一种电动执行器替代风力发电机组温控阀的系统结构的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电机组的技术领域，具体而言，涉及一种电动执行器替代风力发电机组温控阀的系统结构，更具体地是一种能够包括随润滑油温度变化自动调节电动控制器球阀开度的结构，以替代原有温控阀的功能，实现精准切换润滑油大、小循环油路，既确保通过散热器润滑油的流量能够满足要求，又确保散热系统的散热性能。


背景技术：

2.风机设备从传动结构上分类，主要可以分为双馈式风机与直驱式风机。双馈式机组成熟度高、成本低，约占我国装机总量的60％，而直驱式机组约占我国装机总量的30％。双馈式机组主要特征是风轮传递过来的低转速通过齿轮箱增速到发电机所需的高转速，但在传动过程中齿轮箱会将一部分机械能转化为内能，产生一定的热量，进而提升齿轮箱的温度，从而影响齿轮箱的稳定，因此运行时对齿轮箱进行的降温尤为重要。相反，当外界环境温度较低的情况下，风力发电机组停机较长时间后重新启动时，机组的齿轮箱润滑油温度较低，此时则需要快速提升润滑油温度，使润滑油不经过散热器而直接回到齿轮箱，为齿面进行润滑。
3.为达到较好的控制目的，风力发电机组齿轮箱多采用温控阀调节润滑油回路的方式。当温度升高时，温控阀逐渐打开，润滑油通过散热器散热后返回齿轮箱，反之，则温控阀关闭，润滑油经管路直接返回齿轮箱。但是风力发电机组齿轮箱配置的润滑系统内温控阀通常使用寿命较低，导致当温控阀性能下降或损坏后通过散热器的齿轮箱润滑油流量降低，回流进齿轮箱的冷却油减少，进而无法满足齿轮箱的冷却要求，造成风电机组限功率运行情况频繁发生。
4.因此，亟需对此现有技术进行技术改进。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本实用新型提供一种电动执行器替代风力发电机组温控阀的系统结构，采用可调节型电动执行器通过模拟量信号线性控制球阀开度，用以使润滑油冷却系统整体流量控制更加精准，从而实现对润滑油实时有效的冷却降温。
6.为达到上述目的，本实用新型提供了一种电动执行器替代风力发电机组温控阀的系统结构，其包括：
7.一油泵单元，通过输油管道与齿轮箱模块连接，其中，所述油泵单元包括：
8.一油泵模块，通过输油管道连接到所述齿轮箱模块的出油端；
9.一电动执行器，通过输油管道连接到所述油泵模块的出油端，所述电动执行器的输出端通过输油管道连接到所述齿轮箱模块回流端，并且所述电动执行器还与一控制器电性连接；以及
10.一温度传感器，固定设置在所述电动执行器前端的金属位置处，用于测量润滑油的温度，并且所述温度传感器还与所述控制器电性连接；
11.其中，所述系统结构还包括一冷却回路，与所述电动执行器所在的回路并联，且所述冷却回路包括一冷却器模块，用于对流入的润滑油进行冷却降温。
12.在本实用新型一实施例中，其中，所述电动执行器通过支架固定于风机机舱上，且所述电动执行器还与机舱控制柜内的电源连接。
13.在本实用新型一实施例中，其中，所述控制器预设一下限温度阈值与一上限温度阈值，用于在温度传感器测量的温度值小于下限温度阈值时全部润滑油通过所述电动执行器所在的回路流回齿轮箱模块，以及在温度传感器测量的温度值大于等于上限温度阈值时全部润滑油通过所述冷却回路流回齿轮箱模块。
14.在本实用新型一实施例中，其中，所述下限温度阈值为45℃，所述上限温度阈值为55℃。
15.在本实用新型一实施例中，其中，所述控制器还预设一温度与电动执行器开度线性关系对照表，用于在下限温度阈值与上限温度阈值之间根据测量的温度值控制电动执行器的开度。
16.在本实用新型一实施例中，其中，所述电动执行器还电性连接到外部的风机控制系统中。
17.本实用新型提供的电动执行器替代风力发电机组温控阀的系统结构，与现有技术相比，其采用的电动执行器的开度能够通过控制器精确控制，以确保及时有效地为润滑油降温，同时，电动执行器的使用寿命较长，采用电动执行器的系统结构更利于整个机组的运维与故障处理。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型一实施例的系统结构示意图。
20.附图标记说明：101-油泵单元；1011-温度传感器；1012-电动执行器；1013
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油泵模块；102-冷却器模块；103-控制器；104-齿轮箱模块。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.图1为本实用新型一实施例的系统结构示意图，如图1所示，本实施例提供一种电动执行器替代风力发电机组温控阀的系统结构，其包括：
23.一油泵单元(101)，通过输油管道与齿轮箱模块(104)连接，其中，油泵单元(101)包括：
24.一油泵模块(1013)，通过输油管道连接到齿轮箱模块(104)的出油端，用于为流入
油泵单元(101)的润滑油循环提供动力并过滤润滑油；
25.一电动执行器(1012)，通过输油管道连接到油泵模块(1013)的出油端，电动执行器(1012)的输出端通过输油管道连接到齿轮箱模块(104)回流端，电动执行器(1012)还与一控制器(103)电性连接，用于根据控制器的信号控制电动执行器(1012)的开度；以及
26.一温度传感器(1011)，固定设置在电动执行器(1012)前端的金属位置处，用于测量润滑油的温度，并且温度传感器(1011)还与所述控制器(103) 电性连接，用于向控制器(103)发送测量的温度信号；
27.其中，所述系统结构还包括一冷却回路(图1中的
②
箭头所指示的回路)，与电动执行器(1012)所在的回路(图1中的
①
箭头所指示的回路)并联，且所述冷却回路包括一冷却器模块(102)，用于对流入的润滑油进行冷却降温。
28.在本实施例中，其中，电动执行器(1012)通过支架固定于风机机舱上，以确保其机构稳固，且电动执行器(1012)还与机舱控制柜内的电源连接 (380v)，用于为电动执行器提供工作电压。
29.在本实施例中，其中，所述控制器(103)预设一下限温度阈值与一上限温度阈值，用于在温度传感器(1011)测量的温度值小于下限温度阈值时全部润滑油通过电动执行器(1012)所在的回路流回齿轮箱模块(104)，以及在温度传感器(1011)测量的温度值大于等于上限温度阈值时全部润滑油通过所述冷却回路流回齿轮箱模块(104)。
30.在本实施例中，其中，所述下限温度阈值为45℃，所述上限温度阈值为 55℃。在本实用新型的其他实施例中也可以根据需求调整下限温度阈值与上限温度阈值。
31.在本实施例中，其中，所述控制器(103)还预设一温度与电动执行器开度线性关系对照表，用于在下限温度阈值与上限温度阈值之间根据测量的温度值控制电动执行器的开度。
32.根据上述结构关系将本实施例的系统结构中润滑油的流动过程说明如下：
33.首先，齿轮箱模块(104)内的润滑油从出油端流向油泵单元(101)，通过油泵模块(1013)增加与过滤后流向电动执行器(1012)；
34.然后，电动执行器(1012)前端的温度传感器(1011)感测润滑油温度并将测量的油温值传送给控制器(103)，控制器(103)根据油温调整电动执行器(1012)中球阀的位置以调整电动执行器的开度，具体为：
35.当测量的油温《45℃时，电动执行器(1012)不动作，保持其开度为最大，即管路内所有的润滑油经过电动执行器(1012)所在的回路流回齿轮箱模块 (104)；
36.当测量的油温达到45℃时，即电动执行器(1012)开始动作，即45℃≤油温《55℃时，控制器(103)根据预设的温度与电动执行器开度线性关系对照表控制电动执行器(1012)的开度，例如，油温＝45℃时开始闭合，油温每升高一个阶梯温度值(例如1℃，或其他值)按照对照表中的对应值将电动执行器(1012)中的球阀的位置向闭合方向动作，由于电动执行器(1012) 所在的回路与冷却回路为并联，那么此时管路内的润滑油中的一部分经过电动执行器所在的回路(图1中的
①
箭头所指示的回路)流回齿轮箱模块(104)，另一部分则经过冷却回路(图1中的
②
箭头所指示的回路)流回齿轮箱模块 (104)，从而实现将润滑油冷却降温的目的；
37.当测量的油温＝55℃时，电动执行器(1012)达到完全闭合，因此当油温≥55℃时，
管路内所有的润滑油均经过冷却回路流回齿轮箱模块(104)，从而实现将润滑油冷却降温的目的。
38.上述控制过程仅为本实用新型系统结构的一工作过程举例，在其他实施例中，还可以根据需求在控制器中设定不同的温度与电动执行器开度的对应关系，以适用不同工作环境的需求，本实用新型并不对控制过程进行限定。
39.此外，油泵单元(101)还设置一安全回路(图1中的
③
箭头所指示的回路)，用于在齿轮箱油冷循环系统内压力大于10bar的情况下单向阀导通，将油泵出口的润滑油直接回流至齿轮箱模块(104)内，以防止齿轮箱油冷循环系统压力过大导致系统损坏；齿轮箱模块(104)回流端还设置一压力表，用于检测管道内的压力；齿轮箱模块(104)还连接一油位指示器，用于检测齿轮箱模块内的油位。
40.由于本实施例将电动执行器和温度传感器均连接到控制器，因此控制器可以根据测量到的温度这一模拟量信号精准地控制电动执行器内球阀的开度，从而确保及时有效地对润滑油进行冷却降温。
41.在本实施例中，其中，电动执行器(1012)还可以电性连接到外部的风机控制系统中，以便于能够实时检测电动执行器的动作情况，从而为机组后续的维护以及故障处理提供依据。
42.现有技术中的温控阀核心部件为温包，温包可以感应周围环境温度的变化而产生体积变化，从而带动调节阀阀芯产生位移。但温控阀在润滑油杂质较多、动作频繁的运行环境下很容易损坏、失效。而本实用新型采用的电动执行器主要由电机、联轴器、支架、球阀、电控pcb板等部件组成，相比于温控阀，其可靠性和运行寿命均有了大幅地提高。由于本实用新型所采用的电动执行器可选用市售产品，因此不对其结构进行限定。
43.在风力发电机组运行时，控制器部分能够将温度传感器测量的润滑油温度信号转换为可驱动电动执行机构动作的电信号，实现电动执行机构的开度变化能够随润滑油温度变化，进而实现电动执行器切换不同润滑油循环油路，最终达到与温控阀相同的作用。
44.本实用新型提供的电动执行器替代风力发电机组温控阀的系统结构，与现有技术相比，其采用的电动执行器的开度能够通过控制器精确控制，以确保及时有效地为润滑油降温，同时，电动执行器的使用寿命较长，采用电动执行器的系统结构更利于整个机组的运维与故障处理。
45.本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
46.本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
47.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。