本發(fā)明涉及風(fēng)電機組技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)及該風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)中溫控閥的故障監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)，通過油泵將齒輪油從油池中吸出，經(jīng)過濾器過濾后進入溫控閥，在溫控閥的控制下流經(jīng)熱交換裝置后進入齒輪箱，或直接進入齒輪箱。風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)的作用包括兩方面：首先，為齒輪箱內(nèi)的軸承與齒輪提供潤滑，減小磨損，提升齒輪箱的工作壽命；其次，將齒輪箱運行過程中由于軸承摩擦與齒輪嚙合摩擦所產(chǎn)生的熱量，通過齒輪油帶至潤滑系統(tǒng)中的熱交換器，進而與空氣或冷卻液等介質(zhì)借助風(fēng)扇進行強制換熱后，齒輪油返回齒輪箱繼續(xù)為軸承與齒輪進行潤滑。
目前，兆瓦級風(fēng)電機組中3mw以下雙饋機型齒輪箱潤滑系統(tǒng)多采用齒輪油-空氣換熱方案。齒輪油-空氣換熱方案，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟性好，現(xiàn)行潤滑系統(tǒng)中用于調(diào)整經(jīng)過熱交換器流量的溫控閥，是依靠石蠟的熱脹冷縮作用，推動閥芯相對閥體運動來實現(xiàn)對齒輪油分流控制的。不過由于齒輪油中含有一定量的齒輪或軸承磨損顆粒，會導(dǎo)致閥芯與閥體之間相對運動卡滯，進而使石蠟承受額外載荷而無法自由膨脹收縮，久而久之造成石蠟材質(zhì)疲勞，最終使溫控閥失效。
為解決溫控閥意外失效的問題，目前多采用將溫控閥作為備品備件定期更換的方法來處理。但是由于現(xiàn)行方法只能被動等待溫控閥損壞，仍有一些風(fēng)電機組由于溫控閥意外失效，而現(xiàn)場未及時儲備備件，造成機組長時間停機，降低了風(fēng)電機組的發(fā)電量；同時由于無法在溫控閥故障發(fā)生前及時維修，造成溫控閥工作壽命大幅縮短，經(jīng)濟性不佳。
因此，如何創(chuàng)設(shè)一種風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)及該風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)中溫控閥的故障監(jiān)測方法，使其能夠識別溫控閥早期失效特征并發(fā)出預(yù)警，從而降低溫控閥意外發(fā)生故障的概率，提高風(fēng)電機組發(fā)電量，延長溫控閥的工作壽命，降低風(fēng)電機組運維成本。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的第一個問題是提供一種風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)，使其能夠識別溫控閥早期失效特征并發(fā)出預(yù)警，使該潤滑系統(tǒng)中溫控閥意外發(fā)生故障概率較低，工作壽命較長，使應(yīng)用該潤滑系統(tǒng)的風(fēng)電機組發(fā)電量相對較高。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)，包括油池、油泵、熱交換器、溫控閥及齒輪箱入口分配器依次連接形成的環(huán)形回路，所述油泵與溫控閥之間還設(shè)有直通通路，所述直通通路與所述熱交換器并聯(lián)設(shè)置，還包括控制器以及與所述控制器連接的第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器；所述第一溫度傳感器和第一壓力傳感器設(shè)置在所述油泵和熱交換器之間，所述第二溫度傳感器和第二壓力傳感器設(shè)置在所述溫控閥和齒輪箱入口分配器之間，所述控制器根據(jù)所述第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對所述溫控閥進行監(jiān)測。
作為本發(fā)明的一種改進，還包括過濾器和安全閥，所述過濾器連接在所述油泵和熱交換器之間，所述安全閥一端連接在所述油泵和過濾器之間，所述安全閥另一端與所述油池連接，所述第一溫度傳感器和第一壓力傳感器設(shè)置在所述過濾器和熱交換器之間。
進一步改進，所述第二壓力傳感器設(shè)置在所述齒輪箱入口分配器處。
進一步改進，所述控制器為風(fēng)電機組主控系統(tǒng)的控制器。
本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種溫控閥的故障監(jiān)測方法，使其能夠識別溫控閥早期失效特征并發(fā)出預(yù)警，從而降低溫控閥意外發(fā)生故障的概率，提高風(fēng)電機組發(fā)電量，延長溫控閥的工作壽命，降低風(fēng)電機組運維成本，以克服現(xiàn)有解決溫控閥意外失效方法的不足。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種如上述的風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)中溫控閥的故障監(jiān)測方法，包括如下步驟：a、通過第一溫度傳感器和第二溫度傳感器實時獲取第一油溫值和第二油溫值，并計算所述第一油溫值與第二油溫值的差值；b、當(dāng)所述第一油溫值高于所述溫控閥的開啟溫度時，通過將步驟(a)得出的所述第一油溫值與第二油溫值的差值與預(yù)設(shè)的溫差閾值比較，判斷所述溫控閥是否出現(xiàn)故障。
作為本發(fā)明的一種改進，根據(jù)所述溫控閥的開啟程度，所述預(yù)設(shè)的溫差閾值包括所述溫控閥全開狀態(tài)下的第一預(yù)設(shè)溫差閾值和所述溫控閥開啟至全開狀態(tài)下的第二預(yù)設(shè)溫差閾值：當(dāng)所述第一油溫值高于所述溫控閥的全開溫度時，通過將步驟(a)得出的所述第一油溫值與第二油溫值的差值與所述第一預(yù)設(shè)溫差閾值比較，判斷所述溫控閥是否出現(xiàn)故障；當(dāng)所述第一油溫值高于所述溫控閥的開啟溫度，但低于所述溫控閥的全開溫度時，通過將步驟(a)得出的所述第一油溫值與第二油溫值的差值與所述第二預(yù)設(shè)溫差閾值比較，判斷所述溫控閥是否出現(xiàn)故障。
進一步改進，還包括步驟c：通過所述第一壓力傳感器和第二壓力傳感器實時獲取第一油壓值和第二油壓值，并計算所述第一油壓值與第二油壓值的差值，當(dāng)所述第一油溫值低于所述溫控閥的開啟溫度時，通過將所述第一油壓值與第二油壓值的差值與預(yù)設(shè)的溫壓閾值比較，判斷所述溫控閥是否出現(xiàn)故障。
采用上述的設(shè)計后，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：
1、本發(fā)明風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)，控制器根據(jù)第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)對溫控閥進行監(jiān)測，以達到識別溫控閥的早期失效特征并發(fā)出預(yù)警的目的，使該潤滑系統(tǒng)的溫控閥意外發(fā)生故障概率較低，工作壽命較長，使應(yīng)用該潤滑系統(tǒng)的風(fēng)電機組發(fā)電量相對較高。
2、本發(fā)明溫控閥故障監(jiān)測方法，能夠有效識別溫控閥的早期失效特征并發(fā)出預(yù)警，能夠減少因溫控閥意外故障造成的發(fā)電損失，并且能夠提升溫控閥使用壽命，克服了現(xiàn)有解決溫控閥意外失效方法的不足。
附圖說明
上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
圖1是本發(fā)明風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)的原理示意圖；
其中，1、油泵，2、過濾器，3、熱交換器，4、溫控閥，5、第一溫度傳感器，6、第二溫度傳感器，7、第二壓力傳感器，8、安全閥，9、油池，10、齒輪箱入口分配器，11、第一壓力傳感器。
具體實施方式
本發(fā)明的風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)，通過監(jiān)測潤滑系統(tǒng)內(nèi)齒輪油的油溫和油壓，能夠識別該潤滑系統(tǒng)內(nèi)的溫控閥的早期失效特征并發(fā)出預(yù)警，使溫控閥意外發(fā)生故障的概率較低，工作壽命較長，使應(yīng)用該潤滑系統(tǒng)的風(fēng)電機組發(fā)電量相對較高。
如圖1所示，本實施例風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)，包括油池9、油泵1、過濾器2、熱交換器3、溫控閥4、齒輪箱入口分配器10及安全閥8，油池9、油泵1、過濾器2、熱交換器3、溫控閥4及齒輪箱入口分配器10依次連接并形成環(huán)形回路，溫控閥4和過濾器2之間還設(shè)置有直通通路，直通通路與熱交換器3并聯(lián)設(shè)置，溫控閥4用于根據(jù)齒輪油溫度，控制流過熱交換器3和直通通路的齒輪油流量，安全閥8一端連接在油泵1和過濾器2之間，安全閥8另一端與油池9連接，當(dāng)潤滑系統(tǒng)內(nèi)油壓過大時，可通過安全閥8將齒輪油導(dǎo)回油池9。
該潤滑系統(tǒng)還包括控制器，以及與控制器連接的第一溫度傳感器5、第二溫度傳感器6、第一壓力傳感器11、第二壓力傳感器7；第一溫度傳感器5和第一壓力傳感器11設(shè)置在過濾器2和熱交換器3之間，第二溫度傳感器6和第二壓力傳感器7可設(shè)置在溫控閥4和齒輪箱入口分配器10之間，控制器根據(jù)第一溫度傳感器5、第二溫度傳感器6、第一壓力傳感器11和第二壓力傳感器7的監(jiān)測數(shù)據(jù)對溫控閥4進行監(jiān)測。
作為優(yōu)選方案，可將第二壓力傳感器7設(shè)置在齒輪箱入口分配器10處，或利用齒輪箱入口分配器10處的現(xiàn)有壓力傳感器作為第二壓力傳感器7，有益于簡化該潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，節(jié)約成本。
其中，控制器可為風(fēng)電機組主控系統(tǒng)的控制器，即第一、第二溫度傳感器5、6和第一、第二壓力傳感器11、7采集數(shù)據(jù)后傳輸?shù)斤L(fēng)電機組主控系統(tǒng)，通過主控系統(tǒng)對溫控閥4進行監(jiān)視。
本發(fā)明還提供了過一種如上述風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)的溫控閥4的故障監(jiān)測方法，包括如下步驟：a、通過第一溫度傳感器5和第二溫度傳感器6實時獲取第一油溫值和第二油溫值，并計算所述第一油溫值與第二油溫值的差值；b、當(dāng)所述第一油溫值高于所述溫控閥4的開啟溫度時，通過將步驟(a)得出的所述第一油溫值與第二油溫值的差值與預(yù)設(shè)的溫差閾值比較，判斷所述溫控閥4是否出現(xiàn)故障。
為使當(dāng)?shù)谝挥蜏刂档陀跍乜亻y4的開啟溫度時，也能對溫控閥4進行監(jiān)測，該故障監(jiān)測方法還可包括步驟c：通過第一壓力傳感器11和第二壓力傳感器7實時獲取第一油壓值和第二油壓值，并計算第一油壓值與第二油壓值的差值，通過將第一油壓值與第二油壓值的差值與預(yù)設(shè)的溫壓閾值比較，判斷溫控閥4是否出現(xiàn)故障。
溫控閥4用于控制流經(jīng)熱交換器3和直通通路的齒輪油流量，如果溫控閥4出現(xiàn)卡滯，就會導(dǎo)致流經(jīng)熱交換器3和直通通路的齒輪油流量與設(shè)計流量不同，進而會導(dǎo)致第一油溫值與第二油溫值的差值或第一油壓值與第二油壓值的差值偏離設(shè)置值，通過監(jiān)視第一油溫值與第二油溫值的差值或第一油壓值與第二油壓值的差值，能夠識別該潤滑系統(tǒng)內(nèi)的溫控閥4的早期失效特征并發(fā)出預(yù)警。
具體的，溫控閥4分為三種工況：溫控閥4全開工況、溫控閥4開啟至全開工況，以及溫控閥4關(guān)閉工況。
當(dāng)?shù)谝挥蜏刂蹈哂跍乜亻y4的全開溫度時，該潤滑系統(tǒng)處于溫控閥4全開工況。該工況下，齒輪油除少量由于溫控閥4的內(nèi)泄而直接流入齒輪箱，絕大部分齒輪油流經(jīng)熱交換器3換熱后進入齒輪箱。
熱交換器3的散熱量可根據(jù)熱平衡方程和傳熱方程計算，熱平衡方程和傳熱方程分別如下式1和式2所示：
q＝cm(t1-t2)(1)
其中，q為熱交換器3的散熱量(kw)，c為齒輪油的定壓比熱(ki/kg·k)，m為齒輪油的質(zhì)量流量(kg/s)，t1為第一油溫值，t2為第二油溫值，下同。
q＝k(t1-t0)(2)
其中，k為熱交換器3的工程換熱系數(shù)(kw/k，簡稱換熱系數(shù))，t0為熱交換器3換熱介質(zhì)溫度，本實施例中為環(huán)境空氣溫度，下同。
根據(jù)熱平衡方程和傳熱方程可計算得知，第一油溫值與第二油溫值的差值t1-t2＝k(t1-t0)/cm，該工況下第一油溫值與第二油溫值的差值與第一油溫值t1、熱交換器3的換熱系數(shù)k、環(huán)境空氣溫度t0和流過熱交換器3的齒輪油流量m相關(guān)。由于通過熱交換器3的齒輪油流量c與強制風(fēng)扇提供的空氣流量為定值，使熱交換器3的換熱系數(shù)k基本不變，所以熱交換器3的散熱量由第一油溫值t1和環(huán)境空氣溫度t0的差值決定。在例如環(huán)境試驗箱中，模擬較大熱源功率條件下，可測得溫控閥4正常情況下，不同環(huán)境空氣溫度對應(yīng)的第一油溫值與第二油溫值的差值，如果溫控閥4出現(xiàn)故障就會導(dǎo)致流過熱交換器3的齒輪油流量出現(xiàn)變化，進而導(dǎo)致第一油溫值與第二油溫值的差值出現(xiàn)變化。
因此，可以測得的第一油溫值與第二油溫值的差值為基礎(chǔ)，將考慮一定的相關(guān)系數(shù)后獲得的范圍值作為判定溫控閥4是否發(fā)生卡滯的第一預(yù)設(shè)溫差閾值。將實時獲取的第一油溫值與第二油溫值的差值與第一預(yù)設(shè)溫差閾值進行比較，當(dāng)實時獲取的第一油溫值與第二油溫值的差值超出第一預(yù)設(shè)溫差閾值實時進行故障預(yù)警。
當(dāng)?shù)谝挥蜏刂蹈哂跍乜亻y4的開啟溫度，但低于溫控閥4的全開溫度時，該潤滑系統(tǒng)處于溫控閥4開啟至全開工況。該工況下，潤滑系統(tǒng)總流量基本不變，流經(jīng)熱交換器3的齒輪油流量從近乎于零逐漸上升為接近系統(tǒng)總流量，不經(jīng)過熱交換器3直接流入齒輪箱的齒輪油流量相應(yīng)由接近系統(tǒng)總流量下降至近乎于零。由于經(jīng)過熱交換器3的流量發(fā)生變化，熱交換器3的換熱系數(shù)隨之變化，如由0上升至額定值。
在環(huán)境試驗箱中，模擬較大熱源功率條件下，可測試得到一定環(huán)境空氣溫度與熱交換器3不同換熱系數(shù)相對應(yīng)，并且與熱交換器3內(nèi)的齒輪油流量相對應(yīng)的第一油溫值與第二油溫值的差值，以測得的第一油溫值與第二油溫值的差值為基礎(chǔ)，將考慮一定的相關(guān)系數(shù)后獲得的范圍值作為判定溫控閥4是否發(fā)生卡滯的第二預(yù)設(shè)溫差閾值。將實時獲取的第一油溫值與第二油溫值的差值與第二預(yù)設(shè)溫差閾值進行比較，當(dāng)實時獲取的第一油溫值與第二油溫值的差值超出第二預(yù)設(shè)溫差閾值時，判定溫控閥4發(fā)生卡滯，進行故障預(yù)警。
當(dāng)?shù)谝挥蜏刂档陀跍乜亻y4的開啟溫度時，該潤滑系統(tǒng)處于溫控閥4關(guān)閉工況。該工況下，潤滑系統(tǒng)中的齒輪油幾乎不流經(jīng)熱交換器3，而直接進入齒輪箱，使得第一油溫值與第二油溫值的差值很小，無法作為溫控閥4卡滯的判定依據(jù)。但在該工況下，溫控閥4卡滯會導(dǎo)致第一油壓值與第二油壓值的差值發(fā)生變化，同時，齒輪油溫度不同導(dǎo)致的粘度變化，會造成該潤滑系統(tǒng)阻力變化，進而也會造成第一油壓值和第二油壓值發(fā)生變化。
在環(huán)境試驗箱中，模擬較小熱源功率條件下，可測得不同熱交換器3前油溫條件下第一油壓值和第二油壓值的差值，將測得的第一油壓值和第二油壓值作為基礎(chǔ)，將考慮一定的相關(guān)系數(shù)后獲得的范圍值作為判定溫控閥4是否發(fā)生卡滯的溫壓閾值，將實時獲取的第一油壓值與第二油壓值的差值與溫壓閾值進行比較，當(dāng)實時獲取的第一油壓值與第二油壓值的差值超出溫壓閾值時，判定溫控閥4發(fā)生卡滯，進行故障預(yù)警。
本實施例中熱交換器3以空氣熱交換器為例對本發(fā)明進行說明，不應(yīng)理解為對本申請的任何限制。
本發(fā)明的溫控閥故障監(jiān)測方法，能夠有效識別溫控閥的早期失效特征，及早發(fā)現(xiàn)并發(fā)出預(yù)警，能夠減少因溫控閥意外故障造成的發(fā)電損失，并且能夠提升溫控閥使用壽命。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。