针对大功率风力发电机组的润滑系统冗余结构及控制方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及针对大功率风力发电机组的润滑系统冗余结构及控制方法。

背景技术

现有技术中，海上大功率风力发电机组润滑系统的设计一般是基于一套轴承对应一套滚道润滑系统，海上大功率机组的轴承数量、尺寸及油脂润滑量都不断增大，为轴承配备的自动润滑系统的数量、规格也不断增大，润滑系统数量的增加导致风机整体的故障率增加，发电可利用率降低，无论对于陆上无人值守机组或海上风电机组，对于机组带故障运行不影响正常发电，且故障可维护的时间可选并提前预知的要求不断提高，从而对部件的安全冗余性提出更高要求。

当前大功率风力发电机组一般配备5到8套润滑系统，每套润滑系统对应不同的轴承及润滑部位，以最少5套为例，任一套润滑系统的故障都会触发延时停机。延时停机将直接导致风力发电机组的总发电效率降低，不利于设备的充分利用，也导致了诸多紧急状况的出现，工作人员不得不立刻组织抢修，给维护造成了极大的压力。

基于上述风力发电机组润滑系统中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此，需要进行改进优化以得到更为合理的技术方案，解决现有技术中的不足。

发明内容

为了克服上述内容中提到的现有技术存在的缺陷，本发明提供了针对大功率风力发电机组的润滑系统冗余结构及控制方法，旨在将多套润滑系统进行组合搭配，在工作的过程中彼此配合，当其中一部分润滑系统出现故障停止工作时，其余的润滑系统能够持续工作并保证润滑效果，使得风力发电机组能够持续工作发电直到维护人员安排维护。

为了实现上述目的，本发明具体采用的技术方案是：

针对大功率风力发电机组的润滑系统冗余结构，包括至少两套用于发电机组轴承的润滑系统，该两套润滑系统均设置润滑支路并对发电机的轴承进行润滑，每路润滑支路对应润滑轴承的一半润滑点位；以及至少两套用于变桨轴承处的润滑系统，该两套润滑系统均设置润滑支路并对变桨轴承进行润滑，每处润滑支路对应润滑变桨轴承的一半润滑点位。

上述公开的冗余结构，采用多套润滑系统进行润滑工作，每套润滑系统对其润滑的轴承负责一半的润滑点位，另一套润滑点位由另一套润滑系统提供，这样设置的好处是，每套润滑系统都能够在指定的润滑点位对轴承提供油脂润滑，无论润滑点位是否遍布轴承的整个转动面，当轴承转动时，润滑油脂可进入轴承内需要润滑的部位，当某一套润滑系统出现故障停止工作时，另外一套润滑系统可通过加大油脂注入量的操作，为轴承提供足够的润滑油脂，这样不会影响轴承的正常工作。如此，风力发电机可在部分润滑系统出现故障的情况下继续工作一段时间，直到维护人员到达并进行维修，避免了润滑系统出现故障而风力发电机立即停摆的现象。

进一步的，发电机组可采用单轴承或双轴承，此处对设置双轴承的发电机组配置的润滑系统进行优化说明，具体如下：所述的用于发电机组设置驱动端轴承和非驱动端轴承，对应的润滑系统均设置两路润滑支路，且每路润滑支路连接至驱动端轴承的一半润滑点位或非驱动端轴承的一半润滑点位。

进一步的，当发电机组设置单轴承时，润滑系统数量为二，且每个润滑系统设置一路润滑支路为轴承提供润滑，每路润滑支路对应位轴承的一半润滑点位提供润滑油脂。

进一步的，当润滑支路向轴承提供润滑油脂时，润滑支路的供油位置并不唯一确定，具体可采用如下具体可行的方案：作用在驱动端轴承、非驱动端轴承或变桨轴承上的两路润滑支路包括若干出油管，两路润滑支路的出油管相互交叉间隔排布或者按顺序依次排布。

进一步的，作为一种可行的方案，变桨轴承处的润滑系统可如下设置：所述的用于变桨轴承处的润滑系统数量为二，且变桨轴承数量为三，该两套润滑系统均设置三路润滑支路并对变桨轴承进行润滑，每处润滑支路对应润滑变桨轴承的一半润滑点位。

再进一步，作为另一种可行的方案，变桨轴承处的润滑系统可如下设置：所述的用于变桨轴承处的润滑系统数量为三，且变桨轴承数量为三，该三套润滑系统均设置两路润滑支路并对变桨轴承进行润滑，每处润滑支路对应润滑变桨轴承的一半润滑点位。

进一步的，润滑系统为对应的轴承提供润滑油脂，其结构并不唯一确定，为了确保冗余的安全性，此处对润滑系统的组成结构进行优化，并举出如下具体可行的方案：所述的润滑系统包括递进润滑泵，递进润滑泵通过主分配器将管路分成两个支路，每个支路上设置次分配器将支路分成若干供油管路，供油管路连接设置在轴承处的管接头并将润滑油脂供给至润滑点位；递进润滑泵上设置用于控制润滑的接线盒，主分配器处设置有接近传感器。采用这种方案时，通过主分配器和次分配器将润滑油脂分流输送至润滑点位，且接线盒连接控制器对递进润滑泵的启停进行控制，接近传感器用于对主分配器进行实时检测。

进一步的，此处对润滑系统的组成进行优化，举出另一种具体可行的方案：所述的润滑系统包括单线润滑泵，单线润滑泵连接主管路，主管路上设置注油器，注油器连接若干供油管路，供油管路连接设置在轴承处的管结构并将润滑油脂供给至润滑点位；所述的主管路上设置压力开关和泄压阀，所述的单线润滑泵上设置用于控制润滑的接线盒。采用这种方案时，通过单线润滑泵直接向主管路输送润滑油脂，并通过注油器进行分流和注油，接线盒用于连接控制器并控制单线润滑泵的启停，所述的压力开关实时监测主管路上的管压，当主管路的管压超出预设值时，主管路内的润滑油脂从泄压阀释放并泄压。

上述内容是本发明公开的冗余结构，本发明还公开了利用上述冗余结构对润滑系统进行控制的控制方法，此处进行说明，具体如下：

针对大功率风力发电机组的润滑系统控制方法，应用上述公开说明的冗余结构，对应用于发电机组轴承和变桨轴承处润滑系统分别进行控制启停，其中对发电机组的控制逻辑具体如下：

应用于发电机组轴承的两套润滑系统A

检测到A

进一步的，上述公开的方法通过合理控制润滑系统的启停，在一部分润滑系统出现故障后还能提供发电机组轴承正常的润滑供油，相应的，对变桨轴承处也可采用类似的控制，具体的，此处举出一种可行的方案：应用于变桨轴承的两套润滑系统B

检测到B

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

本发明公开的冗余结构，通过在轴承处设置至少两路润滑支路共同提供润滑油脂，即使其中一路润滑支路出现故障停止提供润滑油脂，也能够通过提高另一路润滑支路的工作强度保障轴承的润滑；同时，对发电机轴承和变桨轴承的分别控制可以使润滑系统更加灵活地工作，对发电机轴承和变桨轴承提供更好地润滑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，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它相关的附图。

图1为设置递进润滑泵的润滑系统的组成结构示意图。

图2为设置单线润滑泵的润滑系统的组成结构示意图。

图3为发电机组设置双轴承且采用设置递进润滑泵的润滑系统的结构示意图。

图4为发电机组设置双轴承且采用设置单线润滑泵的润滑系统的结构示意图。

图5为发电机组设置单轴承且采用设置递进润滑泵的润滑系统的结构示意图。

图6为发电机组设置单轴承且采用设置单线润滑泵的润滑系统的结构示意图。

图7为变桨轴承处采用设置两套润滑系统且采用设置递进润滑泵的润滑系统的结构示意图。

图8为变桨轴承处采用设置两套润滑系统且采用设置单线润滑泵的润滑系统的结构示意图。

图9为变桨轴承处采用设置三套润滑系统且采用设置递进润滑泵的润滑系统的结构示意图。

图10为变桨轴承处采用设置三套润滑系统且采用设置单线润滑泵的润滑系统的结构示意图。

上述附图中，各标记的含义是：1、递进润滑泵；1.1、单线润滑泵；2、泵芯；3、安全阀；4、安全阀回油组件；5、过渡接头；6、主分配器；7、次分配器；8、接近传感器；9、直角卡套接头；10、过渡结构；12、胶管；13、接线盒；14、泄压阀；15、压力开关；16、高压胶管；17、出油管；18、注油器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

实施例1

本实施例针对现在的风力发电机组润滑系统在工作过程中容易出现故障，且任一润滑系统出现故障后随即影响整个发电机组的正常工作，降低了发电机组的整体工作效率的现象，对润滑系统的布置和工作方式进行调整优化，提高风力发电机组的工作效率的现象。

如图1～图10所示，针对大功率风力发电机组的润滑系统冗余结构，包括至少两套用于发电机组轴承的润滑系统，该两套润滑系统均设置润滑支路并对发电机的轴承进行润滑，每路润滑支路对应润滑轴承的一半润滑点位；以及至少两套用于变桨轴承处的润滑系统，该两套润滑系统均设置润滑支路并对变桨轴承进行润滑，每处润滑支路对应润滑变桨轴承的一半润滑点位。

上述公开的冗余结构，采用多套润滑系统进行润滑工作，每套润滑系统对其润滑的轴承负责一半的润滑点位，另一套润滑点位由另一套润滑系统提供，这样设置的好处是，每套润滑系统都能够在指定的润滑点位对轴承提供油脂润滑，无论润滑点位是否遍布轴承的整个转动面，当轴承转动时，润滑油脂可进入轴承内需要润滑的部位，当某一套润滑系统出现故障停止工作时，另外一套润滑系统可通过加大油脂注入量的操作，为轴承提供足够的润滑油脂，这样不会影响轴承的正常工作。如此，风力发电机可在部分润滑系统出现故障的情况下继续工作一段时间，直到维护人员到达并进行维修，避免了润滑系统出现故障而风力发电机立即停摆的现象。

发电机组可采用单轴承或双轴承，本实施例对设置双轴承的发电机组配置的润滑系统进行优化说明，具体如下：所述的用于发电机组设置驱动端轴承和非驱动端轴承，对应的润滑系统均设置两路润滑支路，且每路润滑支路连接至驱动端轴承的一半润滑点位或非驱动端轴承的一半润滑点位。

本实施例中提供另一种可行地方案，当发电机组设置单轴承时，润滑系统数量为二，且每个润滑系统设置一路润滑支路为轴承提供润滑，每路润滑支路对应位轴承的一半润滑点位提供润滑油脂。

当润滑支路向轴承提供润滑油脂时，润滑支路的供油位置并不唯一确定，具体可采用如下具体可行的方案：作用在驱动端轴承、非驱动端轴承或变桨轴承上的两路润滑支路包括若干出油管17，两路润滑支路的出油管17相互交叉间隔排布或者按顺序依次排布。

作为一种可行的方案，变桨轴承处的润滑系统可如下设置：所述的用于变桨轴承处的润滑系统数量为二，且变桨轴承数量为三，该两套润滑系统均设置三路润滑支路并对变桨轴承进行润滑，每处润滑支路对应润滑变桨轴承的一半润滑点位。

作为另一种可行的方案，变桨轴承处的润滑系统可如下设置：所述的用于变桨轴承处的润滑系统数量为三，且变桨轴承数量为三，该三套润滑系统均设置两路润滑支路并对变桨轴承进行润滑，每处润滑支路对应润滑变桨轴承的一半润滑点位。

润滑系统为对应的轴承提供润滑油脂，其结构并不唯一确定，为了确保冗余的安全性，本实施例对润滑系统的组成结构进行优化，并举出如下具体可行的方案：所述的润滑系统包括递进润滑泵1，递进润滑泵1通过主分配器6将管路分成两个支路，每个支路上设置次分配器7将支路分成若干供油管路，供油管路连接设置在轴承处的管接头并将润滑油脂供给至润滑点位；递进润滑泵1上设置用于控制润滑的接线盒13，主分配器6处设置有接近传感器8。采用这种方案时，通过主分配器6和次分配器7将润滑油脂分流输送至润滑点位，且接线盒13连接控制器对递进润滑泵1的启停进行控制，接近传感器8用于对主分配器6进行实时检测。

优选的，所述的控制器采用PLC，所述的接近传感器8采用柱塞传感器，并采用24V直流电工作。

优选地，所述的递进润滑泵1的泵芯2通过过渡接头5连接安全阀3，安全阀3上设置有安全阀回油组件4；安全阀3通过高压胶管16连接主分配器6，主分配器6分流并通过两路胶管12连接次分配器7，次分配器7上设置若干出油管17并通过直角卡套接头9和过渡结构10连接至轴承上的润滑点位。

此外，本实施例还对润滑系统的组成进行优化，采用另一种具体可行的方案：所述的润滑系统包括单线润滑泵1.1，单线润滑泵1.1连接主管路，主管路上设置注油器18，注油器18连接若干供油管路，供油管路连接设置在轴承处的管结构并将润滑油脂供给至润滑点位；所述的主管路上设置压力开关15和泄压阀14，所述的单线润滑泵1.1上设置用于控制润滑的接线盒13。采用这种方案时，通过单线润滑泵1.1直接向主管路输送润滑油脂，并通过注油器18进行分流和注油，接线盒13用于连接控制器并控制单线润滑泵1.1的启停，所述的压力开关15实时监测主管路上的管压，当主管路内的管压达到预设值时，接线盒13控制注单线润滑泵停止输送润滑油脂，并使注油器和主管路内的压力值降低至常压；当主管路的管压超出预设值时，主管路内的润滑油脂从泄压阀14释放并泄压。

优选的，所述的单线润滑泵1.1的泵芯2通过泄压阀14连接高压胶管16，泄压阀14上设置有压力开关15；高压胶管16连通注油器18，注油器18分流连接若干出油管17，出油管17通过直通卡套接头连接至轴承的润滑点位。

在一些实施例中，发电机组轴承采用单轴承，润滑系统可采用递进润滑泵1组件或单线润滑泵1.1组件。

在一些实施例中，发电机组轴承采用双轴承，润滑系统可采用递进润滑泵1组件或单线润滑泵1.1组件。

在一些实施例中，变桨轴承处设置两套润滑系统，润滑系统可采用递进润滑泵1组件或单线润滑泵1.1组件。

在一些实施例中，变桨轴承处设置三套润滑系统，润滑系统可采用递进润滑泵1组件或单线润滑泵1.1组件。

实施例2

上述内容是本发明公开的冗余结构，本发明还公开了利用上述冗余结构对润滑系统进行控制的控制方法，此处进行说明，具体如下：

针对大功率风力发电机组的润滑系统控制方法，应用上述公开说明的冗余结构，对应用于发电机组轴承和变桨轴承处润滑系统分别进行控制启停，其中对发电机组的控制逻辑具体如下：

应用于发电机组轴承的两套润滑系统A

检测到A

上述公开的方法通过合理控制润滑系统的启停，在一部分润滑系统出现故障后还能提供发电机组轴承正常的润滑供油，相应的，对变桨轴承处也可采用类似的控制，具体的，此处举出一种可行的方案：应用于变桨轴承的两套润滑系统B

检测到B

本实施例中，考虑到变桨齿面、偏航齿面、偏航滚道的润滑需求较少，故其润滑系统按常规布置方式布置。

以上即为本发明列举的实施方式，但本发明不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。