齿轮箱润滑冷却系统的智能故障预警系统及其方法和机组与流程

本发明涉及风电机组领域，特别是涉及一种风电机组齿轮箱润滑冷却系统的智能故障预警系统及其方法和机组。

背景技术：

齿轮箱为双馈式、半直驱式风力发电机组中的核心部件，齿轮箱润滑冷却系统为保证齿轮箱正常运行的重要子系统。

风场运行过程中齿轮箱润滑冷却系统异常为主要故障原因之一，然而目前对在运的齿轮箱润滑冷却系统异常的监测手段非常有限。主流产品均使用一个压力传感器、一个压力开关、一个压差开关或两个压力传感器、一个压差开关的布置型式，仅能在润滑冷却系统本身发生压力故障时发出报警或停机信号，不能对故障进行智能精确定位，不能在故障早期进行预警，也不能对齿轮箱本体的异常情况进行报警。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种风电机组齿轮箱润滑冷却系统的智能故障预警系统及其方法和机组，故障预警系统对齿轮箱润滑冷却系统进行实时监控并按需要进行自动维护或实时故障诊断及预警，解决了风力发电机组齿轮箱润滑冷却系统早期故障难以发现、故障原因无法定位的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种风电机组齿轮箱润滑冷却系统的智能故障预警系统，所述润滑冷却系统包括通过油路管道依次连接的油泵、过滤器、温控阀、散热器和分配器，所述温控阀的支路输出端还通过三通管连接在散热器和分配器之间的油路管道上，还包括分析系统以及m1传感器、m2传感器、m3传感器、m4传感器和/或m5传感器；

所述m1传感器安装在油泵的出口处用于监测泵出口处的润滑油流量q1及油液压力p1；

所述m2传感器安装在过滤器后的管道上用于监测滤芯后油路压力p2和油液温度t2；

所述m3传感器安装在温控阀的支路输出端后的管道上用于监测温控阀支路输出端的油液流量q3；

所述m4传感器安装在散热器的出口端处用于监测散热器出油的油液流量q4和油液温度t4；

所述m5传感器安装在分配器的进口端用于监测分配器处的油液压力p5和油液温度t5；

所述分析预警系统用于采集m1、m2、m3、m4、m5传感器的数据并分析判断根据判断结果进行针对性报警。

进一步地，所述分析预警系统还与风电机组的传感器连接用于采集风电机组的运行数据共同用于分析判断。

进一步地，所述分析预警系统还与风机的主控系统连接。

另一方面，提供一种风电机组齿轮箱润滑冷却系统的智能故障预警方法，利用所述的风电机组齿轮箱润滑冷却系统的智能故障预警系统进行润滑冷却系统的故障预警。

进一步地，所述分析预警系统包括分析模块和动作模块；

所述分析模块将采集到的数据进行分析，与理论模型进行对比，判断是否存在异常情况；

所述动作模块根据分析模块提供的异常信息作出相应的反应，反应策略包括调整相关部件的工作状态和/或作出针对性的报警提示。

进一步地，所述理论模型通过结合部件工厂试验数据、挂机试验数据及理论计算分析得到。

进一步地，所述分析模块的分析策略包括：

1)油液温度t2和t4的温差配合其它数据用于分析散热器的散热状况；

2)润滑油流量q1、q3、q4及油液温度t2配合其它数据用于建立温控阀流量模型，通过与前期建立的理论模型进行对比，对温控阀进行监测和预警。

进一步地，所述分析预警系统还与风机的主控系统连接，并与相应的报警提示器连接，用于进行相应的报警提示。

再一方面，提供一种风电机组，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1至8任一项所述的风电机组齿轮箱润滑冷却系统的智能故障预警方法。

进一步地，所述主控系统还与所述处理器连接。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

本发明提供了一种全面而可靠的风力发电机组齿轮箱润滑冷却系统智能故障预警系统及方法。使用故障预警系统对齿轮箱润滑冷却系统进行实时监控并按需要进行自动维护或实时故障诊断及预警，解决了风力发电机组齿轮箱润滑冷却系统早期故障难以发现、故障原因无法定位的问题，提高了风机的安全性及可靠性，大大降低了风力发电机组维护成本及故障成本。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明的智能故障预警系统的m1～m5传感器的安装示意图；

图2是本发明的智能故障预警系统的m1～m5传感器的预警原理示意图；

图3是本发明的风电机组齿轮箱润滑冷却系统的油温预警原理示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域技术人员。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明提供一种风电机组齿轮箱润滑冷却系统的智能故障预警系统的实施例，如图1至图3所示，润滑冷却系统包括通过油路管道依次连接的油泵、过滤器、温控阀、散热器和分配器，温控阀的支路输出端还通过三通管连接在散热器和分配器之间的油路管道上，还包括分析系统以及m1传感器、m2传感器、m3传感器、m4传感器和/或m5传感器；

m1传感器安装在油泵的出口处用于监测泵出口处的润滑油流量q1及油液压力p1；

m2传感器安装在过滤器后的管道上用于监测滤芯后油路压力p2和油液温度t2；

m3传感器安装在温控阀的支路输出端后的管道上用于监测温控阀支路输出端的油液流量q3；

m4传感器安装在散热器的出口端处用于监测散热器出油的油液流量q4和油液温度t4；

m5传感器安装在分配器的进口端用于监测分配器处的油液压力p5和油液温度t5；

分析预警系统用于采集m1、m2、m3、m4、m5传感器的数据并分析判断根据判断结果进行针对性报警。

本发明以风力发电机组齿轮箱润滑冷却系统原理图为基础，设置了m1至m5共计五处传感器，分别对润滑冷却系统运行情况进行实时监控，五处传感器可以为监测相应数据的一个或多个传感器，具体的：

m1传感器：监测泵出口处的润滑油流量q1及油液压力p1(如使用多个泵并联的方案，则分别监测每个支路)；m2传感器：监测滤芯后油液压力p2和油液温度t2；m3传感器：监测分配器支路油液流量q3；m4传感器：监测散热器支路油液流量q4、油液温度t4；m5传感器：监测分配器处的油液压力p5、油液温度t5。

进一步地，分析预警系统还与风电机组的传感器连接用于采集风电机组的运行数据共同用于分析判断。风电机组的运行数据包括油泵电机、风扇电机、运行功率、转速、齿轮箱油池及轴承温度等。

进一步地，分析预警系统还与风机的主控系统连接。

另一方面，提供一种风电机组齿轮箱润滑冷却系统的智能故障预警方法，利用所述的风电机组齿轮箱润滑冷却系统的智能故障预警系统进行润滑冷却系统的故障预警。

进一步地，分析预警系统包括分析模块和动作模块；

分析模块将采集到的数据进行分析，与理论模型进行对比，判断是否存在异常情况；分析模块可以独立于主控系统；理论模型通过结合部件工厂试验数据、挂机试验数据及理论计算分析得到。

动作模块根据分析模块提供的异常信息作出相应的反应，反应策略包括调整相关部件的工作状态和/或作出针对性的报警提示，如调整油泵电机、风扇电机工作状态等。

进一步地，分析模块的分析策略包括：

1)油液温度t2和t4的温差配合其它数据用于分析散热器的散热状况；

2)润滑油流量q1、q3、q4及油液温度t2配合其它数据用于建立温控阀流量模型，通过与前期建立的理论模型进行对比，对温控阀进行监测和预警。

进一步地，分析预警系统还与风机的主控系统连接，并与相应的报警提示器连接，用于进行相应的报警提示。

对本发明实施例一叙述如下：

1)当齿轮箱散热器风路被柳絮堵塞时；

2)采集模块通过各测点传感器采集到了图1中各测点实时运行数据及风扇电机、油泵电机工作状态，并通过图2所示系统将实时运行数据传递给分析模块；

3)分析模块通过与散热模型对比发现，某一段时间内，温度t2与温度t4间的温差持续小于预警最小值，发生早期温度异常；

4)分析模块监测油泵电机及风扇电机工作状态均正常，排除电机故障；

5)分析模块同时监测油液流量q1、q3、q4均正常，排除温控阀故障、管路泄漏、溢流等故障；

6)分析模块监测压力p2、p5正常，压差正常，排除散热器油路堵塞故障；

7)综上可以精确判定故障位置为冷却系统风路，故障状态为早期故障，动作模块做出预警，并提供排查冷却系统风路建议；

8)收到预警信号后，现场运维人员进行上塔检查，可以发现散热片风路被柳絮堵塞，清理后故障排除，齿轮箱润滑系统温度恢复正常。

对本发明实施例二叙述如下：

1)首先，通过对设计理论分析建立温控阀流量模型，并通过工厂试验和挂机试验对模型完成标定，参数存入系统分析模块中；

2)风机运行时，采集模块实时监测泵出口流量q1、分配器支路流量q3、散热器支路流量q4及滤芯后油液温度t2，并将数据传递给分析模块；

3)分析模块将运行数据输入前期建立的模型进行分析对比，得到运行数据的偏差值；

4)根据偏差值不同，动作模块采取不同动作：当偏差在10％以内时，温控阀状态正常，不需要动作；当偏差在10％和20％之间时，建议对机位进行关注；当偏差超过20％时，发出预警，建议立即更换温控阀，避免齿轮箱发生故障；具体原理图见图3。

本发明提供了一种全面而可靠的风力发电机组齿轮箱润滑冷却系统智能故障预警系统及方法。使用故障预警系统对齿轮箱润滑冷却系统进行实时监控并按需要进行自动维护或实时故障诊断及预警，解决了风力发电机组齿轮箱润滑冷却系统早期故障难以发现、故障原因无法定位的问题，提高了风机的安全性及可靠性，大大降低了风力发电机组维护成本及故障成本。

再一方面，提供一种风电机组，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现所述的风电机组齿轮箱润滑冷却系统的智能故障预警方法。

进一步地，主控系统还与处理器连接。

本发明通过在scada基础上新增特定测点，实现对齿轮箱故障的高精度针对性分析。本发明基于现有scada成熟系统，仅在监测点增加成本较低的温度、压力、流量传感器，更不需要高频数据采集，易于实施，成本较低。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。