本发明涉及一种风力发电齿轮箱润滑冷却系统性能实验平台与其测试方法。
背景技术
风力发电机组最重要的组成部分——机舱，内部包含齿轮箱、发电机、控制变频器等主要部件，由于机舱架设在几十米的塔架上，对其进行维护存在较大的难度，因此要求机舱内各部件性能稳定可靠。
齿轮箱的运转中，必然会有一定的功率损失，损失的功率将转换为热量，使齿轮箱油温上升。若油温上升过高，会引起润滑油的性能变化，粘度降低、老化变质加快、换油周期变短。在负荷压力作用下，如润滑油膜遭到破坏而失去润滑作用，会导致齿轮啮合齿面或轴承表面损伤，最终到处设备事故。因此控制齿轮箱的温升是保证风电齿轮箱持久可靠运行的必要条件。冷却系统应能有效的将齿轮动力传输过程中发出的热量散发的空气中去。为了确保齿轮箱的正常有效运行，必须设计与风力发电机组散热量相匹配的润滑冷却系统，及时将系统产生的热量带走。要求润滑冷却系统性能出色，可靠性高。通过对产品进行系列测试，确保完全满足技术要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风力发电机组中齿轮箱润滑冷却性能实验平台，旨在解决现有齿轮箱润滑冷却装置散热性能验证问题；同时提高产品性能可靠性问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：风力发电齿轮箱润滑冷却系统性能实验平台，实验平台包括油箱、加热器组、待测试润滑冷却系统、温度传感器、压力传感器、流量传感器、电气控制柜、循环风装置等；
待测试润滑冷却系统、加热器组通过管路构成一个开式循环系统；测试方法包括通过加热器组加热，模拟风力发电系统中齿轮箱的散热；通过装在出油支路的流量传感器测量系统的流量；通过在空冷却器的进出油口、进风口装入温度传感器，测量空冷器的进出油口、进风口温度；所述循环风装置并排置于油液循环系统正面，为空冷却器装置提供恒定温度的空气；数据采集系统对各个模拟量数据的收集并记录；通过该实验平台及测试方法可以验证风力发电齿轮箱润滑冷却系统性能是否满足相应技术要求。
作为优选方式，待测试润滑冷却系统包括泵过滤装置、空冷却器；泵过滤装置(包含电动机、油泵、过滤器)中通过温控阀(单向阀)将循环系统分为热油支路和冷油支路。
作为优选方式，油箱安装有空滤器、浮球式液位开关和双金属温度计。空滤器将油箱与外界空气相通，液位开关检测油箱油量是否满足实验要求，温度计检测油箱油液温度并校对温度传感器数据。
作为优选方式，加热器组由若干加热器小组通过串并联形式组合，各加热器小组两端使用气动蝶阀连接。加热器组中每支加热器单独进行控制启停。
作为优选方式，在加热器组两端并联通气支路，通气支路中间安装气动蝶阀，通过电磁阀控制通气支路通断。
作为优选方式，冷油支路和热油支路分别安装流量传感器，测试在不同油温下各个支路流量及系统流量。
作为优选方式，分别在油箱、油泵吸油口、空冷却器进出油口、空冷却器进风口、加热器组两端安装温度传感器。测试各个测温点的温度数据。
作为优选方式，在空冷却器进出油口安装压力传感器。比较进出口油压，得到散热板片的压力损失数据并判断油路是否通畅。
作为优选方式，空冷却器出风口放置循环风装置，通过调节循环风装置排风量，提升并稳定局部空间内的环境温度。
作为优选方式，在泵出油口处配备液体吹扫口，测试完成后，压缩空气通过吹扫口将待测试润滑冷却系统、管路内液体吹回油箱，减少损耗同时保持实验环境。
作为优选方式，配一台电气控制柜,控制柜中包含plc控制器、人机交互界面、中间继电器、交流接触器、断路器；所述plc控制器包括中央处理器、模拟量输入模块、通讯接口，并设置了数据采集储存单元、恒温控制单元、流量压力调节单元。控制系统分为手动控制和自动控制。
所述数据采集储存单元，用于压力、温度、流量、液位的采集，处理，用于参数的设置与储存；
所述恒温控制单元，用于控制电加热器的启停，循环风装置的启停以及空气散热器的启停；
所述流量压力调节单元，用于控制电动机的启停，并设定电动机未启动，加热器不能启动。一种风力发电齿轮箱润滑冷却系统性能实验平台测试方法，包括(一)待机；(二)、试运行；(三)、性能测试；(四)、泄压、排液。
作为优选方式，数据采集系统包括电气控制柜、数显表、电脑、打印机，控制柜中包含plc控制器、人机交互界面、中间继电器、交流接触器、断路器；所述plc控制器包括中央处理器、模拟量输入模块、通讯接口，并设置了数据采集储存单元、恒温控制单元、流量压力调节单元；
所述数据采集储存单元，用于压力、温度、流量、液位的采集，处理，用于参数的设置与储存；
所述恒温控制单元，用于控制电加热器的启停，循环风装置的启停以及空气散热器的启停；所述流量压力调节单元，用于控制电动机的启停，并设定电动机未启动，加热器不能启动。
本发明的有益效果是：本发明解决了现有齿轮箱润滑冷却装置散热性能验证问题；同时提高产品性能可靠性。
附图说明
图1为本发明一种风力发电齿轮箱润滑冷却系统性能实验平台与其测试方法的系统原理图；
图中，1-泵过滤装置，2-油箱，3-机械泵替代装置，4-流量传感器，5-压力传感器，6-温度传感器，7-空冷却器，8-加热器组，9-气动球阀，10-电磁阀，11-气动三元件，12-循环风装置，13-电气控置柜，14-液位计，15-双金属温度计，16-液位开关，17-油箱加热器，18-空滤器。
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。
如图1所示，其中标号有点的，点前面为序号，点后面为数量，通过这种方式加以区分不同的部件。
风力发电齿轮箱润滑冷却系统性能实验平台，实验平台包括油箱2、加热器组8、待测试润滑冷却系统、温度传感器6、压力传感器5、流量传感器4、电气控制柜、循环风装置12等；
待测试润滑冷却系统、加热器组8通过管路构成一个开式循环系统；测试方法包括通过加热器组8加热，模拟风力发电系统中齿轮箱的散热；通过装在出油支路的流量传感器4测量系统的流量；在空冷却器7的进出油口、进风口装入温度传感器6，测量空冷器的进出油口、进风口温度；所述循环风装置12并排置于油液循环系统正面，为空冷却器7装置提供恒定温度的空气；数据采集系统对各个数据的收集并记录；通过该实验平台及测试方法可以验证风力发电齿轮箱润滑冷却系统性能是否满足相应技术要求。
在一个优选实施例中，待测试润滑冷却系统包括泵过滤装置1、空冷却器7；泵过滤装置1中通过温控阀(单向阀)将循环系统分为热油支路和冷油支路。
在一个优选实施例中，油箱2安装有空滤器18、浮球式液位开关16和双金属温度计15。空滤器18将油箱2与外界空气相通，液位开关16检测油箱2油量是否满足实验要求，温度计检测油箱2油液温度并校对温度传感器6数据。
在一个优选实施例中，加热器组8由若干加热器小组通过串并联形式组合，各加热器小组两端使用气动蝶阀(9.5～9.10)连接。加热器组8中每支加热器单独进行控制启停。
在一个优选实施例中，在加热器组8两端并联通气支路，通气支路中间安装气动蝶阀，通过电磁阀(10.7)控制通气支路通断。
在一个优选实施例中，热油支路和冷油支路分别安装流量传感器4，测试在不同油温下各个支路流量及系统流量。
在一个优选实施例中，分别在油箱2、油泵吸油口、空冷却器7进出油口(6.1、6.2)、空冷却器7进风口(6.5)、加热器组8两端安装温度传感器6。测试各个测温点的温度数据,通过比较6.4与6.6比较得出油箱内油液是否混合均匀；比较6.3与6.4得出加热器实际加热功率；比较6.1与6.2得出空冷却器实际冷却功率。
在一个优选实施例中，分别在空冷却器7进出油口安装压力传感器5。比较冷却器进出口油压，得到散热板片的压力损失数据。
在一个优选实施例中，空冷却器7出风口放置循环风装置12，通过调节循环风装置12排风量，提升并稳定局部空间内的环境温度。
在一个优选实施例中，在泵出油口处配备液体吹扫口，测试完成后，让电磁阀10.1得电开启启动阀门9.12，压缩空气通过吹扫口将待测试润滑冷却系统、管路内液体吹回油箱2，减少损耗同时保持实验环境。
在一个优选实施例中，配一台电气控制柜,控制柜中包含plc控制器、人机交互界面、中间继电器、交流接触器、断路器、电脑、打印机等。电气控制柜主要用于压力、温度、流量、液位信号的采集，处理，用于参数的设置与储存。控制系统分为手动控制和自动控制。
在一个优选实施例中，实验平台包括泵过滤装置1、油箱2、机械泵替代装置3、流量传感器4、压力传感器5、温度传感器6、空冷却器7、加热器组8带护套、气动球阀9、电磁阀10、气动三元件11、循环风装置12、电控柜13、液位计14、双金属温度计15、液位开关16、油箱2加热器、空滤器18。
测试方法包括以下步骤：(一)待机；(二)、试运行；(三)、性能测试；(四)、泄压、排液。
一、待机
按照各项目实验大纲需求，连接管路同时打开气源阀门11.2，并在手动操作状态下检查各个电磁阀(10.1～10.12)通电情况来判断气动阀门(9.1～9.12)的开启状态。9.9和9.10由10.10电磁阀控制启闭。
二、试运行
控制系统调到手动控制，点动电机电源，查看电机旋转方向是否正确，检查电机震动情况，电机运行应运行平稳无异常噪音。观察管路有无泄漏并处理；观察各个传感器数据显示值是否异常并处理；检测加热器电压、电流检查加热器是否损坏并处理。
三、性能测试
所述待测试润滑冷却系统、加热器组8通过管路构成一个开式循环系统。泵过滤装置1提供压力润滑油，润滑油经过滤后到温控阀,温控阀根据润滑油的温度控制润滑油的流向.当油液温度低于温控阀开启温度时,润滑油分别进入加热器组8和空冷却器7；当油液温度大于等于温控阀开启温度时,润滑油必须经空冷却器7冷却后再进入到加热器。泵出口设有安全溢流阀,系统压力大于等于设定值时,安全溢流阀开启,泄压回油到油箱2。
按照实验大纲加热功率需求，开启相应数量的加热器。通过流量传感器4.1、4.2检测系统在不同油温条件下冷热油路流量分配情况及总流量。空冷却器7.1～7.3进出油口、进风口装入温度传感器6.1、6.2、6.5，并将数据传送到到控制柜显示并记录，通过对数据分析计算,验证润滑冷却系统各项参数指标是否满足工况要求。空冷却器7进风口温度通过调节循环风装置12排风量进行控制。控制柜界面能输出系统运行各个传感器相应曲线，直观动态观察实验运行状况。
四、泄压、排液
关闭电动机电源，所有电磁阀10断电，关闭气源阀门11.2。打开气源阀门11.1，并使电磁阀10.1、10.3～10.7得电，打开启动蝶阀9.12、9.11、9.1～9.4通入压缩空气将所测试润滑冷却系统及管道油液吹回到油箱2。持续时间60秒。使电磁阀失电、关闭气动球阀，关闭对应支路气源。
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。