KR100999715B1 - Cooling Lubrication System of Wind Generating Gearbox - Google Patents

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Abstract

풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템이 제공된다. 개시된 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템은 각 기어 및 베어링 부위를 냉각 및 윤활할 수 있도록 오일의 유동을 안내하는 윤활 라인, 상기 윤활 라인 상에 위치하여 냉각 및 윤활이 필요한 부위로 오일을 펌핑하는 순환 펌프, 상기 윤활 라인 상에 위치하여 상기 윤활 라인을 따라 흐르는 오일의 점성 정도에 맞추어 상기 오일의 유동을 원활하게 하기 위해 복수의 기공을 구비한 필터부, 상기 윤활 라인을 따라 유동되는 오일의 냉각을 위한 오일 쿨러, 및 상기 순환 펌프, 필터부, 및 오일 쿨러에 전기적으로 연결되는 제어부를 구비한다.A cooling lubrication system for a wind turbine is provided. The disclosed cooling lubrication system for a wind power increaser includes a lubrication line for guiding oil flow so as to cool and lubricate each gear and bearing portion, and a circulation pump positioned on the lubrication line to pump oil to a portion requiring cooling and lubrication. And a filter unit having a plurality of pores to smoothly flow the oil in accordance with the viscosity of the oil flowing along the lubrication line on the lubrication line, and for cooling the oil flowing along the lubrication line. An oil cooler, and a control unit electrically connected to the circulation pump, the filter unit, and the oil cooler.

본 발명은 열교환기, 이중 필터부, 순환 펌프 등을 구비한 냉각 윤활 시스템을 제공함으로써 기어 오일을 필요로 하는 부분에 효율적으로 유동시키게 되므로 기어 및 베어링의 수명을 연장시키고 전력 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.The present invention provides a cooling lubrication system having a heat exchanger, a double filter part, a circulation pump, and the like, so that the gear oil can be efficiently flowed to the required parts, thereby extending the life of the gears and bearings and reducing power waste. There is.

증속기, 윤활 라인, 필터부, 펌프, 열교환기 Gearbox, Lubrication Line, Filter Unit, Pump, Heat Exchanger

Description

풍력 발전 증속기용 냉각 윤활 시스템{Cooling Lubrication System of Wind Generating Gearbox}Cooling Lubrication System of Wind Generating Gearbox

본 발명은 냉각 윤활 시스템에 관한 것으로서, 특히 기어드 타입의 증속기를 구비한 풍력발전시스템에서 증속기 내부 및 상기 증속기에 연결되는 윤활 라인 상에서 발생하는 오일의 온도 상승을 제어하기 위한 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling lubrication system, and in particular to a cooling lubrication for a wind power increaser in order to control the temperature rise of oil generated in the speed increaser and on a lubrication line connected to the speed increaser in a wind power generation system having a geared type speed increaser. It's about the system.

풍력발전시스템은 바람에 의한 운동 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있도록 구성되는 시스템으로서 일반적으로 기어드(Geared) 타입 풍력발전시스템이 널리 쓰이고 있으며, 설치되는 환경 조건에 따라 육상용(onshore)과 해상용(offshore)로 구분될 수 있다.A wind power generation system is a system configured to convert kinetic energy from wind into electrical energy. Generally, a geared type wind power generation system is widely used, and it is used for onshore and offshore depending on the installed environmental conditions. (offshore) can be classified.

도 1은 일반적인 풍력발전시스템의 구조를 보여주는 개략도이다. 도 1을 참조하여 풍력터빈시스템의 작동을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.1 is a schematic view showing the structure of a typical wind power generation system. Referring to Figure 1 schematically describes the operation of the wind turbine system as follows.

종래의 기어드 타입의 풍력발전시스템은 크게 블레이드(10,blade), 증속 기(20,gearbox), 발전기(30,Generator),컨버터(40,converter),제어장치(50,control system) 등으로 이루어진다.The conventional geared type wind power generation system is composed of a blade 10, a gearbox 20, a gearbox 20, a generator 30, a generator 40, a converter 40, a control system 50, and the like. .

상기와 같이 구성되는 기어드 타입의 풍력 발전시스템은 공기의 운동에너지를 블레이드(10)가 제공받아 회전되고, 블레이드(10)의 회전에 의한 운동 에너지를 증속기(20)에서 극대화한 후 발전기(30)를 통하여 전기를 얻도록 구성되어 있다.The geared type wind power generation system configured as described above is rotated by the blade 10 provided with the kinetic energy of air, and the generator 30 after maximizing the kinetic energy due to the rotation of the blade 10 in the speed increaser 20. It is configured to get electricity through).

풍력발전에서 사용되는 증속기(20)는 블레이드(10)와 발전기(30) 사이에 위치하여 풍력(wind power)에 따른 블레이드(10)의 회전시 발생되는 약 16rpm 정도의 회전 속도를 발전 가능한 1500rpm 정도로 증속시키는 역할을 하는 것으로, 이러한 증속기(20)에는 기어 및 베어링의 수명을 연장하고 그 기능을 유지하기 위해 오일을 이용하여 윤활 및 냉각 역할을 담당하는 윤활 시스템이 포함되어 있다.The speed increaser 20 used in the wind power generation is located between the blade 10 and the generator 30 and 1500rpm capable of generating a rotational speed of about 16rpm generated when the blade 10 rotates according to wind power (wind power). To increase the degree of speed, such an increaser 20 includes a lubrication system that plays a role of lubrication and cooling using oil to extend the life of the gears and bearings and maintain their function.

상기와 같은 종래의 윤활 시스템을 설명하면 다음과 같다. 증속기(20)의 운전 상태에 따라서 오일의 온도가 변화하게 되는데, 오일의 온도 변화에 따라서 그 점도도 그에 상응하여 변화하게 된다. 오일이 유동하는 윤활라인 상의 유체 압력은 오일의 점도 변화에 따라 그 압력의 크기가 달라진다. 만일 증속기(20) 내부 및 윤활 라인 상의 오일의 온도가 높아지면, 기어 오일의 동점성 계수가 낮아지게 되어 유체의 압력도 낮아지게 되며, 증속기(20) 내부 및 윤활 라인의 오일 온도가 낮아지면, 기어 오일의 동점성 계수가 높아져서 유체의 압력도 증가하게 된다. The conventional lubrication system as described above is as follows. The temperature of the oil is changed according to the operating state of the speed increaser 20, and the viscosity thereof is correspondingly changed according to the temperature change of the oil. The fluid pressure on the lubrication line through which the oil flows varies in magnitude depending on the viscosity change of the oil. If the temperature of the oil in the gearbox 20 and on the lubrication line is high, the kinematic viscosity of the gear oil is lowered, so that the pressure of the fluid is also lowered, and the oil temperature in the gearbox 20 and the lubrication line is low. In the ground, the kinematic viscosity of the gear oil is increased, which increases the pressure of the fluid.

윤활라인을 흐르는 기어 오일은 일정한 압력을 유지해야 각 기어 및 베어링 등에 고르게 냉각 윤활 작용을 수행할 수 있는데, 상기에서처럼 오일의 온도에 따라 수시로 동점성 계수 및 압력이 변동하게 된다면 증속기의 냉각 및 윤활을 수행 하는데 큰 문제가 발생하게 되고, 결과적으로 풍력 발전에 지장을 초래하게 된다.Gear oil flowing through the lubrication line must maintain a constant pressure to perform cooling lubrication evenly in each gear and bearing, etc. As described above, if the kinematic coefficient and pressure fluctuate frequently according to the oil temperature, cooling and lubrication of the gearbox There is a big problem in doing this, and as a result, wind turbines are hampered.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 오일이 유동하는 윤활라인 상에 이중 필터부, 냉각팬을 구비한 오일 쿨러, 및 순환 펌프 등을 구비하여 제어함으로써 보다 효율적으로 증속기의 냉각 및 윤활 작용을 수행하는 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to control the cooling of the speed increaser more efficiently by controlling by having a dual filter unit, an oil cooler having a cooling fan, and a circulation pump on the lubrication line through which oil flows. The present invention provides a cooling lubrication system for a wind power increaser that performs lubrication.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템은 각 기어 및 베어링 부위를 냉각 및 윤활할 수 있도록 오일의 유동을 안내하는 윤활 라인, 상기 윤활 라인 상에 위치하여 냉각 및 윤활이 필요한 부위로 오일을 펌핑하는 순환 펌프, 상기 윤활 라인 상에 위치하여 상기 윤활 라인을 따라 흐르는 오일의 점성 정도에 맞추어 상기 오일의 유동을 원활하게 하기 위해 복수의 기공을 구비한 필터부, 상기 윤활 라인을 따라 유동되는 오일의 냉각을 위한 오일 쿨러, 및 상기 순환 펌프, 필터부, 및 오일 쿨러에 전기적으로 연결되는 제어부를 구비한다.Cooling lubrication system for a wind power increaser according to the present invention for achieving the above object is a lubrication line for guiding the flow of oil to cool and lubricate each gear and bearing portion, located on the lubrication line cooling and lubrication A circulating pump for pumping oil to the required portion, a filter unit having a plurality of pores positioned on the lubrication line to smooth the flow of the oil in accordance with the viscosity of the oil flowing along the lubrication line, the lubrication An oil cooler for cooling the oil flowing along the line, and a control unit electrically connected to the circulation pump, the filter unit, and the oil cooler.

여기에서, 상기 필터부는 기공이 큰 1차 필터와 기공이 작은 2차 필터로 구성되되, 상기 오일의 온도에 따른 점성이 큰 경우에는 상기 1차 필터로 유동하게 하고, 점성이 작은 경우에는 상기 2차 필터로 유동하게 함으로써 오일이 정체됨이 없이 원활하게 유동하게 할 수 있다.Here, the filter unit is composed of a primary filter having a large pore and a secondary filter having a small pore, and if the viscosity is large according to the temperature of the oil to flow to the primary filter, if the viscosity is small 2 By allowing the filter to flow, the oil can flow smoothly without stagnation.

바람직하게, 상기 필터부는 기공이 큰 1차 필터와 기공이 작은 2차 필터로 구성되되, 상기 오일의 온도에 따른 점성이 큰 경우에는 상기 1차 필터로 유동하게 하고, 점성이 작은 경우에는 상기 2차 필터로 유동하게 함으로써 오일이 정체됨이 없이 원활하게 유동하게 할 수 있다.Preferably, the filter unit is composed of a primary filter having a large pore and a secondary filter having a small pore. If the viscosity is large according to the temperature of the oil, the filter is allowed to flow to the primary filter, and if the viscosity is small, the 2 By allowing the filter to flow, the oil can flow smoothly without stagnation.

또한, 상기 오일 쿨러는 온도 감지 센서 및 냉각팬을 구비하되, 상기 제어부는 상기 온도 감지 센서의 감지결과에 따라 상기 냉각팬의 속도를 조절하게 한다.The oil cooler may include a temperature sensor and a cooling fan, and the controller may adjust the speed of the cooling fan according to a detection result of the temperature sensor.

그리고, 상기 오일 쿨러는 상기 나셀 외부에 위치한 공냉식 열교환기 및 상기 나셀 내부의 상기 윤활 라인 상에 배치된 판형 열교환기로 구성되되, 상기 판형 열교환기에서 고온의 오일이 냉각수와 열교환되고, 상기의 열교환된 냉각수는 상기 공냉식 열교환기로 이송되어 외부의 공기에 의해 냉각될 수 있다.The oil cooler includes an air-cooled heat exchanger located outside the nacelle and a plate heat exchanger disposed on the lubrication line inside the nacelle, wherein the hot oil is heat-exchanged with the cooling water in the plate heat exchanger. Cooling water may be transferred to the air-cooled heat exchanger and cooled by external air.

본 발명은 풍력발전 증속기의 가동시에 각 기어 및 베어링을 냉각 윤활시키기 위해서 오일의 온도에 따라 팬의 속도를 조절하는 열교환기, 오일의 점도에 따라 다르게 투과시키는 필터부, 순환 펌프 등을 구비한 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템을 제공함으로써 기어 오일을 필요로 하는 부분에 효율적으로 유동시키게 되므로 기어 및 베어링의 수명을 연장시키고 전력 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.The present invention is provided with a heat exchanger for adjusting the speed of the fan according to the temperature of the oil in order to cool and lubricate each gear and bearing during operation of the wind power increaser, a filter unit for permeating differently according to the viscosity of the oil, a circulation pump and the like. By providing a cooling lubrication system for a wind turbine, it is possible to efficiently flow gear oil where it is needed, thereby extending the life of gears and bearings and reducing power waste.

또한, 기계식 펌프가 증속기의 출력단 상에 부착되어 있어 블레이드의 회전력에 따라 펌프가 구동됨으로써 별도의 외부 전력의 사용이 없으므로 소요 동력의 감소 등의 효과를 가짐으로써 보다 효율적으로 증속기의 냉각 및 윤활 작용을 가능하게 한다.In addition, since the mechanical pump is attached on the output stage of the gearbox, the pump is driven according to the rotational force of the blade, so there is no use of external power. Enable action.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템을 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a cooling lubrication system for a wind power increaser according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 일 실시예에 따른 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 3은 순환 펌프, 이중필터링부, 및 오일 쿨러, 및 제어부와의 관계를 나타낸 도면이다. 이하 도 2와 도 3에 따라서 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템에 대해 설명한다.Figure 2 is a block diagram showing a cooling lubrication system for a wind power increaser according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view showing the relationship between the circulation pump, the double filtering unit, the oil cooler, and the control unit. Hereinafter, a cooling lubrication system for a wind power increaser according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

본 발명에 따른 냉각 윤활 시스템은 도 1을 다시 참조하면, 바람직하게 증속기(20), 발전기(30), 컨버터(40) 등이 구비된 나셀(15)을 탑재한 풍력 터빈에서 사용될 수 있다.Referring again to FIG. 1, the cooling lubrication system according to the present invention may be used in a wind turbine, preferably equipped with a nacelle 15 equipped with a speed increaser 20, a generator 30, a converter 40, and the like.

풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템은 각 기어 및 베어링 부위를 냉각 및 윤활할 수 있도록 오일의 유동을 안내하는 윤활 라인(100), 윤활 라인(100) 상에 위치하여 냉각 및 윤활이 필요한 부위로 오일을 펌핑하는 순환 펌프(300), 윤활 라인(100) 상에 위치하여 윤활 라인(100)을 따라 흐르는 오일의 점성 정도에 맞추어 오일의 유동을 원활하게 하기 위해 복수의 기공을 구비한 필터부(200), 및 윤활 라인(100)을 따라 유동되는 오일의 냉각을 위한 오일 쿨러(500)를 구비한다.The cooling lubrication system for the wind power increaser is located on the lubrication line 100 to guide the flow of oil so as to cool and lubricate each gear and bearing part. A pump unit 200 having a plurality of pores in order to smooth the flow of oil in accordance with the viscosity of the oil flowing along the lubrication line 100 and the lubrication line 100 to flow along the lubrication line 100 And an oil cooler 500 for cooling the oil flowing along the lubrication line 100.

상기 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템은 순환 펌프(300), 필터부(200), 및 오일 쿨러(500)에 전기적으로 연결되는 제어부(800)를 더 포함할 수 있다.The cooling lubrication system for the wind power increaser may further include a control unit 800 electrically connected to the circulation pump 300, the filter unit 200, and the oil cooler 500.

윤활 라인(100)은 증속기(20,Gearbox) 상의 각 기어 및 베어링에 오일을 공급하게 되는데, 윤활 라인(100)의 일측 끝단은 오일 저장소(50,Oil Sump)에 연결되어 있고, 오일 저장소(50)로부터 순환 펌프(300)를 이용하여 오일을 펌핑하여 그 오일이 윤활 라인(100) 상으로 유동되게 한다. 윤활 라인(100)은 하기의 전기식 펌프(310)와 전기식 펌프(310)에 각각 연결되어 있는 제1윤활라인(110)과 제2윤활라인(120)으로 나눌 수 있다.Lubrication line 100 is to supply oil to each gear and bearing on the gearbox 20, Gearbox, one end of the lubrication line 100 is connected to the oil reservoir (50, Oil Sump), the oil reservoir ( 50 is used to pump oil using a circulation pump 300 to allow the oil to flow onto the lubrication line 100. The lubrication line 100 may be divided into a first lubrication line 110 and a second lubrication line 120 connected to the electric pump 310 and the electric pump 310, respectively.

순환 펌프(300)는 외부 전원으로 구동되는 전기식 펌프(310)와 증속기(20)의 출력단에 배치되어 별도의 외부 전원이 필요없는 기계식 펌프(320)로 구성된다. 기계식 펌프(320)는 블레이드(10)가 잠겨 있지 않는 한 작동하며 바람의 속도의 증가시 기계식 펌프(320) 내부의 임펠러 속도의 증가로 오일의 유량을 증가시킬 수 있게 구성될 수 있다. 또한 본원 발명에서 사용되는 기계식 펌프(320)는 바람 속도의 증가에 따른 블레이드(10)의 회전에 의하여 작동되기 때문에 별도의 전기적인 동력이 소요되지 않는 장점을 가진다. 상기 펌프들(310,320)은 각각 별도의 모터수단(315,325)에 의해 구동된다.The circulation pump 300 is configured as an electric pump 310 driven by an external power source and a mechanical pump 320 which is disposed at an output end of the speed increaser 20 and does not need a separate external power source. The mechanical pump 320 operates as long as the blade 10 is not locked and may be configured to increase the flow rate of oil by increasing the impeller speed inside the mechanical pump 320 when the wind speed increases. In addition, since the mechanical pump 320 used in the present invention is operated by the rotation of the blade 10 in accordance with the increase in the wind speed has the advantage that no separate electric power is required. The pumps 310 and 320 are driven by separate motor means 315 and 325, respectively.

도 4는 블레이드(10)의 회전 속도에 따라 전기식 펌프(310)와 기계식 펌프(320)의 토출유량을 나타낸 도표이다. 상기 도표를 참고하면 3MW의 발전 용량을 위한 풍력터빈 시스템을 일 예로 설명한 것으로, 블레이드(10)의 회전수가 15.7rpm이 될 때 정격출력(Rated Power)을 생산하게 되고, 그 때까지 전기식 펌프(310)는 계속 그 유량을 증가하게 된다. 정격출력 이상으로 블레이드(10)의 회전수가 나오게 되면 그 이후로는 전기식 펌프(310)는 현상 유지만 하고 기계식 펌프(320)의 펌 핑 용량을 늘리게 된다. 상기에서처럼, 별도의 전원이 필요없는 기계식 펌프(320)를 효율적으로 활용하면 불필요한 전력 낭비를 최대한으로 줄일 수 있다.4 is a diagram illustrating the discharge flow rates of the electric pump 310 and the mechanical pump 320 according to the rotational speed of the blade 10. Referring to the above diagram, the wind turbine system for generating capacity of 3 MW has been described as an example. When the rotation speed of the blade 10 becomes 15.7 rpm, the rated power is produced, and the electric pump 310 until then. ) Continues to increase its flow rate. When the rotation speed of the blade 10 is more than the rated output after that the electric pump 310 is to maintain the development and increase the pumping capacity of the mechanical pump 320. As described above, by effectively utilizing the mechanical pump 320 that does not require a separate power source can reduce unnecessary power waste to the maximum.

증속기(20)는 순환 펌프(300)와 필터부(200) 사이의 윤활 라인(100) 상에 위치하게 되는데, 윤활 라인(100)으로부터 냉각용 오일을 받아 윤활시킨 후에 필터부(200) 측으로 보내게 된다.The speed increaser 20 is positioned on the lubrication line 100 between the circulation pump 300 and the filter unit 200. After receiving and lubricating the cooling oil from the lubrication line 100, the gear unit 200 is moved toward the filter unit 200. Will be sent.

필터부(200)는 필터의 기공 사이즈가 각각 다른 두 가지 종류로 구성될 수 있다. 윤활 라인(100)을 유동하는 오일의 온도가 적정 온도 이상이어서 오일의 점성력이 크지 않을 때는 상대적으로 기공이 작은 필터(210,fine filter)로 오일이 유동하게 되고, 오일의 온도가 낮을 경우에는 오일의 점성력이 증가하게 되어 상대적으로 기공이 큰 필터(220,coarse filter)로 오일이 유동하게 되는 2중 필터링 시스템으로 구성될 수 있다. 필터부(200)는 오일 온도 변화에 따른 점성력 변화에 의한 압력차를 해결하기 위하여 각각 다른 기공 사이즈를 제공하여 오일의 유동이 원활하게 이루어지게 할 뿐 아니라 오일 내의 이물질을 제거하는 역할도 수행하게 된다.The filter unit 200 may be configured in two kinds, each having a different pore size. When the oil flowing through the lubrication line 100 is above an appropriate temperature and the viscosity of the oil is not large, the oil flows through a filter having a relatively small pore (210, fine filter), and when the oil temperature is low, Viscosity of the increase may be configured as a dual filtering system in which the oil flows to a relatively large pore filter (220, coarse filter). The filter unit 200 provides a different pore size to solve the pressure difference due to the change in viscosity due to the change in oil temperature, so that the flow of the oil is smoothly performed and also removes foreign substances in the oil. .

상기 필터부(200)는 각각의 윤활라인(110,120) 상에 별도로 구비되어 필터링 작용을 할 수 있고, 양 끝단에 필터 오염 표시계(230)가 설치되어 있다. 필터 오염 표시계(230)는 필터 요소(filter element)가 수명이 다 되어 상기 표시계(230)의 압력 게이지가 크게 벌어지면 교체 신호를 나타낼 수 있도록 구성된다.The filter unit 200 may be separately provided on each of the lubrication lines 110 and 120 to perform a filtering function, and filter contamination indicators 230 may be installed at both ends. The filter contamination indicator 230 is configured to indicate a replacement signal when a filter element reaches the end of its life and the pressure gauge of the indicator 230 widens.

오일 쿨러(500)는 나셀 내부와 차단되는 나셀 상부, 하부, 또는 후면 등에 설치될 수 있고, 온도 감지 센서(미도시) 및 냉각팬(510)을 구비하되, 제어부(800) 는 온도 감지 센서의 감지결과에 따라 냉각팬(510)의 속도를 조절할 수 있다.The oil cooler 500 may be installed at the upper, lower, or rear side of the nacelle, which is cut off from the nacelle, and includes a temperature sensor (not shown) and a cooling fan 510, and the controller 800 may include a temperature sensor. The speed of the cooling fan 510 may be adjusted according to the detection result.

특히 강제 냉각을 위해 설치된 냉각팬(510)은 윤활라인(100)을 따라 흐르는 오일의 온도를 측정하여 오일의 온도가 일정온도 이상일 때는 고속으로 회전하여 방출되는 열용량을 증가시키고, 오일의 온도가 낮을 때는 저속으로 회전하여 불필요한 모터(520) 동력의 소모를 감소시켜서 전력낭비를 최소화할 수 있다. 상기의 온도 제어는 PWM 제어(Pulse width modulation control) 등에 의하여 수행 가능하다.In particular, the cooling fan 510 installed for forced cooling measures the temperature of the oil flowing along the lubrication line 100 to increase the heat capacity released by rotating at high speed when the temperature of the oil is above a certain temperature, the temperature of the oil is low When rotating at a low speed to reduce the consumption of unnecessary motor 520 power can be minimized power consumption. The temperature control can be performed by PWM control (Pulse width modulation control) or the like.

오일 쿨러(500)는 각각의 윤활 라인(110,120) 상에 별도로 구비될 수 있는데, 오일 쿨러(500)의 양 끝단에는 우회 밸브(600,Termal bypass valve)가 설치되어 일 예로, 윤활라인(110,120) 상의 오일의 온도가 45도 이하이면 바로 오일 저장소(50)로 보내고 오일의 온도가 45도 이상일 경우만 오일 쿨러(500)로 이송함으로써 전력 낭비를 최소화할 수 있게 한다.The oil cooler 500 may be separately provided on each of the lubrication lines 110 and 120. A bypass valve 600 is installed at both ends of the oil cooler 500, for example, the lubrication lines 110 and 120. When the temperature of the oil phase is 45 degrees or less, it is sent directly to the oil reservoir 50 and transferred to the oil cooler 500 only when the temperature of the oil is 45 degrees or more to minimize the waste of power.

더불어, 전기식 펌프(310)에 연결되는 윤활 라인(100) 상에 우회 밸브(150)가 설치될 수 있는데, 상기 우회 밸브(150)는 전기식 펌프(310)로부터 토출되는 오일의 온도를 체크하여 적정온도 이하일 경우에는 바로 필터(160)를 통해 오일 저장소(50)로 이송하게 한다. 상기 필터(160)에는 필터 오염 표시계(165)가 설치될 수 있다.In addition, the bypass valve 150 may be installed on the lubrication line 100 connected to the electric pump 310, and the bypass valve 150 checks the temperature of the oil discharged from the electric pump 310 and adjusts it. If it is below the temperature it is sent directly to the oil reservoir 50 through the filter 160. The filter contamination indicator 165 may be installed in the filter 160.

상기에서, 오일 쿨러(500)가 나셀(15) 외부에 설치되어 오일의 이동거리가 길어지게 되면, 오일은 상대적으로 다른 유체에 비하여 점성력이 큰 유체이므로 이동 과정에서 추가적인 압력 손실이 크게 발생할 가능성이 있다. 상기의 불필요한 압력 강하의 증가는 순환 펌프(300)의 소요 동력을 증가하게 하거나 용량이 큰 펌프를 요구하게 될 수 있으며, 직경이 큰 파이프가 요구되는 등 전체 냉각 시스템 효율이 저하되게 된다. 이하 오일 쿨러의 다른 실시예(500')에 대해서 상술한다.In the above, when the oil cooler 500 is installed outside the nacelle 15 to increase the moving distance of the oil, since the oil is a fluid having a relatively high viscosity compared to other fluids, there is a possibility that a large additional pressure loss occurs during the moving process. have. Increasing the unnecessary pressure drop may increase the power required of the circulation pump 300 or require a pump having a large capacity, such that a large diameter pipe is required such that the overall cooling system efficiency is lowered. Hereinafter, another embodiment 500 'of the oil cooler will be described in detail.

도 5는 판형 열교환기를 이용한 오일과 냉각수와의 열교환을 나타낸 개략도이다. 이하 도 5를 참조하여, 오일과 냉각수와의 열교환을 설명한다.5 is a schematic diagram showing heat exchange between oil and cooling water using a plate heat exchanger. Hereinafter, the heat exchange between the oil and the cooling water will be described with reference to FIG. 5.

오일 쿨러(500')는 나셀 외부에 위치한 공냉식 열교환기(740) 및 나셀 내부의 윤활 라인(100) 상에 배치된 판형 열교환기(710)로 구성될 수 있다. 판형 열교환기(710)에서 고온의 오일이 냉각수와 열교환되고, 상기의 열교환된 냉각수는 배관부(730)를 통해 공냉식 열교환기(740)로 이송되어 외부의 공기에 의해 냉각되게 된다. 상기 공냉 과정은 팬(742)에 의해 강제로 공기를 공냉식 열교환기(740)에 주입하여 열이 흡수된 냉각수의 온도를 낮추는 방식이다.The oil cooler 500 ′ may include an air cooled heat exchanger 740 located outside the nacelle and a plate heat exchanger 710 disposed on the lubrication line 100 inside the nacelle. In the plate heat exchanger 710, the hot oil is exchanged with the coolant, and the heat exchanged coolant is transferred to the air-cooled heat exchanger 740 through the pipe 730 to be cooled by the outside air. The air cooling process is a method of forcibly injecting air into the air-cooled heat exchanger 740 by the fan 742 to lower the temperature of the coolant absorbed heat.

도면에서 도면 부호 732,734는 각각 냉각수의 유입, 유출 관로이며, 도면 부호 722,724는 각각 오일이 증속기용 판형 열교환기(712)로 유입, 유출되는 관로를 표시한다.In the drawings, reference numerals 732 and 734 denote inflow and outflow lines of cooling water, respectively, and reference numerals 722 and 724 denote lines in which oil flows in and out of the plate heat exchanger 712 for the increaser.

냉각 과정을 살피면 다음과 같다. 먼저 증속기(20)에서 가열된 오일이 순환 펌프(726)에 의해 유입 관로(722)를 따라 판형 열교환기(712)로 유입되고 상기 오일은 유입로(732)를 통한 냉각수와의 열교환에 의해 냉각되어 유출 관로(724)로 이송되어 다시 증속기(20)의 냉각을 위해 투입된다.The cooling process is as follows. First, the oil heated in the decelerator 20 is introduced into the plate heat exchanger 712 along the inlet duct 722 by the circulation pump 726 and the oil is exchanged with the coolant through the inlet 732. It is cooled and transferred to the outflow duct 724 again to cool the decelerator 20.

판형 열교환기(710)에서 열을 흡수한 냉각수는 펌프(736)에 의해 공냉식 열교환기(740)로 이송된 후에 팬(742)에 의한 강제로 외부 공기(744)에 의해 냉각된 다. 상기의 냉각된 냉각수는 유출로(734)를 통해 물 저장 탱크(60)로 이동한다. 도면부호 714는 발전기용 판형 열교환기를 나타내고 있는데, 나셀에서 증속기에 버금갈 정도로 열방출이 과다한 장치로써 필요한 경우에 상기의 증속기와 같이 냉각 시스템의 적용이 가능하다.The coolant absorbing heat in the plate heat exchanger 710 is cooled by the outside air 744 by force by the fan 742 after being transferred to the air-cooled heat exchanger 740 by the pump 736. The cooled coolant moves to the water storage tank 60 through the outlet 734. Reference numeral 714 denotes a plate heat exchanger for a generator, and when a heat dissipation device is required to be comparable to that of a speed increaser in a nacelle, a cooling system may be applied as in the case of the speed increaser.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

도 1은 일반적인 풍력터빈설비의 구조를 보여주는 개략도,1 is a schematic view showing the structure of a typical wind turbine facility,

도 2는 본 발명에 일 실시예에 따른 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템을 나타내는 구성도,Figure 2 is a block diagram showing a cooling lubrication system for a wind power increaser according to an embodiment of the present invention,

도 3은 순환 펌프, 이중필터링부, 및 오일 쿨러, 및 제어부와의 관계를 나타낸 도면,3 is a view showing a relationship between a circulation pump, a double filtering unit, an oil cooler, and a control unit;

도 4는 블레이드의 회전속도에 따라 전기식 펌프와 기계식 펌프의 토출유량을 나타낸 도표,4 is a diagram showing the discharge flow rate of the electric pump and the mechanical pump according to the rotational speed of the blade,

도 5는 판형 열교환기를 이용한 오일과 냉각수와의 열교환을 나타낸 개략도이다.5 is a schematic diagram showing heat exchange between oil and cooling water using a plate heat exchanger.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 윤활 라인 150 : 우회밸브100: lubrication line 150: bypass valve

200 : 필터부 210 : 기공이 작은 필터200: filter portion 210: small pore filter

220 : 기공이 큰 필터 230 : 필터 오염 표시계220: large pore filter 230: filter contamination indicator

310 : 전기식 오일 순환 펌프 320 : 기계식 오일 순환 펌프310: electric oil circulation pump 320: mechanical oil circulation pump

500 : 오일 쿨러 510 : 냉각팬500: oil cooler 510: cooling fan

600 : 우회밸브 710 : 판형 열교환기600: bypass valve 710: plate heat exchanger

730 : 배관부 740 : 공냉식 열교환기730: piping 740: air-cooled heat exchanger

Claims (5)

나셀을 구비한 풍력터빈설비의 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템에서In cooling lubrication system for wind power increaser of wind turbine equipment with nacelle 각 기어 및 베어링 부위를 냉각 및 윤활할 수 있도록 오일의 유동을 안내하는 윤활 라인;A lubrication line for guiding the flow of oil to cool and lubricate each gear and bearing portion; 상기 윤활 라인 상에 위치하여 냉각 및 윤활이 필요한 부위로 오일을 펌핑하는 순환 펌프;A circulation pump positioned on the lubrication line to pump oil to a portion requiring cooling and lubrication; 상기 윤활 라인 상에 위치하여 상기 윤활 라인을 따라 흐르는 오일의 점성 정도에 맞추어 상기 오일의 유동을 원활하게 하기 위해 복수의 기공을 구비한 필터부;A filter unit disposed on the lubrication line and having a plurality of pores to smoothly flow the oil according to the viscosity of oil flowing along the lubrication line; 상기 윤활 라인을 따라 유동되는 오일의 냉각을 위한 오일 쿨러; 및An oil cooler for cooling oil flowing along the lubrication line; And 상기 순환 펌프, 필터부, 및 오일 쿨러에 전기적으로 연결되는 제어부;A control unit electrically connected to the circulation pump, the filter unit, and the oil cooler; 를 포함하며,Including; 상기 순환 펌프는 외부 전원으로 구동되는 전기식 펌프와 증속기의 출력단에 배치되어 별도의 외부 전원이 필요없는 기계식 펌프로 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템.The circulation pump is a cooling lubrication system for a wind power increaser, characterized in that the electric pump driven by an external power source and the output stage of the speed increaser is composed of a mechanical pump that does not require a separate external power source. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 필터부는 기공이 큰 1차 필터와 기공이 작은 2차 필터로 구성되되,The filter unit is composed of a primary filter having a large pore and a secondary filter having a small pore, 상기 오일의 온도에 따른 점성이 큰 경우에는 상기 1차 필터로 유동하게 하고, 점성이 작은 경우에는 상기 2차 필터로 유동하게 함으로써 오일이 정체됨이 없이 원활하게 유동하게 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템.If the viscosity is large according to the temperature of the oil flows to the primary filter, if the viscosity is small, the flow to the secondary filter by the wind power generation characterized in that the oil flows smoothly without stagnation Cooling lubrication system for gearbox. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 오일 쿨러는 온도 감지 센서 및 냉각팬을 구비하되,The oil cooler is provided with a temperature sensor and a cooling fan, 상기 제어부는 상기 온도 감지 센서의 감지결과에 따라 상기 냉각팬의 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템.The control unit is a cooling lubrication system for a wind power increaser, characterized in that for controlling the speed of the cooling fan according to the detection result of the temperature sensor. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 오일 쿨러는 상기 나셀 외부에 위치한 공냉식 열교환기 및 상기 나셀 내부의 상기 윤활 라인 상에 배치된 판형 열교환기로 구성되되,The oil cooler is composed of an air-cooled heat exchanger located outside the nacelle and a plate heat exchanger disposed on the lubrication line inside the nacelle, 상기 판형 열교환기에서 고온의 오일이 냉각수와 열교환되고, 상기의 열교환된 냉각수는 상기 공냉식 열교환기로 이송되어 외부의 공기에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 풍력발전 증속기용 냉각 윤활 시스템.Cooling lubrication system for a wind power increaser, characterized in that the hot oil in the plate heat exchanger heat exchange with the cooling water, the heat exchanged cooling water is transferred to the air-cooled heat exchanger to be cooled by the outside air.
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