风力发电机组齿轮箱监控设施

　　 作者: 杜广平 肖哲民(一拖—美德（洛阳）风电设备有限公司) 收录来源: 新风电
【摘要】齿轮箱的润滑油温度信号、油位信号、油流信号都是控制系统的输入信号，控制计算机根据不同的信号触发不同的控制程序，控制程序驱动相关的执行元件执行相关的操作，确保了齿轮箱工作于良好状态。在实际工作中发现由分配器通向各个轴承的强制润滑管被堵塞而致轴承烧死的现象。究其原因可能是油液过脏或过滤器滤芯损坏致脏物进入润滑管所致。建议：齿轮箱用油要使用符合要求的滤油机加入；滤芯要规定检查周期，以防滤芯破损后使脏物堵塞油路而致轴承烧损.
风力发电机组齿轮箱在传动系统中的作用是等功率地将风轮获得的低转速的机械能转变成高转速的机械能，传动系统中的齿轮箱是载荷和转速匹配的中心部件。因此齿轮箱的运行状态和技术参数直接影响到整个机组运行的技术状态。正是由于齿轮箱的技术功能特点，在风力发电机组传动系统中的齿轮箱一般都设计有相应的监控设施，控制系统可以实时地监控其中的轴承温度、润滑油温，润滑系统的油压，润滑油位，并且根据环境条件的不同，配备有润滑油的加热和散热装置，控制系统可以根据润滑油的温度自动地启动散热装置和加热装置，以使齿轮箱尽可能地工作于最佳状态。

1. 齿轮箱的监控系统
齿轮箱的监控系统主要由润滑油温度传感器、润滑系统油流传感器、压力表、润滑油位传感器、散热装置、加热器等设施组成。系统的结构原理见下图：

2. 齿轮箱监控系统与主控系统的关系
温度传感器将箱体内的润滑油温度以模拟电压信号的形式发送到控制计算机，控制计算机首先将润滑油温信号和环境温度信号进行处理形成数字控制信号，根据控制信号的不同，计算机将触发不同的控制逻辑，控制逻辑输出相应的控制信号驱动继电器或发出报警信号，继电器的状态决定相应接触器的断开和闭合，接触器的状态直接控制相应执行元件的动作，如散热风扇的启动和停止、加热电阻的接通和断开、自动停机等。
油位传感器根据润滑油位的高低发出一个开关信号，开关信号输入到计算机后触发相应的逻辑模块，判断逻辑根据信号的状态发出报警信号，控制机组自动停机或正常运行。
油流传感器发出的也是一个开关信号，开关信号输入到计算机后触发相应的逻辑模块，判断逻辑根据信号的状态发出报警信号，控制机组自动停机或正常运行。
3. 齿轮箱监控系统运行技术状态的判别
以某种 660kW风力发电机组的齿轮箱监控系统为例，该齿轮箱的润滑系统采用了主动润滑方式，对于齿轮来说，属于飞溅润滑和喷淋润滑相结合的混合润滑，对于轴承来说则是强制性润滑。该润滑系统由齿轮泵、散热风扇、过滤器、油流传感器组成，其中的油流传感器用于检测润滑系统油流的状态，在正常工作状态下，该传感器会向控制计算机发出信号，表明润滑系统工作正常，如果润滑系统中过滤器堵塞或油流量不足而使系统的压力降低到一定值时，该压力传感器会立即中断向中心计算机发出的信号，控制计算机检测到该信号中断后，便立即发出报警信号并使机组停止运行。过滤器是油路系统中的另一个功能部件，在正常工作状态下，油流通过进油口进入滤芯外腔，经滤网过滤后进入滤芯内腔出油口；为了在各种状态下保证润滑油的流量，在过滤器中设置了一个旁路阀，目的是在滤网阻塞或气温较低引起润滑油的粘度增加时，打开旁路阀，一部分润滑油经旁路阀直接到达出油口，保证润滑系统有足够的供油量；另外过滤器上还设计了一个极限开关，当油路和滤芯内腔的压力差超过一定限度时，该极限开关便打开以指示滤网太脏，或润滑油粘度太大。
温度控制是齿轮箱运行状态控制的另一个重要组成部份，以某种660kW风力发电机组的齿轮箱系统为例，控制系统实时地对齿轮箱的润滑油温度进行着监控。该温度控制系统有温度传感器、散热装置、加热装置组成。控制系统连续地读取齿轮箱温度传感器发来的温度信号，若环境温度高于15℃或齿轮箱润滑油温高于60℃，则控制系统使加热电阻断电，停止加热；冷却系统的控制原理是，当齿轮箱的温度高于60℃时，则启动散热器风扇，在此状态下即使齿轮箱的润滑油温降到了60℃时以下，散热器风扇也会继续工作一段时间再停止运行；如果控制系统检测到齿轮箱温度超过85℃，则发出报警信号并使机组停止运行，在此状态下应检查加热系统和散热系统是否工作正常，如果加热系统和散热系统工作正常则需检查齿轮的啮合状态和轴承的润滑状态和振动指标。
齿轮箱的油位是保证齿轮箱正常运行的关键要素之一，在某种 660kW的齿轮箱上，除了设计有观察窗外，还设计有一个油位传感器，该传感器在齿轮箱内的油位低于设定值时向控制计算机发出信号，控制系统检测到该信号后立即发出报警信号并使机组停止运行。
4. 结论和建议 齿轮箱的润滑油温度信号、油位信号、油流信号都是控制系统的输入信号，控制计算机根据不同的信号触发不同的控制程序，控制程序驱动相关的执行元件执行相关的操作，确保了齿轮箱工作于良好状态。在实际工作中发现由分配器通向各个轴承的强制润滑管被堵塞而致轴承烧死的现象。究其原因可能是油液过脏或过滤器滤芯损坏致脏物进入润滑管所致。建议：齿轮箱用油要使用符合要求的滤油机加入；滤芯要规定检查周期，以防滤芯破损后使脏物堵塞油路而致轴承烧损.（完）
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