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CN114658617A - 一种风力发电机偏航自动润滑控制预警系统及其工作方法 - Google Patents

一种风力发电机偏航自动润滑控制预警系统及其工作方法 Download PDF

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CN114658617A CN202210480368.7A CN202210480368A CN114658617A CN 114658617 A CN114658617 A CN 114658617A CN 202210480368 A CN202210480368 A CN 202210480368A CN 114658617 A CN114658617 A CN 114658617A
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王玉玉
张庆
李芊
邹歆
梁晏萱
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Abstract

本发明公开的一种风力发电机偏航自动润滑控制预警系统及其工作方法，属于风力发电设备技术领域。与风机主控系统连动，能够实现风机偏航过程中的自动润滑，无需停机；依据偏航运行信息，对偏航润滑系统启停时间和时长进行控制，实现少量多次润滑，可以避免过润滑或欠润滑，进而避免润滑油脂的不足或浪费。通过能够采集偏航系统的运行信息，能够及时发现包括润滑油脂存储量不足、润滑泵故障、润滑油管堵塞等预警信息，并通过数据传输系统向风机主控系统发出预警信号。有利于运维人员安排采购备品备件，以及捆绑其它运维项目，或选择在风机正常停机的状态下进行运维，减少不必要的发电量损失，实现人力物力的最优配置利用。

Description

一种风力发电机偏航自动润滑控制预警系统及其工作方法
技术领域
本发明属于风力发电设备技术领域，具体涉及一种风力发电机偏航自动润滑控制预警系统及其工作方法。
背景技术
风力发电机偏航系统需要维持良好润滑，才能保持风力发电机寿命期内可靠运行。润滑方式分为定期注脂润滑和自动润滑。
常规的定期注脂润滑存在以下几个问题：定期注脂只能在风机停机的状态下注脂，既不利于轴承一直处于良好润滑的状态，而且不利于油脂流动，导致不利于废弃的润滑脂排出；定期注脂受注脂设备影响，无法在轴承均匀分布。常规的自动润滑系统，润滑周期和时长设计并未按照风机的实际运行状态调整，容易出现过润滑或欠润滑。润滑泵储油罐油脂不足，润滑泵故障或润滑油管堵塞等系统故障发生时不能及时维护，则会导致欠润滑。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种风力发电机偏航自动润滑控制预警系统及其工作方法，能够保证偏航系统在运行过程的良好润滑，同时在发生故障后可发出预警，确保润滑系统得到及时的维护。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种风力发电机偏航自动润滑控制预警系统，包括控制系统和偏航润滑系统；控制系统包括GPS时钟同步设备，SCADA数据采集设备，SCADA数据计算控制器，润滑系统控制器，润滑系统数据采集设备，润滑系统数据计算控制器和数据传输系统；GPS时钟同步设备与服务器连接；SCADA数据采集设备的输入端与SCADA系统连接，输出端与SCADA数据计算控制器连接；SCADA数据计算控制器与润滑系统控制器连接，润滑系统控制器和润滑系统数据采集设备分别与偏航润滑系统连接，润滑系统数据采集设备与润滑系统数据计算控制器连接，润滑系统数据采集设备和润滑系统数据计算控制器分别与数据传输系统连接，数据传输系统与风机主控系统连接。
优选地，偏航润滑系统包括偏航轴承润滑系统、偏航齿圈润滑系统和偏航废油收集装置，偏航轴承润滑系统和偏航齿圈润滑系统分别与润滑系统控制器连接，偏航废油收集装置用于收集来自偏航轴承和偏航齿圈的废油脂。
进一步优选地，偏航轴承润滑系统包括偏航轴承润滑泵及储油罐、偏航轴承润滑分配器、若干偏航轴承润滑分配器接近开关、若干偏航轴承润滑油管和若干偏航轴承注油口；偏航轴承润滑泵及储油罐分别与润滑系统控制器和偏航轴承润滑分配器连接，偏航轴承润滑分配器通过若干偏航轴承润滑分配器接近开关分别与若干偏航轴承润滑油管连接，若干偏航轴承注油口开设在偏航轴承上，每根偏航轴承润滑油管对应一个偏航轴承注油口。
进一步优选地，偏航轴承注油口均匀布置在偏航轴承的润滑点上。
进一步优选地，偏航齿圈润滑系统包括偏航齿圈润滑泵及储油罐、偏航齿圈润滑分配器、若干偏航齿圈润滑分配器接近开关，若干偏航齿圈润滑油管和若干偏航齿圈润滑小齿轮；偏航齿圈润滑泵及储油罐分别与润滑系统控制器和偏航齿圈润滑分配器连接，偏航齿圈润滑分配器通过若干偏航齿圈润滑分配器接近开关分别与若干偏航齿圈润滑油管连接，若干偏航齿圈润滑小齿轮与偏航减速机输出齿轮啮合，每根偏航齿圈润滑油管对应一个偏航齿圈润滑小齿轮。
进一步优选地，偏航齿圈润滑小齿轮的数量根据偏航减速机的数量设置。
进一步优选地，偏航废油收集装置包括偏航轴承接油盘和偏航齿圈接油盘，偏航轴承接油盘设在偏航轴承下方，并通过连接部件与机舱底座连接；偏航齿圈接油盘设在偏航齿圈下方，并通过连接部件与机舱底座连接。
进一步优选地，偏航轴承接油盘和偏航齿圈接油盘内设有油脂液位传感器，油脂液位传感器与数据传输系统连接。
本发明公开的上述风力发电机偏航自动润滑控制预警系统的工作方法，包括：
GPS时钟同步设备同步风电场中各风力发电机的时钟；SCADA数据采集设备采集并记录SCADA系统中偏航系统运行数据；SCADA数据计算控制器根据采集的偏航系统运行数据，通过逻辑计算，生成偏航润滑系统中润滑泵的启动信号和关闭信号，实现偏航过程中的自动润滑；润滑系统控制器根据SCADA数据计算控制器提供的润滑泵的启动信号和关闭信号控制润滑泵启停；采集并记录润滑泵的启动时间、润滑泵的停止时间、润滑泵故障信号和润滑油管堵塞信号；润滑系统数据计算控制器计算润滑泵的总启动次数和总润滑时间，并计算得出储油罐的存脂量；数据传输系统将储油罐的存脂量、润滑泵故障信号和润滑油管堵塞信号传输给风机主控系统，协助风力发电机完成预警。
优选地，偏航系统运行数据包括偏航系统的启动时间、结束时间、偏航方向、解缆启动时间和解缆结束时间。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的一种风力发电机偏航自动润滑控制预警系统，与风机主控系统连动，能够实现风机偏航过程中的自动润滑，无需停机；依据SCADA数据采集设备采集到的偏航运行信息，对偏航润滑系统启停时间和时长进行控制，实现少量多次润滑，可以避免过润滑或欠润滑，进而避免润滑油脂的不足或浪费。通过润滑系统数据采集设备，能够采集偏航系统的运行信息，通过润滑系统数据计算控制器及时发现包括润滑油脂存储量不足、润滑泵故障、润滑油管堵塞等预警信息，并通过数据传输系统向风机主控系统发出预警信号。有利于运维人员安排采购备品备件，以及捆绑其它运维项目，或选择在风机正常停机的状态下进行运维，减少不必要的发电量损失，实现人力物力的最优配置利用。
进一步地，偏航润滑系统通过偏航轴承润滑系统、偏航齿圈润滑系统分别对偏航轴承和偏航齿圈进行精确地润滑，偏航废油收集装置能够及时收集废弃油脂，确保不污染机舱和塔筒。
进一步地，偏航轴承注油口均匀布置在偏航轴承的润滑点上，能够根据实际需求对重点润滑部位进行润滑，保证润滑效果。
进一步地，偏航齿圈润滑小齿轮的数量根据偏航减速机的数量设置，能够根据实际润滑需求进行设置，保证润滑效果。
进一步地，偏航轴承接油盘和偏航齿圈接油盘内设有油脂液位传感器，能够将废油脂的液位信息及时输出，提醒运维人员清理更换，避免废弃油脂溢出污染环境。
本发明公开的上述风力发电机偏航自动润滑控制预警系统的工作方法，自动化程度高，能够保证偏航系统在运行过程的良好润滑，同时在发生故障后可发出预警，确保润滑系统得到及时的维护。
附图说明
图1为本发明的风力发电机偏航自动润滑控制预警系统整体结构示意图；
图2为控制系统的模块示意图。
图中：1为控制系统，1-1为GPS时钟同步设备，1-2为SCADA数据采集设备，1-3为SCADA数据计算控制器，1-4为润滑系统控制器，1-5为润滑系统数据采集设备，1-6为润滑系统数据计算控制器，1-7为数据传输系统，2为偏航轴承润滑泵及储油罐，3为偏航轴承润滑分配器，4为偏航轴承润滑分配器接近开关，5为偏航轴承润滑油管，6为偏航轴承注油口，7为偏航轴承接油盘，8为偏航齿圈润滑泵及储油罐，9为偏航齿圈润滑分配器，10为偏航齿圈润滑分配器接近开关，11为偏航齿圈润滑油管，12为偏航齿圈润滑小齿轮，13为偏航齿圈接油盘。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：
如图2，为本发明的风力发电机偏航自动润滑控制预警系统，包括控制系统1和偏航润滑系统；控制系统1包括GPS时钟同步设备1-1，SCADA数据采集设备1-2，SCADA数据计算控制器1-3，润滑系统控制器1-4，润滑系统数据采集设备1-5，润滑系统数据计算控制器1-6和数据传输系统1-7；GPS时钟同步设备1-1与服务器连接；SCADA数据采集设备1-2的输入端与SCADA系统连接，输出端与SCADA数据计算控制器1-3连接；SCADA数据计算控制器1-3与润滑系统控制器1-4连接，润滑系统控制器1-4和润滑系统数据采集设备1-5分别与偏航润滑系统连接，润滑系统数据采集设备1-5与润滑系统数据计算控制器1-6连接，润滑系统数据采集设备1-5和润滑系统数据计算控制器1-6分别与数据传输系统1-7连接，数据传输系统1-7与风机主控系统连接。
偏航润滑系统包括偏航轴承润滑系统、偏航齿圈润滑系统和偏航废油收集装置，偏航轴承润滑系统和偏航齿圈润滑系统分别与润滑系统控制器1-4连接，偏航废油收集装置用于收集来自偏航轴承和偏航齿圈的废油脂。
如图1，偏航轴承润滑系统包括偏航轴承润滑泵及储油罐2、偏航轴承润滑分配器3、若干偏航轴承润滑分配器接近开关4、若干偏航轴承润滑油管5和若干偏航轴承注油口6；偏航轴承润滑泵及储油罐2分别与润滑系统控制器1-4和偏航轴承润滑分配器3连接，偏航轴承润滑分配器3通过若干偏航轴承润滑分配器接近开关4分别与若干偏航轴承润滑油管5连接，若干偏航轴承注油口6开设在偏航轴承上，每根偏航轴承润滑油管5对应一个偏航轴承注油口6。偏航轴承注油口6均匀布置在偏航轴承的润滑点上。
偏航齿圈润滑系统包括偏航齿圈润滑泵及储油罐8、偏航齿圈润滑分配器9、若干偏航齿圈润滑分配器接近开关10，若干偏航齿圈润滑油管11和若干偏航齿圈润滑小齿轮12；偏航齿圈润滑泵及储油罐8分别与润滑系统控制器1-4和偏航齿圈润滑分配器9连接，偏航齿圈润滑分配器9通过若干偏航齿圈润滑分配器接近开关10分别与若干偏航齿圈润滑油管11连接，若干偏航齿圈润滑小齿轮12与偏航减速机输出齿轮啮合，每根偏航齿圈润滑油管11对应一个偏航齿圈润滑小齿轮12。偏航齿圈润滑小齿轮12的数量根据偏航减速机的数量设置。
偏航废油收集装置包括偏航轴承接油盘7和偏航齿圈接油盘13，偏航轴承接油盘7设在偏航轴承下方，并通过连接部件与机舱底座连接；偏航齿圈接油盘13设在偏航齿圈下方，并通过连接部件与机舱底座连接。偏航轴承接油盘7和偏航齿圈接油盘13内设有油脂液位传感器，油脂液位传感器与数据传输系统1-7连接。
上述风力发电机偏航自动润滑控制预警系统的工作方法，包括：
GPS时钟同步设备1-1同步风电场中各风力发电机的时钟；SCADA数据采集设备1-2采集并记录SCADA系统中的偏航系统的启动时间、结束时间、偏航方向、解缆启动时间和解缆结束时间；SCADA数据计算控制器1-3根据采集的偏航系统运行数据，通过逻辑计算，生成偏航润滑系统中润滑泵的启动信号和关闭信号，实现偏航过程中的自动润滑；润滑系统控制器1-4根据SCADA数据计算控制器1-3提供的润滑泵的启动信号和关闭信号控制润滑泵启停；采集并记录润滑泵的启动时间、润滑泵的停止时间、润滑泵故障信号和润滑油管堵塞信号；润滑系统数据计算控制器1-6计算润滑泵的总启动次数和总润滑时间，并计算得出储油罐的存脂量；数据传输系统1-7将储油罐的存脂量、润滑泵故障信号和润滑油管堵塞信号传输给风机主控系统，协助风力发电机完成预警。
偏航轴承接油盘7可收集偏航轴承挤压出的废油脂，偏航齿圈接油盘13可收集偏航齿圈滴落的废油脂，该装置可有效避免废油脂污染机舱和塔筒。
以上所述，仅为本发明实施方式中的部分，本发明中虽然使用了部分术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了方便的描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的内容，以便于更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims (10)

1.一种风力发电机偏航自动润滑控制预警系统，其特征在于，包括控制系统(1)和偏航润滑系统；控制系统(1)包括GPS时钟同步设备(1-1)，SCADA数据采集设备(1-2)，SCADA数据计算控制器(1-3)，润滑系统控制器(1-4)，润滑系统数据采集设备(1-5)，润滑系统数据计算控制器(1-6)和数据传输系统(1-7)；GPS时钟同步设备(1-1)与服务器连接；SCADA数据采集设备(1-2)的输入端与SCADA系统连接，输出端与SCADA数据计算控制器(1-3)连接；SCADA数据计算控制器(1-3)与润滑系统控制器(1-4)连接，润滑系统控制器(1-4)和润滑系统数据采集设备(1-5)分别与偏航润滑系统连接，润滑系统数据采集设备(1-5)与润滑系统数据计算控制器(1-6)连接，润滑系统数据采集设备(1-5)和润滑系统数据计算控制器(1-6)分别与数据传输系统(1-7)连接，数据传输系统(1-7)与风机主控系统连接。
2.根据权利要求1所述的风力发电机偏航自动润滑控制预警系统，其特征在于，偏航润滑系统包括偏航轴承润滑系统、偏航齿圈润滑系统和偏航废油收集装置，偏航轴承润滑系统和偏航齿圈润滑系统分别与润滑系统控制器(1-4)连接，偏航废油收集装置用于收集来自偏航轴承和偏航齿圈的废油脂。
3.根据权利要求2所述的风力发电机偏航自动润滑控制预警系统，其特征在于，偏航轴承润滑系统包括偏航轴承润滑泵及储油罐(2)、偏航轴承润滑分配器(3)、若干偏航轴承润滑分配器接近开关(4)、若干偏航轴承润滑油管(5)和若干偏航轴承注油口(6)；偏航轴承润滑泵及储油罐(2)分别与润滑系统控制器(1-4)和偏航轴承润滑分配器(3)连接，偏航轴承润滑分配器(3)通过若干偏航轴承润滑分配器接近开关(4)分别与若干偏航轴承润滑油管(5)连接，若干偏航轴承注油口(6)开设在偏航轴承上，每根偏航轴承润滑油管(5)对应一个偏航轴承注油口(6)。
4.根据权利要求3所述的风力发电机偏航自动润滑控制预警系统，其特征在于，偏航轴承注油口(6)均匀布置在偏航轴承的润滑点上。
5.根据权利要求2所述的风力发电机偏航自动润滑控制预警系统，其特征在于，偏航齿圈润滑系统包括偏航齿圈润滑泵及储油罐(8)、偏航齿圈润滑分配器(9)、若干偏航齿圈润滑分配器接近开关(10)，若干偏航齿圈润滑油管(11)和若干偏航齿圈润滑小齿轮(12)；偏航齿圈润滑泵及储油罐(8)分别与润滑系统控制器(1-4)和偏航齿圈润滑分配器(9)连接，偏航齿圈润滑分配器(9)通过若干偏航齿圈润滑分配器接近开关(10)分别与若干偏航齿圈润滑油管(11)连接，若干偏航齿圈润滑小齿轮(12)与偏航减速机输出齿轮啮合，每根偏航齿圈润滑油管(11)对应一个偏航齿圈润滑小齿轮(12)。
6.根据权利要求5所述的风力发电机偏航自动润滑控制预警系统，其特征在于，偏航齿圈润滑小齿轮(12)的数量根据偏航减速机的数量设置。
7.根据权利要求2所述的风力发电机偏航自动润滑控制预警系统，其特征在于，偏航废油收集装置包括偏航轴承接油盘(7)和偏航齿圈接油盘(13)，偏航轴承接油盘(7)设在偏航轴承下方，并通过连接部件与机舱底座连接；偏航齿圈接油盘(13)设在偏航齿圈下方，并通过连接部件与机舱底座连接。
8.根据权利要求7所述的风力发电机偏航自动润滑控制预警系统，其特征在于，偏航轴承接油盘(7)和偏航齿圈接油盘(13)内设有油脂液位传感器，油脂液位传感器与数据传输系统(1-7)连接。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的风力发电机偏航自动润滑控制预警系统的工作方法，其特征在于，包括：
GPS时钟同步设备(1-1)同步风电场中各风力发电机的时钟；SCADA数据采集设备(1-2)采集并记录SCADA系统中偏航系统运行数据；SCADA数据计算控制器(1-3)根据采集的偏航系统运行数据，通过逻辑计算，生成偏航润滑系统中润滑泵的启动信号和关闭信号，实现偏航过程中的自动润滑；润滑系统控制器(1-4)根据SCADA数据计算控制器(1-3)提供的润滑泵的启动信号和关闭信号控制润滑泵启停；采集并记录润滑泵的启动时间、润滑泵的停止时间、润滑泵故障信号和润滑油管堵塞信号；润滑系统数据计算控制器(1-6)计算润滑泵的总启动次数和总润滑时间，并计算得出储油罐的存脂量；数据传输系统(1-7)将储油罐的存脂量、润滑泵故障信号和润滑油管堵塞信号传输给风机主控系统，协助风力发电机完成预警。
10.根据权利要求9所述的风力发电机偏航自动润滑控制预警系统的工作方法，其特征在于，偏航系统运行数据包括偏航系统的启动时间、结束时间、偏航方向、解缆启动时间和解缆结束时间。
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CN118423243B (zh) * 2024-05-23 2025-02-18 廊坊燕京职业技术学院 一种用于风机机组的偏航漏油管理系统

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