[发明专利]一种风力发电机组增速齿轮箱冷却润滑系统及其低温启动方法

说明书

技术领域

本发明涉及风电技术领域，具体地涉及一种润滑油冷却器、增速齿轮箱冷却润滑系统、风电机组以及风电机组的低温启动方法。

背景技术

我国北方地区风力资源丰富，是当前以及未来主要风电装机市场。北方地区11月至次年的2月期间气温比较低，低于-10℃的天气状况比较频繁，且夏季气温较高。我国风力发电机组按照运行环境温度分为低温型与常温型：低温型风力发电机组运行环境温度为-30℃~40℃，常温型风力发电机组运行环境温度为-10℃~40℃。因此，北方地区的风力发电机组为低温型机组。

风速低于切入风速时，风力发电机机组会切换到待机模式；机组或电网故障时，风力发电机组会切换到停机或维护模式。风力发电机组由待机或停机模式向并网模式切换时，除了风速外，还需要各系统满足切换条件，如增速齿轮箱润滑油油温、发电机绕组温度等。当机组处于停机或待机时，风力发电机组可以通过加热器对增速齿轮箱油池内润滑油与发电机绕组加热，或者在启动模式下风轮空转实现加热。

对增速齿轮箱冷却润滑系统而言，上述方法只能对增速齿轮箱油池内润滑油加热，对冷却润滑系统管路、冷却器中的润滑油影响小或没有效果。随温度降低增速齿轮箱润滑油粘度迅速增大，根据实验室试验结果和风场运行经验，冷却管路一般通径比较大，管路中润滑油温度约为-30℃时，油泵出口压力接近溢流压力时，润滑油可以从温控阀侧管路流回增速齿轮箱。增速齿轮箱冷却润滑系统常用的翅片式散热板，内部由多个并联的通路构成，每个通路横截面很小。即使系统达到溢流压力，一旦散热板中润滑油温度低于0℃时就不能流动，导致散热板堵塞不能正常工作。

陆上风力发电机组机舱罩通常为非密封结构，当机组在低温环境下停机或者待机时机舱内温度迅速降低，较长时间停机后机舱内外的温差会减小到约5℃。散热板散热面积大，内部润滑油温度很容易降低至0℃以下。机组低温启动时，即使在初始阶段增速齿轮箱润滑油可以从温控阀侧流回增速齿轮箱实现润滑。但是当润滑油温度升高使温控阀侧管路关闭，因为不能得到加热散热板内部润滑油温度低，润滑油不能由散热板侧流回增速齿轮箱，从而不能对增速齿轮箱冷却润滑导致风力发电机组故障停机，低温启动失败。因此，风力发电机组低温启动关键技术之一就是增速齿轮箱冷却润滑系统的启动，特别是散热板。

风力发电机组机舱内部有发热部件，如增速齿轮箱、发电机、变流器等，因此机舱设置通风系统，某些增速齿轮箱冷却润滑系统冷却器也设置在机舱内，为此机舱罩设有通风口。非并网发电时，机舱内零部件发热或加热功率小。当冷却器冷却风扇或机舱通风系统未工作时机舱外部空气也会从通风口流入或流出机舱，导致机组在待机或停机时机舱内温度迅速下降，在机组加热时机舱内温度上升缓慢。特别是机舱内空气流动会加剧增速齿轮箱等表面对流换热，这对增速齿轮箱冷却润滑系统低温启动很不利。

为解决增速齿轮箱冷却润滑系统低温，现有北方地区风力发电机组主要采用以下技术：1、增速齿轮箱冷却润滑系统采用油-水-空两级冷却。相较于油-空冷却润滑系统，油-水-空冷却润滑系统需要增加一套冷却水泵和热交换器及相应管路，增加了系统复杂性和成本；2、在机舱内设置电加热器。机舱内部空间大，需要安装的电加热器数量多，增加了机组成本且使用率低。因此，如何在不增加成本和系统复杂性前提下，提供一种风力发电机组特别是增速齿轮箱冷却润滑系统的低温启动技术是必要的和有意义的。

发明内容

有鉴于此，本发明目的之一是提供一种润滑油冷却器，该润滑油冷却器可解决增速齿轮箱冷却润滑系统低温启动时的问题。同时该润滑油冷却器还可应用在其它低温启动环境下的机器中。

本发明通过以下技术手段实现上述目的：

本发明的润滑油冷却器，包括散热板和设置在润滑油输送管路上的单向阀，所述散热板和单向阀并联设置，且所述单向阀或与所述单向阀相连通的润滑油输送管路集成在所述散热板上。所述散热板和单向阀并联设置即将润滑油输送管路分成两个分支输送管路使润滑油分别流经散热板和单向阀。所述散热板内润滑油单个通路横截面很小，与所述单向阀相连通的润滑油管路横截面较大，根据圆管紊流沿程阻力计算公式：，相同条件下与单向阀相连通的润滑油管路沿程阻力比散热板要小的多。正常工作时散热板进口压力不能打开单向阀，当散热板内润滑油因温度降低粘度增大而堵塞时，散热板进口压力升高，继而打开单向阀，外部润滑油从单向阀处流过，同时使流经单向阀的温度较高的润滑油将热量传递给散热板内的润滑油使其加热升温，进而打通散热板，避免散热板因低温润滑油堵塞导致故障停机的发生。