一种风电润滑、水冷系统在全环境条件下的性能测试系统及其工作方法与流程

本发明属于风电润滑系统及水冷系统技术领域，具体涉及一种风电润滑、水冷系统在全环境条件下的性能测试系统及其工作方法。

背景技术：

风电齿轮箱及变频器/发电机是风力发电机组的重要设备，要保证风机能够正常运行，除了确保齿轮箱和变频器/发电机本身的质量外，配套齿轮箱的润滑系统和配套变频器/发电机的水冷系统的质量、及性能也影响着整机的运行状态及效率。

国内风机运行情况来看，整机运行两三年后齿轮箱润滑系统及变频器/发电机水冷系统暴露出的问题较多，究其原因还是在研发初期对新产品的性能测试不够严谨，风机运行情况及特殊性考虑不够到位，对产品的可靠性要求高，但是实际新产品试制出来后验证效果没有得到实施，特别是在提出齿轮箱润滑系统及变频器/发电机水冷系统整机零部件国产化后，在单纯验证某个零部件在特定条件下合格后，便批量使用到新产品系统上，造成了新产品在风机运行时暴露出较多问题。

目前齿轮箱润滑系统及变频器/发电机水冷系统性能测试无法在恒温条件下进行，使得润滑系统和水冷系统的整机零部件国产化后，虽然某些零件仍然采用原有进口件，但是新选用的零部件没有得到有效的验证，国内厂商制造的整个系统在国产化组装后也没有进行系统性试验，而是将新产品样机安装到风机上进行试验，运行一段时间后觉得没问题，然后便开始批量投产，待几年后产品问题不断暴露出来，再反过来对故障件进行单一条件下的验证测试，有些问题能够故障再现，但是有些却不能故障再现，因此导致有些问题始终不能得到很好的解决。

中国专利公开号cn202579042u中公开了一种风电机组液压润滑冷却综合控制系统，包括有控制器，所述控制器上连接有液压系统、润滑系统和水冷系统；所述液压系统包括有主轴制动器、偏航制动器和滑环装置子系统，所述滑环装置子系统包括有第一液压变浆器、第二液压变浆器和叶轮锁定器；所述润滑系统包括有发电机润滑器和齿轮箱润滑器；所述水冷系统包括有发电机水冷器、整流柜水冷器和水冷风扇。上述实用新型的目的是提供一种集液压、润滑、冷却功能于一体化设计的，结构紧凑，占用空间小，控制方便简单的风电机组液压润滑冷却综合控制系统，但是在正式运行之前，无法进行全环境条件下的性能测试，不能对已经发现的问题在新产品上进行验证，同时无法发现一些暂未暴露出来的问题，或者是某些单一因素造成而无法解决的系统性问题。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，在风电润滑系统及水冷系统技术领域，该发明用于测试新产品及现有产品在全环境条件下运行时的整体性能，有效提升新产品的研发进度及产品质量。

本发明采用的技术方案如下：一种风电润滑、水冷系统在全环境条件下的性能测试系统，它包括有环境室、造温室、通风系统和控制系统，所述环境室、造温室和通风系统分别与控制系统相连，所述环境室与造温室通过通风管道相连，所述环境室和造温室分别与通风系统连接，所述环境室内安装有被测试的润滑系统，水冷系统、模拟齿轮箱装置和模拟变频器装置，所述润滑系统与模拟齿轮箱装置相连，所述水冷系统与模拟变频器装置相连，所述润滑系统，水冷系统、模拟齿轮箱装置和模拟变频器装置分别与控制系统相连，所述控制系统上连接有温度监测传感器、压力监测传感器和流量监测传感器。

所述控制系统包括电源开关、人机交互界面、plc控制器、断路器、中间继电器、交流接触器、温度传感器、压力变送器和流量变送器。

所述plc控制器设有温度分段控制模块、压力控制模块和流量控制模块，所述温度分段控制模块包括温度检测单元、温度分段信息存储单元和温度定值控制单元，所述压力控制模块和流量控制模块分别设有压力检测单元和流量检测单元。

所述环境室内安装有被测试的润滑系统，水冷系统、模拟齿轮箱装置和模拟发电机装置。

所述润滑系统与模拟齿轮箱装置均和温度监测传感器、压力监测传感器和流量监测传感器相连。

所述水冷系统与模拟变频器装置均和温度监测传感器、压力监测传感器和流量监测传感器相连。

所述润滑系统与水冷系统通过油水换热器相连，所述油水换热器的油通道与润滑系统相连，所述油水换热器的水通道与水冷系统相连。

所述通风系统的进风口与环境室相连，所述通风系统的出风口与造温室的进风口相连。

本发明还提供一种风电润滑、水冷系统在全环境条件下的性能测试工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：预先在温度分段信息存储单元存储温度分段信息及各个段对应的设备运行信息；

步骤二：启动性能测试系统；

步骤三：温度检测单元控制温度传感器进行温度检测，并将温度值模拟信号传输给plc控制器；

步骤四：plc控制器将温度值模拟信号转化为温度数值信息，并确定所在温度分段区间；

步骤五：根据步骤四确定的温度分段区间，温度定值控制单元控制相应设备的运行状态；

步骤六：继续执行步骤三，直到温度值达到要求；

步骤七：检测压力和流量变送器数值并判断被测试系统是否运行正常；

步骤八：检测t1、t2温度传感器的数值并控制通风系统和造温室的运行状态；

步骤九：观察采集的试验数据，给出停机信号。

步骤五中，根据检测的温度数值，所述温度定值控制单元用于控制相应设备的运行，满足定值要求。

本发明的有益效果有：本发明能测试风电润滑、水冷系统在全环境条件下的整机性能，而现有产品只能安装到风机上面进行验证，这需要花费很长的时间和大量的资金；另一方面，本发明采用智能控制系统，根据设定的试验参数，系统自动调节各系统或装置以满足试验条件，利用控制系统完成整个测试过程，同时能够对已经发现的问题在新产品上进行验证，以及发现一些暂未暴露出来的问题，或者是某些单一因素造成而无法解决的系统性问题。

附图说明

图1为本发明的整体系统原理图；

图2为本发明的整体流程图；

图中1、环境室；2、造温室；3、通风系统；4、控制系统；5、模拟齿轮箱装置；6、润滑系统；7、水冷系统；8、模拟变频器装置；9、温度监测传感器；10、压力监测传感器；11、流量监测传感器；12、油水换热器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地说明：

如图1-2所示，本发明它包括有环境室1、造温室2、通风系统3和控制系统4，所述环境室1、造温室2和通风系统3分别与控制系统4相连，所述环境室1与造温室2通过通风管道相连，便于造温室2根据测试系统的需要向环境室1内输送定量的冷、热气体。

所述环境室1和造温室2分别与通风系统3连接，便于通风系统3能排出被测试系统中冷却器工作时所产生的气体。

所述通风系统3的进风口与环境室1相连，所述通风系统3的出风口与造温室2的进风口相连，在测试过程中造温室2根据环境室1对温度的要求，选择从通风系统3的出风口处吸入的风量大小。

所述环境室1内安装有被测试的润滑系统6，水冷系统7、模拟齿轮箱装置5和模拟变频器装置8，其中模拟变频器装置8可以为模拟发电机装置，以达到在全环境条件下进行性能测试。所述润滑系统6与模拟齿轮箱装置5相连，用于测试齿轮箱运行时润滑系统6的性能；所述水冷系统7与模拟变频器装置8相连，用于测试变频器运行时水冷系统7的性能。

所述润滑系统6，水冷系统7、模拟齿轮箱装置5和模拟变频器装置8分别与控制系统4相连，该控制系统4上连接有温度监测传感器9、压力监测传感器10和流量监测传感器11，其中控制系统4用于控制各系统及装置的运行并进行系统流量、压力和温度的监测，在测试时控制系统4可根据流量监测传感器11、压力监测传感器10和温度监测传感器9反馈的信号进行相应的调节及暂停，并实时显示状态及测试数据。

所述控制系统4包括电源开关、人机交互界面、plc控制器、断路器、中间继电器、交流接触器、温度传感器、压力变送器和流量变送器。其中人机交互界面用于用户与测试系统进行通讯；plc控制器用于接受模拟信号并进行分析处理，根据相应分析结果做出对应的控制动作；断路器用于系统电源过载保护；中间继电器和交流接触器通过通过自身触电的通断来控制设备的启停动作；而温度传感器、压力变送器和流量变送器用于采集系统中的温度、压力及流量的模拟信号并传递给plc控制器。

所述plc控制器设有温度分段控制模块、压力控制模块和流量控制模块，所述温度分段控制模块包括温度检测单元、温度分段信息存储单元和温度定值控制单元，其中温度检测单元用于控制温度传感器检测测试系统各点的温度值模拟信号，并将温度值模拟信号传递给plc控制器，接着plc控制器将温度值模拟型号计算转换为温度数值信息；温度分段信息存储单元内用于植入预先设定好的温度值区间分段信息及各分段对应的设备运行信息；温度定值控制单元用于根据温度数值信息控制通风系统3、造温室2及被测试产品的运行状态，使得产品在测试过程中始终保持在要求的温度环境内。

所述压力控制模块和流量控制模块分别设有压力检测单元和流量检测单元。

所述润滑系统6与模拟齿轮箱装置5均和温度监测传感器9、压力监测传感器10和流量监测传感器11相连，便于查看润滑系统6的所有数值是否符合要求。

所述水冷系统7与模拟变频器装置8均和温度监测传感器9、压力监测传感器10和流量监测传感器11相连，便于查看水冷系统7的所有数值是否符合要求。

所述润滑系统6与水冷系统7通过油水换热器12相连，所述油水换热器12的油通道与润滑系统6相连，油水换热器12的水通道与水冷系统系统7相连，通过低温水介质去冷却高温油介质，从而实现油水换热器的换热作用,通过换热后的油温数值和水温数值判断换热器的性能是否满足要求。

本发明还提供风电润滑、水冷系统在全环境条件下的性能测试工作方法，包括以下步骤：

步骤一：预先在温度分段信息存储单元存储温度分段信息及各个段对应的设备运行信息；

步骤二：启动性能测试系统；

步骤三：温度检测单元控制温度传感器进行温度检测，并将温度值模拟信号传输给plc控制器；

步骤四：plc控制器将温度值模拟信号转化为温度数值信息，并确定所在温度分段区间；

步骤五：根据步骤四确定的温度分段区间，温度定值控制单元控制相应设备的运行状态；

该状态为：环境室1内的t3和t4温度值通过调节造温室2会向环境室1内输送气体，使t3和t4温度值恒定在设定区间内；

t5和t7温度值的第一分段区间值通过运行时间来达到要求，第二分段区间值通过模拟装置的间断运行及造温室2的运行来达到要求；

步骤六：继续执行步骤三，直到温度值达到要求；

步骤七：检测l1\l2压力和p1-4流量变送器数值并判断被测试系统是否运行正常；

步骤八：检测t1、t2温度传感器的数值并控制通风系统和造温室的运行状态；

该状态为：当造温室2需要向环境室1输送低温度气体时，即t2温度值小于t1温度值，那么通风系统3出口的气体会全部排向造温室2进口；

当造温室2需要向环境室1输送高温度气体时，即t2温度值大于t1温度值，那么通风系统3出口的气体会全部排向造温室2进口；

步骤九：观察采集的试验数据，给出停机信号。

本发明的使用过程如下：

测试开始前，按照原理图用管道将被测试的润滑系统6与模拟齿轮箱装置5进行连接，用管道将被测试的水冷系统7与模拟变频器装置8进行连接，同时将流量监测传感器11、压力监测传感器10和温度监测传感器9的机械接口连接到管道中，电气接口连接到控制系统4中，最后将润滑系统6、水冷系统7、模拟齿轮箱装置5、模拟变频器装置8、通风系统3、环境室1和造温室2的电气接口部分与控制系统4进行连接。

测试开始时，首先得到启动信号，系统开机，然后启动控制系统4，进行系统自检，如果自检完成就立即进入运行程序，那么系统继续进行自检；当系统自检完成后，选择对应测试项目所需要的程序系统开始运行，接着造温室2开始工作，按照程序设定的参数值向环境室1输送指定温度和体积的气体，同时检测环境室1的温度监测点t3和t4的温度值是否按照测试要求进行变化，若有异常，则检查造温室2输送的气体是否达标；当t3和t4监测点的温度值达到测试要求后，再检测t5和t7监测点的温度值是否达到测试设定值，若没有达到，系统继续运行同时对造温室2继续进行检测。

当t5和t7监测点的温度值达到测试要求后，启动润滑系统6或水冷系统7，模拟齿轮箱装置5及模拟变频器装置8，然后继续检测t5或t7监测点的温度值是否达到测试设定值，若没有达到，系统继续运行同时继续进行检测；当t5或t7监测点的温度值达到测试要求后，接着检测流量l1或l2及压力p1-4的数值是否在正常范围内，若数值超过设定的正常范围，则检查润滑系统6或水冷系统7，若所有数值均符合要求，则系统继续进行测试。

接着检测t1和t2温度值并判断气体循环方式，即造温室2根据系统要求制作产生指定温度和体积的气体输送到环境室1，被测试产品在运行时产生的气体由通风系统3负责排出环境室1，需要注意的是，为了保证被测试产品与现场实际工况相同，造温室2所制作的气体量要大于被测试产品所需要的量，通风系统3的排气量也要大于本测试产品所产生的量，造温室2进风口的温度监测点t1用于监测运行时进风口气体的温度。

当造温室2需要向环境室1输送低温度气体时，若t2监测点的温度值小于t1监测点的温度值，那么通风系统3的出风口气体会全部排向造温室2的进风口，此时环境室1、造温室2和通风系统3会形成一个封闭式循环系统。

当造温室2需要向环境室1输送高温度气体时，若t2监测点温度值大于t1监测点的温度值，那么通风系统3的出风口气体会全部排向造温室2的进风口，此时环境室1、造温室2和通风系统3会形成一个封闭式循环系统，当通风系统3的出风口气体不排向造温室2的进风口时，整个测试系统为一个开放式系统，待数据采集完成后，系统停止运行。

本系统在运行时，各系统、各装置的运行状态数据及传感器监测的数据都会反馈到控制系统4中，当某个监测点数据出现异常后，系统发出异常提现，当异常数据到达停止测试设定时，系统自动停止测试，并显示停机原因。

本发明涉及的其它未说明部分与现有技术相同。