、交流接触器、变频器组成；

所述触摸屏用于进行回油控制系统的参数设置、数据显现及提供操作界面。

作为优选方式，主油箱上安装有液位开关，液位开关用于提示主油箱的液位高、低；重力油箱上安装有液位开关，低点用于连锁停工频泵、高点用于连锁起工频泵，超高点用于重力油箱液位高报警，液位变送器用于重力油箱液位的显示同时参与变频回油泵的pid控制。

作为优选方式，所述液位恒定程序包括数据采集存储单元、恒定液位控制单元和故障报警诊断单元；所述数据采集存储单元用于采集和处理液位变送器、液位开关、差压开关的信号，并接受控制系统触摸屏上参数的设置与储存；所述恒定液位控制单元用于控制重力油箱内的液位；所述故障报警诊断单元用于检测传感器是否正常，液位报警，差压报警，泵故障报警等。

作为优选方式，所述齿轮箱冲洗装置能同时冲洗两台齿轮箱，当只有一台齿轮箱冲洗时，正常情况下只运行变频泵，液位出现报警时才允许工频泵投入运行，当同时两台齿轮箱冲洗时，两台回油泵都投入运行。

作为优选方式，变频泵采用pid调节，pid调节参数在触摸屏上设置(可修改)，调节变频泵的运行速度，从而控制重力油箱的液位。

作为优选方式，所述回油泵入口设置粗过滤器，泵出口设置精过滤器，用于过滤油液，每只过滤器都有压差发讯开关用于提示过滤器是否堵塞。

一种齿轮箱冲洗装置的回油控制系统的控制方法：

步骤一：预先设定好系统运行参数：重力油箱液位(50％)、pid调节的比例调节值(0.15)、pid调节的积分调节值(45s)、pid调节的微分调节值(100s)、设定pid的调节死去(1％)；该步骤设置一般在人机交互界面进行；设置变频器的额定电流为：22.6a，设定工频电机热继电器的整定电流为：22.6a；

步骤二：冲洗油站控制方式选择为远方控制状态；

步骤三：冲洗油站的供油泵与回油都正常，此时冲洗油站发出备妥信号；

步骤四：主控收到油站的备妥信号后，可以通过远程控制命令来控制冲洗油站的起停；

步骤五：冲洗油站收到1号或2号冲洗站启动命令后，1号或2号供油泵启动，启动延时(10s)后，变频回油泵启动，变频回油泵根据触摸屏上参数设定值，调节重力油箱的液位，使液位控制在要求的范围内；

步骤六：变频泵启动后延时(10s)循环检测重力油箱的液位，若液位达到高点则工频回油泵启动，直到油液到达低点停止工频回油泵；

步骤七：若冲洗油站收到1号和2号冲洗油站都启动的命令，则1号供油泵先启动，延时(5s)启动2号供油泵，启动延时(10s)后，变频回油泵启动，启动延时(15s)后，工频回油泵启动，1号和2号同时冲洗时，两台回油泵一直运行，不停止；

步骤八：若1号和2号都在运行的的过程中，有一台冲洗站停止运行，则重力油箱检测到液位低停止工频回油泵的运行，变频回油泵继续运行；

步骤九：若只有一台冲洗站运行，在冲洗站停止运行后，变频回油泵继续运行，直到重力油箱液位到低点，再停止运行；

步骤十：在冲洗油站没有运行时，只要重力油箱的液位超过高点则工频回油泵启动，直到重力油箱的液位达到低点才停止运行，防止齿轮箱储存的油液流到重力油箱，油液溢出。

在任何时候，只要主油箱上的液位开关检测到液位高或液位低，控制系统都要发出相应的报警，提示操作人员，主油箱液位不正常；

在任何时候，只要重力油箱液位超过高点或液位变送器有故障，控制系统都要发出相应的报警，提示操作人员，重力油箱液位不正常或变送器故障，操作人员需要及时处理，防止系统故障漏油；

在运行过程中，可以通过触摸屏画面上的pid调节参数来修正重力油箱液位的控制参数，使液位达到要求的控制状态。

在一个实施例中，如附图1冲洗装置(箭头方向为循环主管路的油流方向)所示，一种齿轮箱冲洗装置的回油控制系统，该系统由冲洗装置与控制系统组成，所述冲洗装置包括主油箱、冲洗试验台、重力油箱、回油系统组成；所述控制系统包括plc、工频控制回路、变频控制回路、触摸屏组成；

本发明所述主油箱用于储存系统运行所有的油液，冲洗试验台用于对齿轮箱进行冲洗，重力油箱由于收集试验台的回油。

回油系统包含一台工频电机连接的回油泵与一台变频电机连接的回油泵，回油泵入口设置粗过滤器，泵出口设置精过滤器，用于过滤油液。回油泵装置参数：流量：200～650l/min；压力：0-0.63mpa；电机功率：11kw(ac380v/50hz)；过滤装置参数：吸油粗过滤精度：500μm；吸油粗过滤器配置：2只通流能力1000l/min过滤器；吸油粗过滤器正常压差：-0.17bar(isovg320/40℃)；吸油粗过滤器报警压差：-0.3bar。出油精过滤精度：25μm；出油精过滤器配置：1只通流能力2610l/min过滤器；出油精过滤器正常压差：0.2bar(isovg320/40℃)；出油精过滤器报警压差：3bar。

本发明所述plc控制器包括电源模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、通讯模块和设置有液位恒定程序的中央处理器；控制系统选用西门子s7-300系列。

本发明所述工频控制回路由断路器、交流接触器、热继电器组成，用于控制工频回油泵的起停与保护。所述变频控制回路由断路器、交流接触器、变频器组成，交流接触器用于控制柜变频电机的风扇，变频器用于控制变频油泵的调速。

本发明所述人机交互界面(触摸屏)用于进行回油控制系统的参数设置、数据显现及提供操作界面，如图2所示；

本发明所述主油箱上安装有液位开关、用于提示主油箱的液位高、低；重力油箱上安装有液位开关，低点用于连锁停工频泵、高点用于连锁起工频泵，超高点用于重力油箱液位高报警，液位变送器用于重力油箱液位的显示同时参与变频回油泵的pid控制，pid控制参数在上图触摸屏画面中设置，从而控制重力油箱的液位。

本发明所述液位恒定程序包括数据采集存储单元、恒定液位控制单元和故障报警诊断单元；所述数据采集存储单元用于采集和处理液位变送器、液位开关、差压开关的信号，并接受控制系统触摸屏上参数的设置与储存；所述恒定液位控制单元用于控制重力油箱内的液位；所述故障报警诊断单元用于检测传感器是否正常，液位报警，差压报警，泵故障报警等。

本发明所述齿轮箱冲洗装置能同时冲洗两台齿轮箱，当只有一台齿轮箱冲洗时，正常情况下只运行变频泵，液位出现报警时才允许工频泵投入运行，当同时两台齿轮箱冲洗时，两台回油泵同时投入运行。

本发明所述回油泵入口设置粗过滤器，泵出口设置精过滤器，用于过滤油液，每只过滤器都有压差发讯开关用于提示过滤器是否堵塞。

本发明有效地解决了现有技术中齿轮箱冲洗装置重力油箱由于液位发讯器不可靠，重力油箱溢油与回油泵频繁启动影响油泵电机寿命的问题。

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，应当指出的是，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。