風(fēng)力發(fā)電機及其齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新能源及節(jié)能領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)力發(fā)電機及其齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，1.5MW風(fēng)機在全功率發(fā)電時齒輪箱油溫超過主控系統(tǒng)所要求的極限值，主要由以下三個方面原因所引起:
)齒輪箱機械效率低
華銳1.5麗風(fēng)機齒輪箱采用的是賀德克(HYDAC)公司的潤滑冷卻系統(tǒng)，HYDAC的潤滑冷卻系統(tǒng)是針對國外齒輪箱設(shè)計的，國外齒輪箱的機械效率都> 97%，其發(fā)熱功率大約在50kW/h，能夠滿足國外齒輪箱的正常運行。但是此風(fēng)機使用的國產(chǎn)齒輪箱，國產(chǎn)齒輪箱由于齒輪加工精度等問題，機械效率一般都比國外齒輪箱要低很多，基本上機械效率都不到97%，其發(fā)熱功率一般都大于55kW/h，因此，HYDAC的潤滑冷卻系統(tǒng)在國內(nèi)如不經(jīng)過技術(shù)改造很難滿足風(fēng)機的全功率發(fā)電要求，這是整個設(shè)備在全功率發(fā)電時，齒輪箱油溫溫升高報警的根本原因。
[0003])機艙設(shè)計不合理
華銳1.5MW風(fēng)機機艙采用的全密封機艙，與外部環(huán)境無法進(jìn)行空氣交換，由于機艙內(nèi)發(fā)熱元件太多，產(chǎn)生的熱量都積存在機艙內(nèi)部，導(dǎo)致機艙內(nèi)部環(huán)境溫度高達(dá)45°C，嚴(yán)重影響風(fēng)冷換熱器的換熱效率，這也是導(dǎo)致齒輪箱油溫溫升較高的一個根本原因。
[0004])現(xiàn)有技術(shù)常用散熱器的換熱容量偏小
散熱器常用賀德克產(chǎn)的散熱器，該潤滑系統(tǒng)的散熱器總成是針對國外齒輪箱的機械效率設(shè)計的，并且設(shè)計參考的環(huán)境溫度一般是35°C，極限不超過40°C，由于1.5MW風(fēng)機機艙環(huán)境溫度已經(jīng)達(dá)到45°C，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了齒輪箱的換熱要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電機及其齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的控制方法，提高1.5麗風(fēng)機用冷卻系統(tǒng)的冷卻能力，保證整個風(fēng)機能夠正常全功率發(fā)電。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電機，該風(fēng)力發(fā)電機包含塔筒和設(shè)置于塔筒上的風(fēng)電機艙；該風(fēng)電機艙中設(shè)有齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)，該齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)包含設(shè)置在風(fēng)機齒輪箱的潤滑油油路上的常用散熱器；其特點是，上述齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)還包含:設(shè)置于風(fēng)機齒輪箱潤滑油油路上的輔助散熱器；
上述塔筒和/或風(fēng)電機艙的外壁設(shè)有軸流風(fēng)機，軸流風(fēng)機將外界低溫空氣引入塔筒和/或風(fēng)電機艙。
[0007]上述齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)中的常用散熱器與輔助散熱器以并聯(lián)的方式連接在風(fēng)機齒輪箱的潤滑油油路中。
[0008]上述齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)中的常用散熱器與輔助散熱器以串聯(lián)的方式連接在風(fēng)機齒輪箱的潤滑油油路中。
[0009]上述齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)中的常用散熱器與輔助散熱器為可現(xiàn)場組裝的分體式散熱器。
[0010]上述塔筒下部的側(cè)壁設(shè)有用于人員進(jìn)出的門，軸流風(fēng)機設(shè)置于塔筒的門上。
[0011]上述風(fēng)力發(fā)電機通信連接有遠(yuǎn)端的主控模塊，該主控模塊輸入端通信連接有設(shè)置在風(fēng)電機艙中的溫度傳感器，主控模塊輸出端通信連接至輔助散熱器，主控模塊根據(jù)風(fēng)電機艙中的溫度控制輔助散熱器的啟?；蜻\行功率。
[0012]上述風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)電機艙設(shè)有電控箱，電控箱中設(shè)有溫度傳感器，該電控箱輸出端電路連接輔助散熱器，電控箱根據(jù)風(fēng)電機艙中的溫度控制輔助散熱器的啟?；蜻\行功率。
[0013]一種上述風(fēng)力發(fā)電機的齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特點是，該方法包含:
當(dāng)風(fēng)電機艙內(nèi)的溫度大于等于預(yù)設(shè)閾值溫度，齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的輔助散熱器啟動或提高運行時的運行功率，常用散熱器保持工作；
當(dāng)風(fēng)電機艙內(nèi)的溫度小于預(yù)設(shè)閾值溫度，齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的輔助散熱器關(guān)閉或降低運行時的運行功率，常用散熱器保持工作。
[0014]上述風(fēng)電機艙中設(shè)置溫度傳感器，將風(fēng)電機艙內(nèi)的溫度信息傳輸至遠(yuǎn)端的主控模塊，主控模塊根據(jù)風(fēng)電機艙內(nèi)的溫度情況，向輔助散熱器發(fā)送控制指令，控制輔助散熱器的啟停或運行時的運行功率。
[0015]上述風(fēng)電機艙中設(shè)置電控箱，電控箱實時監(jiān)測風(fēng)電機艙內(nèi)的溫度信息，并根據(jù)風(fēng)電機艙內(nèi)的溫度情況，向輔助散熱器發(fā)送控制指令，控制輔助散熱器的啟?；蜻\行時的運行功率。
[0016]本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機及其齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的控制方法和現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機冷卻技術(shù)相比，其優(yōu)點在于，本發(fā)明在齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)中增加了至少一個輔助散熱器，從而增加散熱器總成的換熱面積，增加散熱器總成的換熱能力，提高潤滑冷卻系統(tǒng)的風(fēng)冷散熱器的換熱能力，即提高潤滑冷卻系統(tǒng)的冷卻能力，使1.5MW風(fēng)機在夏季全功率發(fā)電時，不會產(chǎn)生齒輪箱油溫超過主控系統(tǒng)所要求的極限值報警，導(dǎo)致風(fēng)機不得不減功率運行的現(xiàn)象，不影響整個風(fēng)機的運行效率和企業(yè)的經(jīng)濟效益，保證整個風(fēng)機能夠正常全功率發(fā)電；
本發(fā)明在塔筒或風(fēng)電機艙的外壁設(shè)有軸流風(fēng)機，軸流風(fēng)機將外界低溫大流量空氣強制引入塔筒和/或風(fēng)電機艙，保證散熱器所需要的空氣流量，控制機艙內(nèi)部的環(huán)境溫度，提高散熱器總成的換熱能力，緩解主軸軸承的溫升，控制齒輪箱油池溫度的升高。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機的齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的實施例一的示意圖；
圖2為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機的齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的實施例一的裝配示意圖；
圖3為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機的齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的實施例二的示意圖；
圖4為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機的齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的實施例二的裝配示意圖；
圖5為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機的軸流風(fēng)機的裝配示意圖；圖6為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機的齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的控制方法的實施例一的流程圖；
圖7為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機的齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的控制方法的實施例二的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實施例。
[0019]本發(fā)明公開了一種1.5MW風(fēng)力發(fā)電機，該風(fēng)力發(fā)電機包含豎直設(shè)置的塔筒和設(shè)置于塔筒上的風(fēng)電機艙。
[0020]風(fēng)電機艙中設(shè)有連接轉(zhuǎn)子葉片的發(fā)電機，機械連接發(fā)電機輸出端的風(fēng)機齒輪箱。在風(fēng)機齒輪箱的潤滑油油路上設(shè)有齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)，該齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)包含設(shè)置在風(fēng)機齒輪箱的潤滑油油路上的常用散熱器，該常用散熱器用于降低風(fēng)機齒輪箱潤滑油的溫度，保證風(fēng)力發(fā)電機的穩(wěn)定工作。
[0021]從1.5MW風(fēng)機的齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的原理分析，要提高潤滑冷卻系統(tǒng)的換熱能力，必須要增加散熱器總成的換熱能力，要增加散熱器總成的換熱能力必須要增加散熱器總成的換熱面積。所以本發(fā)明所公開的風(fēng)力發(fā)電機的齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)除了包含有常用散熱器外，還包含有設(shè)置于風(fēng)機齒輪箱潤滑油油路上的一個輔助散熱器。
[0022]如圖1所示，為本發(fā)明所公開風(fēng)力發(fā)電機的齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的實施例一。該實施例中齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的常用散熱器101與輔助散熱器102以串聯(lián)的方式連接在風(fēng)機齒輪箱的潤滑油油路上。從風(fēng)機齒輪箱輸出的潤滑油沿油路進(jìn)入齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)，依次通過輔助散熱器102與常用散熱器101，由齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)輸出經(jīng)過冷卻的潤滑油，再循環(huán)回流至風(fēng)機齒輪箱。
[0023]進(jìn)一步的，風(fēng)機齒輪箱的潤滑油油路可以根據(jù)冷卻需求，串聯(lián)設(shè)置一個輔助散熱器102，齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的冷卻能力隨著串聯(lián)輔助散熱器102散熱面積的增加而提高。
[0024]如圖2所示，為實施例一中輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的裝配示意圖，輔助散熱器102的進(jìn)油口 201接入風(fēng)機齒輪箱的潤滑油輸出端，接收風(fēng)機齒輪箱輸出的高溫潤滑油，輔助散熱器102的出油口 202通過管路連接至常用散熱器101的進(jìn)油口 203，常用散熱器101的出油口 204通過管路連接至風(fēng)機齒輪箱的潤滑油輸入端，向風(fēng)機齒輪箱輸出經(jīng)過冷卻的潤滑油。
[0025]如圖3所示，為本發(fā)明所公開風(fēng)力發(fā)電機的齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的實施例二。該實施例中齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的常用散熱器301與輔助散熱器302以并聯(lián)的方式連接在風(fēng)機齒輪箱的潤滑油油路上。從風(fēng)機齒輪箱輸出的潤滑油沿油路進(jìn)入齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)，分別通過輔助散熱器302與常用散熱器301，由齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)輸出經(jīng)過冷卻的潤滑油，再循環(huán)回流至風(fēng)機齒輪箱。
[0026]進(jìn)一步的，風(fēng)機齒輪箱的潤滑油油路上可以根據(jù)冷卻需求，并聯(lián)設(shè)置一個輔助散熱器302，齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的冷卻能力隨著并聯(lián)輔助散熱器302散熱面積的增加而提尚O
[0027]如圖4所示，為實施例二中輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)的裝配示意圖，輔助散熱器302的進(jìn)油口 401與常用散熱器301的進(jìn)油口 402通過管路連接至第一三通管接頭405的兩個接口，第一三通管接頭405的另一個接口則通過管路連接至風(fēng)機齒輪箱的潤滑油輸出端，風(fēng)機齒輪箱輸出的高溫潤滑油即可同時流入輔助散熱器302與常用散熱器301進(jìn)行冷卻。輔助散熱器302的出油口 403與常用散熱器301的出油口 404通過管路連接至第二三通管接頭406的兩個接口，第二三通管接頭406剩下的一個接口則通過管路連接至風(fēng)機齒輪箱的潤滑油輸入端，向風(fēng)機齒輪箱輸送經(jīng)過冷卻的潤滑油。
[0028]優(yōu)選的，常用散熱器與輔助散熱器使用加大散熱面積的散熱器，其中油道增加
11.86平方米、風(fēng)道增加25.5平方米。同時考慮到現(xiàn)場吊裝、安裝的問題，常用散熱器與輔助散熱器采用可現(xiàn)場組裝的分體式散熱器，針對規(guī)格較大的物料如換熱組件、罩殼采用分體拼裝的形式，分體件的對角尺寸控制在550毫米以內(nèi)，可以現(xiàn)場吊裝到位后進(jìn)行組裝。
[0029]本發(fā)明公開的齒輪箱潤滑冷卻系統(tǒng)中常用散熱器與輔助散熱器可以采用以下兩種控制方式:
第一種:在風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)電機艙中設(shè)置有用于實時監(jiān)測的風(fēng)電機艙內(nèi)溫度信息的溫度傳感器，并且風(fēng)力發(fā)電機通信連接有遠(yuǎn)端的主控模塊，該主控模塊輸入端通信連接風(fēng)電機艙中的溫度傳感器，實時接收風(fēng)電機艙內(nèi)的溫度信息。主控模塊的輸出端通信連接至輔助散熱器，主控模塊根據(jù)風(fēng)電機艙中的溫度信息控制輔助散熱器的啟停或運行功率。
[0030]當(dāng)風(fēng)電機艙內(nèi)的溫度小于預(yù)設(shè)的閾值溫度；若輔助散熱器處于停止?fàn)顟B(tài)，則主控模塊控制輔助散熱器不工作保持停止?fàn)顟B(tài)；若輔助散熱器處于工作狀態(tài)，則主控模塊控制輔助散熱器停止工作，或降低輔助散熱器的運行功率。
[0031]當(dāng)風(fēng)電機艙內(nèi)的溫度大于等于預(yù)設(shè)的閾值溫度；若輔助散熱器處于停止?fàn)顟B(tài)，則主控模塊控制輔助散熱器啟動工作；若輔助散熱器處于低功率工作狀態(tài)，則主控模塊提高輔助散熱器的運行功率。