一種直驅式容積電液伺服風機變槳控制系統的製作方法

2023-05-22 09:39:16 3

專利名稱：一種直驅式容積電液伺服風機變槳控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及風力發電的技術，特別是涉及一種直驅式容積電液伺服風機變槳 控制系統的技術。
背景技術：
兆瓦級及兆瓦級以上的大功率風力發電機組均配有液壓變槳系統，其主要功能是 通過液壓變化實時控制液壓缸活塞動作，進而控制風力發電機的槳距角變化，因此液壓變 槳系統的優劣關係到風力發電機組的運行安全和發電功率。傳統風力發電機的液壓變槳控制都採用閥控油動機的電液伺服系統，這種系統採 用由外部供油的電液伺服閥控制油缸活塞杆的伸縮，由於採用外部供油需要油箱的體積較 大，而風力發電機的機艙都狹小且擁擠，因此大體積的油箱在機艙內布置比較困難。另外， 由於電液伺服換向閥本身固有的結構特點，使得這種系統具有以下缺點1)電液伺服閥的 加工精度要求較高，其價格十分昂貴；2)由於電液伺服閥結構細小且閥體較脆弱，因此對油 液汙染特別敏感，其閥芯容易被油液中的雜質磨損而導致失靈，因此必須配備過濾精度很 高的過濾系統；3)由於電液伺服閥對溫度變化較敏感，而閥控油動機電液伺服系統的能量 損耗很嚴重，其節流發熱較大，因此必須配備較完善的冷卻系統；4)由於電液伺服閥由外部 供油，因此需要一套泵站系統提供恆壓油源，從而增大了系統整體的體積和複雜程度；5)當 系統處於非工作周期時(保壓工況和空轉工況)，系統仍處運行狀態，其控制功率較高，增加 了運行成本。上述缺點使得閥控油動機電液伺服系統的成本較高。為了克服閥控油動機電液伺服系統的缺點，出現了一種直驅式容積電液伺服控制 系統(DDVC系統)，這種系統的液壓主迴路採用閉式油路，其油泵的兩個油口分別連接油缸 的兩個工作腔，在系統中還設有用於平衡系統正反運行時油量容積差的液控吸油單向閥及 用於鎖住活塞杆的液控出油閥；運行時通過交流伺服電機控制油泵的輸出流量和液壓油的 流動方向，進而控制油缸的活塞行程。這種系統具有以下優點1)由於液壓主迴路是閉式 迴路，系統用油量很少且受外界汙染機會較少，因此只需要小油箱(油罐)即可，而且系統中 無敏感元件，因此也不需要配備過濾裝置；2)由於直驅式容積控制電液伺服系統中沒有節 流元件，壓力損耗很小，因此油泵工作時產生的熱量很少，系統可以自散熱，不需要配備冷 卻系統；3)系統只在執行機構工作時，才啟動交流伺服電機，當系統處於非工作周期時(保 壓工況和空轉工況)幾乎不消耗能量。上述優點使得直驅式容積控制電液伺服系統相對閥 控油動機電液伺服系統成本較低，但是現有直驅式容積控制電液伺服系統都是由油泵直接 驅動油缸的活塞杆動作的，這種驅動方式使其控制功率較高，而且控制平穩性差。

實用新型內容針對上述現有技術中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種控 制功率低、控制平穩、運行成本低且結構體積小的直驅式容積電液伺服風機變槳控制系統。為了解決上述技術問題，本實用新型所提供的一種直驅式容積電液伺服風機變槳
3控制系統，包括油箱、伺服電機、泵、兩個補油閥、雙液控單向閥和油缸；所述油箱的箱體內裝有過濾器；所述伺服電機經一聯軸器連接並控制泵運行；所述油缸具有兩個工作腔，其中一個工作腔為有杆腔，另一個工作腔為無杆腔，其 活塞杆設於有杆腔中；所述泵具有兩個油口，分別為出油口和吸油口 ；所述兩個補油閥均為液控單向閥，兩個補油閥的進油口均連接油箱內的過濾器， 其中一個補油閥的出油口連接泵的出油口，該補油閥的控制油口連接泵的吸油口，另一個 補油閥的出油口連接泵的吸油口，該補油閥的控制油口連接泵的出油口 ；所述泵的出油口和吸油口分別連接雙液控單向閥的兩個進油口，所述雙液控單向 閥的兩個出油口分別連接油缸的無杆腔和有杆腔；所述油缸的活塞杆與風機槳葉的根部固接，在油缸內設有液位傳感器，所述液位 傳感器經一解調器、一伺服放大器連接並控制伺服電機運行；其特徵在於還包括液控安全閥和快關電磁閥；所述液控安全閥具有一個控制油口、一個進油口和一個出油口，其控制油口經一 節流閥連接油缸的無杆腔，其進油口經另一節流閥連接油缸的無杆腔，其出油口連接油箱， 並經一單向閥連接油缸的有杆腔；所述快關電磁閥具有一個進油口和一個出油口，其進油口連接液控安全閥的控制 油口，其出油口連接油箱；所述油缸的無杆腔和有杆腔各經一溢流閥連接油箱。進一步的，所述油箱是設有進氣口的封閉式油箱，其進氣口經一預壓式空氣濾清 器連接外部大氣，其箱體上裝有溫度傳感器、液位計。本實用新型提供的直驅式容積電液伺服風機變槳控制系統，由伺服電機和泵對風 機槳距角進行低速變槳控制，由液控安全閥、快關電磁閥和節流閥對風機槳距角進行快速 安全變槳控制，其控制功率低，控制平穩；而且由於液壓主迴路是閉式迴路，因此只需要小 油箱即可，其體積較小；另外，由於油缸是由伺服電機直接驅動的，與伺服閥驅動油缸的液 壓執行機構相比，其有效工作壓力提高了三分之一，也即相同尺寸油缸推拉力大了三分之 一；對液壓系統液壓清潔度的要求也可以從伺服閥控系統的NAS5級降低到NAS8級，大大降 低了系統運行維護的成本，提高了系統運行的可靠性。

圖1是本實用新型實施例的直驅式容積電液伺服風機變槳控制系統的液壓圖。
具體實施方式

以下結合附圖說明對本實用新型的實施例作進一步詳細描述，但本實施例並不用 於限制本實用新型，凡是採用本實用新型的相似結構及其相似變化，均應列入本實用新型 的保護範圍。如圖1所示，本實用新型實施例所提供的一種直驅式容積電液伺服風機變槳控制 系統，包括油箱TKl、伺服電機SMl、泵PMl、兩個補油閥(RCVl、RCV2 )、雙液控單向閥RCV3和 油缸CYl ；所述油箱TKl是設有進氣口的封閉式油箱，其進氣口經一預壓式空氣濾清器AFl連接外部大氣，其箱體上裝有溫度傳感器TS1、液位計YWJ1，其箱體內裝有過濾器FLl ；所述 伺服電機SMl經一聯軸器LZQl連接並控制泵PMl運行；所述油缸CYl具有兩個工作腔，其中一個工作腔為有杆腔PY2，另一個工作腔為無 杆腔PYl，其活塞杆設於有杆腔中；所述泵具有兩個油口，分別為出油口 Pl和吸油口 P2 ；所述兩個補油閥(RCVl、RCV2)均為液控單向閥，兩個補油閥(RCV1、RCV2)的進油 口均連接油箱TKl內的過濾器FLl，其中一個補油閥RCVl的出油口連接泵PMl的出油口 Pl， 該補油閥RCVl的控制油口連接泵PMl的吸油口 P2，另一個補油閥RCV2的出油口連接泵PMl 的吸油口 P2，該補油閥RCV2的控制油口連接泵PMl的出油口 Pl ；所述泵PMl的出油口 Pl和吸油口 P2分別連接雙液控單向閥RCV3的兩個進油口， 所述雙液控單向閥RCV3的兩個出油口分別連接油缸CYl的無杆腔PYl和有杆腔PY2 ；所述油缸CYl的活塞杆與風機槳葉的根部固接，在油缸CYl內設有液位傳感器，所 述液位傳感器經一解調器TD1、一伺服放大器Sl連接並控制伺服電機SMl運行；其特徵在於還包括液控安全閥CTVl和快關電磁閥CCFl ；所述液控安全閥CTVl具有一個控制油口、一個進油口和一個出油口，其控制油口 經一節流閥ORIl連接油缸CYl的無杆腔，其進油口經另一節流閥0RI2連接油缸CYl的無 杆腔，其出油口連接油箱TKl，並經一單向閥RCV4連接油缸CYl的有杆腔；所述快關電磁閥CCFl具有一個進油口和一個出油口，其進油口連接液控安全閥 CTVl的控制油口，其出油口連接油箱TKl ；所述油缸CYl的無杆腔PYl經一溢流閥RFl連接油箱TKl，其有杆腔PY2經另一溢 流閥RF2連接油箱TKl。本實用新型實施例中，所述油缸CYl的無杆腔PYl接有一壓力傳感器PI1，並經一 截止閥SHl連接一壓力表M1，其有杆腔PY2接有另一壓力傳感器PI2，並經另一截止閥SH2 連接另一壓力表M2。本實用新型實施例控制風機槳葉變槳時，將風機的槳距角控制信號CTRL接入伺 服放大器Sl ；在正常狀態下，快關電磁閥CCFl處於關斷狀態，此時其進油口與其出油口關閉， 使得液控安全閥CTVl因其控制油口受壓而截止，風機槳葉由伺服電機SMl根據槳距角控制 信號CTRL和油缸CYl內的液位傳感器的反饋信號進行低速度精確控制，當伺服放大器Sl 檢測到槳距角控制信號CTRL發生變化時，即將其與液位傳感器的反饋信號進行比較後將 變化值送至伺服電機SMl，伺服電機SMl根據上述變化值控制泵PMl正轉或反轉，進而控制 油缸CYl的活塞杆伸出或縮回，使油缸CYl的活塞杆帶動風機槳葉變槳，此時泵PMl泵出的 液壓油全部流入油缸CYl ；當風機快速順槳時，快關電磁閥CCF處於得電狀態，此時其進油口與其出油口導 通，使得液控安全閥CTVl因其控制油口失壓而導通，此時泵PMl泵出的液壓油中，一部分液 壓油流入油缸CY1，另一部分液壓油經節流閥0RI1、0RI2、液控安全閥CTV1、快關電磁閥CCF 回流至油箱TK1，使得油缸CYl的活塞杆快速縮回，從而帶動風機槳葉快速順槳；本實用新 型實施例中的節流閥0RI2為可變節流閥，通過調節可變節流閥0RI2的開度，能控制快速順 槳速度，減小槳葉振動幅度和對輪轂結構的衝擊。
權利要求1.一種直驅式容積電液伺服風機變槳控制系統，包括油箱、伺服電機、泵、兩個補油閥、 雙液控單向閥和油缸；所述油箱的箱體內裝有過濾器；所述伺服電機經一聯軸器連接並控制泵運行； 所述油缸具有兩個工作腔，其中一個工作腔為有杆腔，另一個工作腔為無杆腔，其活塞 杆設於有杆腔中；所述泵具有兩個油口，分別為出油口和吸油口 ；所述兩個補油閥均為液控單向閥，兩個補油閥的進油口均連接油箱內的過濾器，其中 一個補油閥的出油口連接泵的出油口，該補油閥的控制油口連接泵的吸油口，另一個補油 閥的出油口連接泵的吸油口，該補油閥的控制油口連接泵的出油口 ；所述泵的出油口和吸油口分別連接雙液控單向閥的兩個進油口，所述雙液控單向閥的 兩個出油口分別連接油缸的無杆腔和有杆腔；所述油缸的活塞杆與風機槳葉的根部固接，在油缸內設有液位傳感器，所述液位傳感 器經一解調器、一伺服放大器連接並控制伺服電機運行； 其特徵在於還包括液控安全閥和快關電磁閥；所述液控安全閥具有一個控制油口、一個進油口和一個出油口，其控制油口經一節流 閥連接油缸的無杆腔，其進油口經另一節流閥連接油缸的無杆腔，其出油口連接油箱，並經 一單向閥連接油缸的有杆腔；所述快關電磁閥具有一個進油口和一個出油口，其進油口連接液控安全閥的控制油 口，其出油口連接油箱；所述油缸的無杆腔和有杆腔各經一溢流閥連接油箱。
2.根據權利要求1所述的控制系統，其特徵在於所述油箱是設有進氣口的封閉式油 箱，其進氣口經一預壓式空氣濾清器連接外部大氣，其箱體上裝有溫度傳感器、液位計。
專利摘要一種直驅式容積電液伺服風機變槳控制系統，涉及風力發電技術領域，所解決的是降低控制功率、運行成本，及提高控制平穩性的技術問題。該系統包括油箱、伺服電機、泵、兩個補油閥、雙液控單向閥、油缸、液控安全閥和快關電磁閥；所述兩個補油閥的進油口連接油箱，出油口分別連接泵的出油口和吸油口；所述泵的出油口和吸油口經雙液控單向閥分別連接油缸的無杆腔和有杆腔；所述液控安全閥的控制油口經一節流閥連接油缸的無杆腔，其進油口經另一節流閥連接油缸的無杆腔，其出油口連接油箱，並經一單向閥連接油缸的有杆腔；所述快關電磁閥的進油口連接液控安全閥的控制油口，其出油口連接油箱。本實用新型提供的系統，運行成本低、控制平穩性高。
文檔編號F03D7/00GK201786555SQ201020529918
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月15日 優先權日2010年9月15日
發明者萬保中, 湯榮貴, 王偉曉, 田貞明, 陳建華 申請人:上海匯益控制系統股份有限公司