本發(fā)明涉及風力發(fā)電機組領域，具體指一種用于風力發(fā)電減速齒輪箱的聯(lián)合散熱裝置及方法。

背景技術：

風力發(fā)電能夠成為中國電源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，發(fā)展風電有利于調(diào)整能源結(jié)構(gòu)。目前中國的電源結(jié)構(gòu)中75％是煤電，排放污染嚴重，增加風電等清潔電源比重刻不容緩。尤其在減少二氧化碳等溫室氣體排放，緩解全球氣候變暖方面，風電是有效措施之一。從長遠看，中國常規(guī)能源資源人均擁有量相對較少，為保持經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展，必須采取措施解決能源供應。

風力發(fā)電是利用風能來發(fā)電，而風力發(fā)電機組是將風能轉(zhuǎn)化為電能的機械。風輪是風電機組最主要的部件，由槳葉和輪轂組成。槳葉具有良好的空氣動力外形，在氣流作用下能產(chǎn)生空氣動力使風輪旋轉(zhuǎn)，將風能轉(zhuǎn)換成機械能，再通過齒輪箱增速驅(qū)動發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)變成電能。

相比于其他發(fā)電方式，風力發(fā)電具有一定的優(yōu)勢：(1)風力發(fā)電是一種干凈無污染的可再生自然資源，取之不盡用之不竭，沒有常規(guī)能源(煤電、油電、核電)會造成環(huán)境污染問題；(2)風電技術日趨成熟，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，能源利用率達95％以上；(3)經(jīng)濟效益日益提高，發(fā)電成本低。

同時風力發(fā)電也存在一些缺點：(1)噪聲大,視覺污染，需建設在人煙稀少且風能較大的地區(qū)；(2)占用大片土地；(3)風能不穩(wěn)定,不可控；(4)目前成本仍然很高；(5)影響鳥類生活；(6)關鍵技術仍需大力研發(fā)，尤其是風力發(fā)電減速齒輪箱在夏天風機降檔和停機問題：因齒輪油溫度太高，風電機組設定齒輪油溫度超過75℃時降擋使用，超過90℃停機。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決風力發(fā)電減速齒輪箱在夏天風機降檔和停機問題，提供了一種用于風力發(fā)電減速齒輪箱的聯(lián)合散熱裝置及方法，解決現(xiàn)有散熱系統(tǒng)由于空氣熱容低，不能滿足散熱要求的問題，有效使裝置在溫度較高的情況下可以正常運轉(zhuǎn)。

本發(fā)明采用的技術方案是：

一種用于風力發(fā)電減速齒輪箱的聯(lián)合散熱裝置，包括齒輪油箱、出油截止閥、電動液壓油泵、高壓安全閥、細慮器、中壓安全閥、粗慮器、第一散熱器、回油截止閥、熱交換水箱、電動水泵、第二散熱器、控制單元；

所述出油截止閥進油口和所述齒輪油箱出油口連接，所述出油截止閥出油口和所述電動液壓油泵進油口連接，所述高壓安全閥連接在所述電動液壓油泵兩端，所述電動液壓油泵出油口和所述細慮器進油口連接，所述中壓安全閥連接在所述細慮器兩端，所述細慮器出油口和所述粗慮器進油口連接，所述粗濾器出油口連接所述第一散熱器的進油口，所述第一散熱器的出油口連接所述熱交換水箱進油口，所述熱交換水箱出油口連接所述回油截止閥進油口，所述回油截止閥出油口連接所述齒輪油箱進油口，形成油液回路；所述熱交換水箱內(nèi)部通過管路連接進油口和出油口；熱交換水箱的箱體上還設有進水口和出水口，所述熱交換水箱內(nèi)部充滿冷卻水；所述出水口通過管路連接電動水泵進水口，電動水泵出水口通過管路連接第二散熱器進水口，第二散熱器出水口連接熱交換水箱進水口，形成冷卻水回路；

所述電動液壓油泵、所述電動水泵均通過信號線和控制單元進行數(shù)據(jù)連接；控制單元用于控制電動液壓泵的轉(zhuǎn)速、所述電動水泵的轉(zhuǎn)速。

進一步，還包括第一溫度傳感器、第一流量傳感器、第一電動冷卻風扇，第二溫度傳感器、第二流量傳感器、第二電動冷卻風扇；

所述第一溫度傳感器、所述第一流量傳感器設置在第一散熱器進油口處的管路內(nèi)，所述第一電動冷卻風扇作用于第一散熱器以輔助散熱；所述第一溫度傳感器、第一流量傳感器、所述第一電動冷卻風扇均與所述控制單元相連；所述控制單元根據(jù)第一溫度傳感器、第一流量傳感器的信息實時調(diào)節(jié)第一電動冷卻風扇的轉(zhuǎn)速；

所述第二溫度傳感器、所述第二流量傳感器設置在熱交換水箱出水口處的管路內(nèi)，所述第二電動冷卻風扇作用于第二散熱器以輔助散熱；所述第二溫度傳感器、第二流量傳感器、所述第二電動冷卻風扇均與所述控制單元相連；所述控制單元根據(jù)第二溫度傳感器、第二流量傳感器的信息實時調(diào)節(jié)第二電動冷卻風扇的轉(zhuǎn)速和電動水泵的轉(zhuǎn)速。

進一步，還包括壓差繼電器，所述壓差繼電器并聯(lián)在所述細濾器和所述粗濾器串聯(lián)后的兩端，用于監(jiān)測細濾器和粗濾器串聯(lián)后兩端的工作狀態(tài)，壓力是否異常。

進一步，還包括壓力表，所述壓力表設置所述回油截止閥的進口端管路上。

進一步，還包括溫控閥，所述溫控閥連接在粗濾器和回油截止閥之間。

進一步，所述出油截止閥和所述齒輪油箱之間通過冷卻油管連接；所述出油截止閥和所述電動液壓泵之間、所述電動液壓泵和所述細濾器之間、所述細濾器和所述粗濾去之間均通過管路連接。

進一步，所述熱交換水箱內(nèi)部的管路為曲線形。

根據(jù)所述裝置，本發(fā)明還提出了一種散熱方法，包括如下：

所述散熱裝置根據(jù)冷卻潤滑油液分度的不同分為4種工作模式：低溫、高壓、中/低壓、高溫；具體地：

(a)每次開機工作前，先啟動發(fā)電系統(tǒng)的潤滑與冷卻裝置，待各潤滑點充分得到潤滑后在啟動齒輪箱工作；等系統(tǒng)處于低溫冷啟動狀態(tài)，先通過齒輪箱中的加熱裝置，將齒輪油加熱再啟動機器。

(b)剛開機時齒輪油溫度較低，齒輪油的粘度大，造成系統(tǒng)內(nèi)壓力升高，裝置在高壓狀態(tài)，此狀態(tài)下齒輪油通過高壓安全閥直接與電動液壓油泵構(gòu)成回路，加速齒輪油的循環(huán)，使油溫迅速升高，降低裝置內(nèi)的壓力；

(c)隨著齒輪油的循環(huán)，齒輪油溫度不斷升高，管路中的壓力逐漸降低，裝置工作在中低壓狀態(tài)，此狀態(tài)下高壓安全閥自動關閉，中壓安全閥自動打開，齒輪油一部分依次經(jīng)過出油截止閥、電動液壓油泵、細濾器、粗過濾器、溫控閥、回油截止閥流回齒輪油箱，另一部分還通過第一散熱器、熱交換水箱之后流回齒輪油箱；

(d)當齒輪油溫度進一步升高后，裝置工作在低壓狀態(tài)，此狀態(tài)下中壓安全閥自動關閉，齒輪油經(jīng)過兩級過濾器后流回齒輪箱構(gòu)成回路；此狀態(tài)下如果油溫升高，則電動液壓油泵的流量增大；

(e)系統(tǒng)長時間運行后，導致齒輪油油溫處于高溫狀態(tài)，此狀態(tài)下，溫控閥關閉，齒輪油先經(jīng)過兩級過濾器過濾、第一散熱器散熱后進入熱交換水箱，在熱交換水箱內(nèi)將多余的熱量傳遞給冷卻水，冷卻后的油液經(jīng)出油口、回油截止閥返回齒輪油箱，實現(xiàn)油液冷卻。

進一步，所述(e)還包括：

通過第一溫度傳感器、第一流量傳感器采集管路油液溫度和流量，并將數(shù)據(jù)傳遞給控制單元，由控制單元實時調(diào)節(jié)第一電動冷卻風扇的工作狀態(tài)以加速或減速第一散熱器散熱；

通過第二溫度傳感器、第二流量傳感器采集冷卻水溫度、流量，并將數(shù)據(jù)傳遞給控制單元，由控制單元實時調(diào)節(jié)電動水泵、第二電動冷卻風扇的工作狀態(tài)以加速或減速第二散熱器散熱。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)輔助散熱裝置的熱交換水箱中的冷卻水相比于原散熱系統(tǒng)的風冷熱容量有所提高，提高了輔助散熱系統(tǒng)的散熱能力；

(2)由熱交換水箱以及電動水泵和第二散熱器組成的輔助散熱系統(tǒng)具有獨立的散熱部件，且在風力發(fā)電機機組上安裝方便，不改變原散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理；

(3)輔助散熱系統(tǒng)與原散熱系統(tǒng)之間沒有相互影響，原散熱系統(tǒng)仍能保持原有的散熱能力。

附圖說明

圖1是用于風力發(fā)電減速齒輪箱的聯(lián)合散熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2是風力發(fā)電減速齒輪箱的聯(lián)合散熱裝置工作狀態(tài)2的熱量流向示意圖

圖3是風力發(fā)電減速齒輪箱的聯(lián)合散熱裝置工作狀態(tài)3的熱量流向示意圖

圖4是風力發(fā)電減速齒輪箱的聯(lián)合散熱系統(tǒng)工作狀態(tài)4的熱量流向示意圖

圖中：1-齒輪油箱，2-出油截止閥，3-電動液壓油泵，4-高壓安全閥，5-細慮器，6-中壓安全閥，7-粗慮器，8-壓差繼電器，9-溫控閥，10-回油截止閥，11-壓力表，12-第一溫度傳感器，13-第一流量傳感器，14-第一散熱器，15-第一電動冷卻風扇，16-熱交換水箱，17-第二溫度傳感器，18-第二流量傳感器，19-電動水泵，20-第二散熱器，21-第二電動冷卻風扇，22控制單元。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明涉及的用于風力發(fā)電減速齒輪箱的輔助散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理。

如圖1所示，本發(fā)明提出的聯(lián)合散熱裝置包括齒輪油箱1、出油截止閥2、電動液壓油泵3、高壓安全閥4、細慮器5、中壓安全閥6、粗慮器7、壓差繼電器8，溫控閥9、回油截止閥10、壓力表11、第一溫度傳感器12、第一流量傳感器13、第一散熱器14、第一電動冷卻風扇15、熱交換水箱16、第二溫度傳感器17、第二流量傳感器18、電動水泵19、第二散熱器20、第二電動冷卻風扇21、控制單元22。

出油截止閥2進油口和齒輪油箱1出油口用冷卻油管連接，出油截止閥2出油口和電動液壓油泵3進油口管路連接，高壓安全閥4連接在電動液壓油泵3兩端，電動液壓油泵3出油口和細慮器5進油口管路連接，中壓安全閥6連接在細慮器5兩端，細慮器5出油口和粗慮器7進油口管路連接，在細慮器5和粗慮器7兩側(cè)并聯(lián)有壓差繼電器8，粗慮器7出油口連接溫控閥9進油口，溫控閥9出油口連接回油截止閥10進油口，回油截止閥的進油口處管路中設有壓力表11，回油截止閥10出油口連接齒輪油箱1回油口，形成油液回路。粗慮器7出油口還經(jīng)過第一溫度傳感器12、第一流量傳感器13，連接第一散熱器14進油口，在第一電動冷卻風扇15散熱作用后連接熱交換水箱16進油口，熱交換水箱16出油口連接回油截止閥10進油口。熱交換水箱內(nèi)部的油液管管路為曲線形，其箱體上設有進水口和出水口，熱交換水箱16的出水口經(jīng)過第二溫度傳感器17、第二流量傳感器18，連接到電動水泵19進水口，電動水泵19出水口連接第二散熱器20進水口，在第二電動冷卻風扇21散熱作用后連接熱交換水箱16進水口，形成冷卻水回路。

其中，由第一溫度傳感器、第一流量傳感器以及第一散熱器和第一電動冷卻風扇組成主散熱裝置；由熱交換水箱、第二溫度傳感器、第二流量傳感器、電動水泵、第二散熱器、第二電動冷卻風扇組成輔助散熱裝置。

電動液壓油泵3、第一溫度傳感器12、第一流量傳感器13、第一電動冷卻風扇15、第二溫度傳感器17、第二流量傳感器18、電動水泵19、第二電動冷卻風扇21均通過信號線和控制單元22進行數(shù)據(jù)連接。控制單元控制電動液壓油泵3的轉(zhuǎn)速以控制出油量，所述控制單元還根據(jù)第一溫度傳感器12、第一流量傳感器13采集的信息控制第一電動冷卻風扇15的轉(zhuǎn)速，所述控制單元還根據(jù)第二溫度傳感器17、第二流量傳感器18采集的信息控制電動水泵轉(zhuǎn)速和第二電動冷卻風扇的轉(zhuǎn)速?？刂茊卧缮衔粰C實現(xiàn)。

下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明涉及的用于風力發(fā)電減速齒輪箱的輔助散熱系統(tǒng)的控制方法。

風力發(fā)電減速齒輪箱的聯(lián)合散熱裝置根據(jù)冷卻潤滑油分度的不同分為4種工作模式：1.低溫2.高壓3.中/低壓4.高溫

系統(tǒng)要求在每次開機工作前，必須先啟動發(fā)電系統(tǒng)的潤滑與冷卻裝置，待各潤滑點充分得到潤滑后在啟動齒輪箱工作。等系統(tǒng)處于低溫冷啟動狀態(tài)，先通過齒輪箱中的加熱裝置(由電動液壓油泵3和高壓安全閥4組成)，將齒輪油加熱再啟動機器。

如圖2所示，聯(lián)合散熱裝置工作狀態(tài)2，系統(tǒng)處于高壓狀態(tài)下，本發(fā)明實施例中高壓為大于10bar，由于剛開機時齒輪油溫度較低，所以齒輪油的粘度大，造成系統(tǒng)內(nèi)壓力升高，齒輪油不會流經(jīng)細濾器，僅通過高壓安全閥4直接與電動液壓油泵3構(gòu)成回路以加速齒輪油的循環(huán)，使油溫迅速升高，降低系統(tǒng)的壓力。

如圖3所示散熱系統(tǒng)工作狀態(tài)3，隨著齒輪油的循環(huán)，齒輪油溫度不斷升高，管路中的壓力逐漸降低。當壓力降到小于10bar后，高壓安全閥4自動關閉，中壓安全閥6自動打開。齒輪油一方面經(jīng)過中壓安全閥6、粗過濾器7、溫控閥9、回油截止閥10流回齒輪箱構(gòu)成回路，另一方面經(jīng)過主散熱裝置和輔助散熱裝置后流回齒輪油箱。

當齒輪油溫度進一步升高后，壓力繼續(xù)減小，當壓力小于3bar后，管路處于低壓狀態(tài)。中壓安全閥6自動關閉，齒輪油經(jīng)過兩級過濾器后流回齒輪箱構(gòu)成回路。如果此時的油溫升高，電動液壓油泵3流量增大。

系統(tǒng)長時間運行后，導致齒輪油油溫處于高溫狀態(tài)。則必須對齒輪油進行冷卻。如圖4所示，本發(fā)明聯(lián)合散熱裝置工作狀態(tài)4，此時，溫度超過溫控閥9的閾值(本發(fā)明實施例為70度)，溫控閥9關閉，齒輪油先經(jīng)過兩級過濾器過濾后，先進入主散熱裝置，第一溫度傳感器12、第一流量傳感器13采集油液溫度，流量，將數(shù)據(jù)傳遞給控制單元22，控制單元22控制第一電動冷卻風扇15在第一散熱器14進行散熱。然后油液進入輔助散熱裝置，在熱交換水箱16內(nèi)將多余的熱量傳遞給冷卻水，經(jīng)熱交換水箱16的出油口、冷卻油管回油截止閥10返回齒輪油箱1。輔助散熱裝置中的冷卻水經(jīng)過第二溫度傳感器17、第二流量傳感器18采集冷卻水溫度，流量，將數(shù)據(jù)傳遞給控制單元22，由控制單元控制電動水泵19、第二電動冷卻風扇21，在第二散熱器20內(nèi)進行冷卻水強制散熱，最終達到油液降溫的目的。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。