本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組領(lǐng)域，具體指一種用于風(fēng)力發(fā)電減速齒輪箱的交互散熱裝置及方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)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(fēng)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(yán)重，增加風(fēng)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(fēng)電是有效措施之一。從長遠(yuǎn)看，中國常規(guī)能源資源人均擁有量相對(duì)較少，為保持經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，必須采取措施解決能源供應(yīng)。

風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能來發(fā)電，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)械。風(fēng)輪是風(fēng)電機(jī)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(dòng)力外形，在氣流作用下能產(chǎn)生空氣動(dòng)力使風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再通過齒輪箱增速驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。

相比于其他發(fā)電方式，風(fēng)力發(fā)電具有一定的優(yōu)勢：(1)風(fēng)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(huì)造成環(huán)境污染問題；(2)風(fēng)電技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，能源利用率達(dá)95％以上；(3)經(jīng)濟(jì)效益日益提高，發(fā)電成本低。

同時(shí)風(fēng)力發(fā)電也存在一些缺點(diǎn)：:(1)噪聲大,視覺污染，需建設(shè)在人煙稀少且風(fēng)能較大的地區(qū)；(2)占用大片土地；(3)風(fēng)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(guān)鍵技術(shù)仍需大力研發(fā)，尤其是風(fēng)力發(fā)電減速齒輪箱在夏天風(fēng)機(jī)降檔和停機(jī)問題：因齒輪油溫度太高，風(fēng)電機(jī)組設(shè)定齒輪油溫度超過75℃時(shí)降擋使用，超過90℃停機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決風(fēng)力發(fā)電減速齒輪箱在夏天風(fēng)機(jī)降檔和停機(jī)問題，提供了一種用于風(fēng)力發(fā)電減速齒輪箱的交互散熱裝置及方法，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(yùn)轉(zhuǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種用于風(fēng)力發(fā)電減速齒輪箱的交互散熱裝置，包括齒輪油箱、出油截止閥、電動(dòng)液壓油泵、高壓安全閥、細(xì)慮器、中壓安全閥、粗慮器、回油截止閥、熱交換水箱、電動(dòng)水泵、散熱器、控制單元；

所述出油截止閥進(jìn)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(dòng)液壓油泵進(jìn)油口連接，所述高壓安全閥連接在所述電動(dòng)液壓油泵兩端，所述電動(dòng)液壓油泵出油口和所述細(xì)慮器進(jìn)油口連接，所述中壓安全閥連接在所述細(xì)慮器兩端，所述細(xì)慮器出油口和所述粗慮器進(jìn)油口連接，所述粗濾器出油口連接所述熱交換水箱進(jìn)油口，所述熱交換水箱出油口連接所述回油截止閥進(jìn)油口，所述熱交換水箱內(nèi)部通過管路連接進(jìn)油口和出油口；熱交換水箱的箱體上還設(shè)有進(jìn)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(dòng)水泵進(jìn)水口，電動(dòng)水泵出水口通過管路連接散熱器進(jìn)水口，散熱器出水口連接熱交換水箱進(jìn)水口，形成回路；

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

進(jìn)一步，還包括溫度傳感器、流量傳感器、電動(dòng)冷卻風(fēng)扇；所述溫度傳感器、所述流量傳感器設(shè)置在出水口處的管路內(nèi)，所述電動(dòng)冷卻風(fēng)扇作用于散熱器以輔助散熱；所述溫度傳感器、流量傳感器、所述電動(dòng)冷卻風(fēng)扇均與所述控制單元相連；所述控制單元根據(jù)溫度傳感器、流量傳感器的信息實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電動(dòng)冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和電動(dòng)水泵的轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步，還包括壓差繼電器，所述壓差繼電器并聯(lián)在所述細(xì)濾器和所述粗濾器串聯(lián)后的兩端，用于監(jiān)測細(xì)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(jìn)一步，還包括壓力表，所述壓力表設(shè)置所述回油截止閥的進(jìn)口端管路上。

進(jìn)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(jìn)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(dòng)液壓泵之間、所述電動(dòng)液壓泵和所述細(xì)濾器之間、所述細(xì)濾器和所述粗濾去之間均通過管路連接。

進(jìn)一步，所述熱交換水箱內(nèi)部的管路為曲線形。

據(jù)上述裝置，本發(fā)明還提出了一種交互散熱方法，包括：

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(jī)工作前，先啟動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)的潤滑與冷卻裝置，待各潤滑點(diǎn)充分得到潤滑后在啟動(dòng)齒輪箱工作；等系統(tǒng)處于低溫冷啟動(dòng)狀態(tài)，先電動(dòng)液壓油泵和高壓安全閥加熱，將齒輪油加熱再啟動(dòng)機(jī)器。

(b)剛開機(jī)時(shí)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(dòng)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(dòng)關(guān)閉，中壓安全閥自動(dòng)打開，齒輪油一部分依次經(jīng)過出油截止閥、電動(dòng)液壓油泵、細(xì)濾器、粗過濾器、溫控閥、回油截止閥流回齒輪油箱，另一部分還通過熱交換水箱之后流回齒輪油箱；

(d)當(dāng)齒輪油溫度進(jìn)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(dòng)關(guān)閉，齒輪油經(jīng)過兩級(jí)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(dòng)液壓油泵的流量增大；

(e)系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行后，導(dǎo)致齒輪油油溫處于高溫狀態(tài)，此狀態(tài)下，溫控閥關(guān)閉，齒輪油先經(jīng)過兩級(jí)過濾器過濾后，進(jìn)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(shí)現(xiàn)油液冷卻。

進(jìn)一步，所述(e)還包括：通過溫度傳感器、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(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電動(dòng)水泵、電動(dòng)冷卻風(fēng)扇的工作狀態(tài)以加速散熱或減速散熱，在散熱器內(nèi)進(jìn)行冷卻水強(qiáng)制散熱，最終達(dá)到降溫的目的。

本發(fā)明的有益效果：

采用水冷的方式使齒輪油箱的潤滑油降溫，相比于風(fēng)冷大大提高高溫狀態(tài)下系統(tǒng)熱穩(wěn)定性能。

附圖說明

圖1是用于風(fēng)力發(fā)電減速齒輪箱的交互散熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是風(fēng)力發(fā)電減速齒輪箱的交互散熱裝置工作狀態(tài)2的熱量流向示意圖；

圖3是風(fēng)力發(fā)電減速齒輪箱的交互散熱裝置工作狀態(tài)3的熱量流向示意圖；

圖4是風(fēng)力發(fā)電減速齒輪箱的交互散熱裝置工作狀態(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(dòng)液壓油泵，4-高壓安全閥，5-細(xì)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-熱交換水箱，13-溫度傳感器，14-流量傳感器，15-電動(dòng)水泵，16-散熱器，17-電動(dòng)冷卻風(fēng)扇，18-控制單元。

具體實(shí)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(fēng)力發(fā)電減速齒輪箱的交互散熱裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理。

如圖1所示，齒輪油箱1、出油截止閥2、電動(dòng)液壓油泵3、高壓安全閥4、細(xì)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、熱交換水箱12、溫度傳感器13、流量傳感器14、電動(dòng)水泵15、散熱器16、電動(dòng)冷卻風(fēng)扇17、控制單元18。

出油截止閥2進(jìn)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(dòng)液壓油泵3進(jìn)油口管路連接，高壓安全閥4連接在電動(dòng)液壓油泵3兩端，電動(dòng)液壓油泵3出油口和細(xì)慮器5進(jìn)油口管路連接，中壓安全閥6連接在細(xì)慮器5兩端，細(xì)慮器5出油口和粗慮器7進(jìn)油口管路連接，在細(xì)慮器5和粗慮器7兩側(cè)并聯(lián)有壓差繼電器8，用于監(jiān)測細(xì)濾器和粗濾器兩端壓差，方便觀察有無壓力異常，粗慮器7出油口連接調(diào)速閥9進(jìn)油口，溫控閥9出油口連接回油截止閥10進(jìn)油口，會(huì)有截止閥10進(jìn)油口處的管路上設(shè)有壓力表11，用于出故障時(shí)方便檢修，回油截止閥10出油口連接齒輪油箱1回油口。粗濾器7出油口還連接熱交換水箱12進(jìn)油口，熱交換水箱12出油口連接回油截止閥10進(jìn)油口，熱交換水箱內(nèi)部通過曲線形管路連接進(jìn)油口和出油口；熱交換水箱的箱體上還設(shè)有進(jìn)水口和出水口，其內(nèi)部充滿冷卻水，出水口通過管路連接電動(dòng)水泵15進(jìn)水口，溫度傳感器13、流量傳感器14設(shè)置在出水口處的管路內(nèi)，電動(dòng)水泵15出水口通過管路連接散熱器16進(jìn)水口，電動(dòng)冷卻風(fēng)扇17作用于散熱器16進(jìn)行輔助散熱，散熱器16出水口連接熱交換水箱12進(jìn)水口。

電動(dòng)液壓油泵3、溫度傳感器13、流量傳感器14、電動(dòng)水泵15、電動(dòng)冷卻風(fēng)扇17均通過信號(hào)線和控制單元18進(jìn)行數(shù)據(jù)連接?？刂茊卧?8一方面用于控制電動(dòng)液壓泵3的轉(zhuǎn)速，另一方面根據(jù)溫度傳感器13、流量傳感器14的信息實(shí)時(shí)控制電動(dòng)冷卻風(fēng)扇17的轉(zhuǎn)速和電動(dòng)水泵15的轉(zhuǎn)速?？刂茊卧捎蒙衔粰C(jī)實(shí)現(xiàn)。

下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明涉及的用于風(fēng)力發(fā)電減速齒輪箱的交互散熱裝置的控制方法。

風(fēng)力發(fā)電減速齒輪油箱的交互散熱裝置根據(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

在每次開機(jī)工作前，必須先啟動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)的潤滑與冷卻裝置，待各潤滑點(diǎn)充分得到潤滑后在啟動(dòng)齒輪箱工作。等系統(tǒng)處于低溫冷啟動(dòng)狀態(tài)，先加熱裝置(由電動(dòng)液壓油泵3和高壓安全閥4組成)，將齒輪油加熱再啟動(dòng)裝置。

如圖2所示，散熱裝置工作狀態(tài)2，裝置處于高壓狀態(tài)下(本發(fā)明實(shí)施例中，高壓為大于10bar)，由于剛開機(jī)時(shí)齒輪油溫度較低，所以齒輪油的粘度大，造成裝置內(nèi)壓力升高，齒輪油粘度大無法通過細(xì)濾器5，因此齒輪油通過高壓安全閥4直接與電動(dòng)液壓油泵3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。

如圖3所示，散熱裝置工作狀態(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，高壓安全閥4自動(dòng)關(guān)閉，中壓安全閥6自動(dòng)打開。本發(fā)明實(shí)施例中壓力降至10bar以下時(shí)，高壓安全閥4關(guān)閉，中壓安全閥6打開。齒輪油一部分經(jīng)過出油截止閥2、電動(dòng)液壓油泵3、中壓安全閥6、粗過濾器7、溫控閥閥9、回油截止閥10流回齒輪箱1構(gòu)成回路流回齒輪油箱；另一部分則流過熱交換水箱12后再流回齒輪油箱1。

當(dāng)齒輪油溫度進(jìn)一步升高后，管路處于低壓狀態(tài)，中壓安全閥6自動(dòng)關(guān)閉。本發(fā)明實(shí)施例中，壓力小于3bar時(shí)，中壓安全閥6關(guān)閉。齒輪油經(jīng)過細(xì)濾器和粗濾器兩級(jí)過濾后經(jīng)管路流回齒輪箱構(gòu)成回路，如果此時(shí)的油溫繼續(xù)升高，電動(dòng)液壓油泵3流量增大。

裝置長時(shí)間運(yùn)行后，導(dǎo)致齒輪油油溫處于高溫狀態(tài)，則裝置對(duì)齒輪油進(jìn)行冷卻，本發(fā)明實(shí)施例中，油溫大于70度時(shí)啟動(dòng)冷卻，以確保油溫不會(huì)超過70度。如圖4所示，散熱裝置工作狀態(tài)4，此時(shí)由于溫度超過閾值，溫控閥9關(guān)閉，齒輪油先經(jīng)過兩級(jí)過濾器過濾后，進(jìn)入熱交換水箱12，在熱交換水箱12內(nèi)將多余的熱量傳遞給冷卻水。冷卻水經(jīng)過溫度傳感器13、流量傳感器14采集冷卻水溫度，流量，將數(shù)據(jù)傳遞給控制單元18，由控制單元實(shí)時(shí)根據(jù)流量信息控制電動(dòng)水泵15、根據(jù)溫度信息控制電動(dòng)冷卻風(fēng)扇17的轉(zhuǎn)速，在散熱器16內(nèi)冷卻水強(qiáng)制散熱，最終達(dá)到油液降溫的目的，降溫后的油液經(jīng)熱交換水箱16的出油口和冷卻油管回油截止閥10，返回齒輪油箱1。

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