一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统及方法，涉及齿轮箱润滑系统技术领域，通过风速采集模块，设置风速计采集风速信息；电机控制模块，负责检测和控制电机的转速；润滑系统模块，根据电机控制模块发送的信号调整油泵的排量，控制润滑油的供给量；负载检测模块，监测齿轮箱的负载变化；冷却器模块，用于控制润滑系统的冷却；冷却器模块包括冷却器和风扇，冷却器通过传感器监测润滑油的温度，并设定润滑油温度阈值，并且电机外部材料同样采用柔性电机支架，减少因电机震动引起的噪声误差，降低电机维持正常运转的转速，延长电机使用寿命，即延长了润滑系统的使用寿命。即延长了润滑系统的使用寿命。即延长了润滑系统的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统及方法


[0001]本专利技术涉及齿轮箱润滑系统
，尤其涉及一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统及方法。

技术介绍

[0002]电机失效的主要原因有振动，制造质量等。导致振动的因素主要有齿轮箱及电机本身高速运行等。而润滑系统要求设计寿命为十五到二十五年，尤其海上风机，设计寿命为二十五年，一旦电机损坏，由此带来的维护成本巨大。延长电机使用的使用寿命，即延长了润滑系统的使用寿命。
[0003]如申请公开号为CN115789233A的中国专利公开了一种风力发电齿轮箱润滑伺服控制系统，根据风速信息，齿轮箱启动后处于此风速下的最佳转速，润滑系统则根据设定的电机转速启动运行，运行后油温不断上升，油温上升导致冷却风扇电机启动，并以某一合适的转速运行，从而延长电机的使用寿命和降低能量消耗；但是电机仍然会以较高的转速维持运转以及不能很好减少电机噪声的震动影响。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述现有一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术目的是提供一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：风速采集模块，设置风速计采集风速信息；电机控制模块，负责检测和控制电机的转速；其中，通过设置霍尔效应传感器获取电机转速信号，设定电机转速低速段阈值，并通过PID算法控制电机转速使其维持在低速段阈值正常运行；电机，提供动力驱动系统，电机外壳采用柔性电机支架；润滑系统模块，根据电机控制模块发送的电机转速信号调整油泵的排量，控制润滑油的供给量，还包括压力传感器和流量传感器用于监测系统的压力和流量，并将压力和流量信息提供给电机控制模块，电机控制模块根据润滑系统的反馈的压力和流量信息控制电机的转速；负载检测模块，监测齿轮箱的负载变化；其中，负载检测模块包括温度传感器、振动传感器来监测齿轮箱的工作状态；若检测齿轮箱负载突然增加，向润滑系统模块反馈温度、振动信号，使润滑系统模块调整油泵排量，保证润滑系统的正常运行；冷却器模块，用于控制润滑系统的冷却；
冷却器模块包括冷却器和风扇，冷却器通过温度传感器监测润滑油的温度，并设定润滑油温度阈值。
[0008]作为本专利技术所述一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统的一种优选方案，其中：风速计测量周围空气的流动速度，并将风速计测量的流动速度转化为电信号输出,还用来获取实时的风速数据，判断环境中的风力状况。
[0009]作为本专利技术所述一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统的一种优选方案，其中：电机控制模块若遇到异常情况，电机控制模块提高电机转速并向润滑系统模块发送信号；若电机异常情况恢复，转速超出低速段阈值时则降低电机转速并向润滑系统模块发送信号。
[0010]作为本专利技术所述一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统的一种优选方案，其中：电机控制模块控制电机转速运行方法如下：S100、构建基于PID算法的电机转速控制系统模型；S200、设定电机正常情况下转速的低速阈值范围，通过电机转速控制系统模型计算维持电机运行低频转速；S300、设定电机异常情况下转速的高速阈值范围，若遇到异常情况，则提高转速；S400、异常情况解除后，电机转速回落至低速阈值范围。
[0011]作为本专利技术所述一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统的一种优选方案，其中：电机控制模块中构建基于PID算法的电机转速控制系统模型包括：令电机转速控制系统输出结果为，电机转速控制电机转速误差为，电机转速控制系统模型表达式如下：；其中，为电机转速控制系统输出结果，为比例增益参数，表示对电机转速误差的比例增益，用于直接调节控制信号的大小，为电机转速误差电机转速误差，表示期望电机转速与实际电机转速之间的差异，为积分增益参数，表示对电机转速误差的积分增益，为电机转速误差积分项，用于处理电机转速误差的积分部分，为电机转速误差的时间积分，用于积分项的计算，为微分增益参数，表示对电机转速误差的微分增益，为电机转速误差的微分，表示电机转速误差的变化率。
[0012]作为本专利技术所述一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统的一种优选方案，其中：电机转速控制系统模型中，PID控制器参数具有非线性变化特点；PID控制器比例增益参数非线性变化表达式如下：；其中，为比例增益的强度和对电机转速误差累积的敏感程度，为参数的基准值，用于调整整体的增益，为参数的比例增益，用于控制非线性部分的幅度，为参数的斜率参数，控制函数的斜率，即控制非线性部分的变化速率，
为函数是双曲余割函数，是电机转速误差；PID控制器微分增益参数非线性变化表达式如下：；其中，为微分增益的强度和对电机转速误差累积的敏感程度，为基准值，用于调整整体的增益，为参数的比例增益，用于控制非线性部分的幅度，为参数的指数增益，为参数的斜率参数，用于控制非线性部分的变化速率，为控制电机转速误差对PID控制器的微分增益参数的影响程度，为指数函数；PID控制器微分增益参数非线性变化表达式如下：；其中，为积分增益的强度和对电机转速误差累积的敏感程度，为基准值，用于调整整体的增益，为参数的斜率增益，用于控制非线性部分的幅度，为电机转速误差经过积分增益调节后，再经过双曲正切函数的倒数的结果。
[0013]作为本专利技术所述一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统的一种优选方案，其中：电机低频转速通过调节电机转速误差改变电枢两端电压平均值来控制电机转速，电机低频转速计算公式如下：；其中，表示电机低频转速,表示电枢端电压，表示电枢电流，表示电枢电路总电阻，表示电动机结构系数，表示磁通量；通过PID算法改变电枢电压的大小；电动机电枢两端电压平均值：；其中，电枢两端电压平均值，表示电源电压，表示电机转速误差。
[0014]作为本专利技术所述一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统的一种优选方案，其中：润滑系统模块中压力传感器和流量传感器反馈实时流量和压力信息掌握润滑系统的工作状态，并根据需要调整油泵排量。
[0015]作为本专利技术所述一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统的一种优选方案，其中：冷却器模块中润滑油温度超过润滑油温度阈值时，冷却器模块向风扇发送信号，调整风扇的角度和风量，降低润滑油的温度。
[0016]一种长寿命风力发电齿轮箱润滑方法，包括以下步骤：S1、连接风速采集模块、电机控制模块、电机、润滑系统模块、负载检测模块、冷却器模块并接通电源；S2、设置风速计并进行校准，采集风速信息，定期采集风速信息，记录风速变化情
况；S3、通过传感器获取电机转速信号，设定电机转速低速段阈值，使其始终维持在低速段阈值范围内正常运行；S4、根据电机控制模块，调整油泵的排量，控制润滑油的供给量；S5、使用压力传感器和流量传感器监测润滑系统的压力和流量，将监测到的压力和流量信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统，其特征在于：包括，风速采集模块，通过内置的风速计采集风速信息；电机控制模块，负责检测和控制电机的转速；其中，所述电机控制模块通过设置霍尔效应传感器获取电机转速信号，设定电机转速低速段阈值，并通过PID算法控制电机转速使其维持在低速段阈值正常运行；电机，用于提供动力驱动系统，电机外壳采用柔性电机支架；润滑系统模块，根据电机控制模块发送的电机转速信号调整油泵的排量，控制润滑油的供给量；所述润滑系统模块还包括用于监测系统压力的压力传感器和用于监测系统流量的流量传感器，并将压力信息和流量信息提供给电机控制模块，电机控制模块根据润滑系统反馈的压力信息和流量信息控制电机的转速；负载检测模块，用于监测齿轮箱的负载变化；其中，负载检测模块包括用于监测齿轮箱的工作状态的温度传感器和振动传感器；若监测到齿轮箱负载在预设时间范围内增量大于预设值，向润滑系统模块反馈温度、振动信号，使润滑系统模块调整油泵排量，保证润滑系统的正常运行；冷却器模块，用于控制润滑系统的冷却；冷却器模块包括冷却器和风扇，冷却器通过温度传感器监测润滑油的温度，并设定润滑油温度阈值。2.如权利要求1所述的一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统，其特征在于：所述风速计测量周围空气的流动速度，并将风速计测量的流动速度转化为电信号输出,还用来获取实时的风速数据，判断环境中的风力状况。3.如权利要求2所述的一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统，其特征在于：所述电机控制模块若遇到异常情况，电机控制模块提高电机转速并向润滑系统模块发送信号；若电机异常情况恢复，转速超出低速段阈值时则降低电机转速并向润滑系统模块发送信号。4.如权利要求3所述的一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统，其特征在于：所述电机控制模块控制电机转速运行方法如下：S100、构建基于PID算法的电机转速控制系统模型；S200、设定电机正常情况下转速的低速阈值范围，通过电机转速控制系统模型计算维持电机运行低频转速；S300、设定电机异常情况下转速的高速阈值范围，若遇到异常情况，则提高转速；S400、异常情况解除后，电机转速回落至低速阈值范围。5.如权利要求4所述的一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统，其特征在于：所述电机控制模块中构建基于PID算法的电机转速控制系统模型包括：令电机转速控制系统输出结果为，电机转速控制电机转速误差为，电机转速控制系统模型表达式如下：；其中，为电机转速控制系统输出结果，为比例增益参数，表示对电机转速误差的比例增益，用于直接调节控制信号的大小，为电机转速误差电机转速误差，表示期望电机
转速与实际电机转速之间的差异，为积分增益参数，表示对电机转速误差的积分增益，为电机转速误差积分项，用于处理电机转速误差的积分部分，为电机转速误差的时间积分，用于积分项的计算，为微分增益参数，表示对电机转速误差的微分增益，为电机转速误差的微分，表示电机转速误差的变化率。6.如权利要求5所述的一种长寿命风力发电齿轮箱润滑系统，其特征在于：所述电机转速控制系统模型中，PID控制器参数具有非线性变化特点；PID控制器比例增益参数非线性变化表达式如下：；其中，为比例增益的强度和对电机转速误差累积的敏...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛永春，周国贞，杨芝刚，
申请(专利权)人：南京讯联液压技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：