液壓型被動偏航系統的製作方法
2023-10-18 10:28:09 1
專利名稱：液壓型被動偏航系統的製作方法
技術領域：
本實用新型有關一種風力發電機組中的偏航系統，尤其是指一種能吸收機艙擺動 產生的能量的雙迴路油管路的液壓型被動偏航系統。
技術背景 目前，在傳統的小型風力發電機組中通常採用尾舵自然對風，但這種對風方式不 能滿足大型風力發電機組的應用要求。在大型風力發電機組中，通常採用主動偏航方式，主 動偏航方式是通過採用偏航動力機構進行強制對風，對風完成後投入偏航制動系統，使機 艙和塔筒之間形成剛性耦合。由於主動偏航控制系統本身的測量誤差及執行機構存在的調 節誤差和死區，在強制對風完成後，往往會存在實際偏航方向與風速方向存在小角度偏差， 同時由於風速不穩定且分布不均，造成機艙及葉輪產生低頻的小幅度擺動，這個擺動產生 的轉矩會傳遞至塔筒，並通過塔筒的扭轉來吸收擺動產生的能量，這種低頻周期性的載荷 會產生塔筒的疲勞損害，對風力發電機組的安全造成威脅。為了抵抗這種載荷對塔筒造成 的影響，需要加大塔筒的直徑並增加塔筒筒壁的厚度，造成成本的增加。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型的主要目的在於提供一種能使風力發電機組對風精確、盡 可能最小化塔筒直徑及筒壁厚度且成本低的雙迴路油管路的液壓型被動偏航系統。為達到上述目的，本實用新型提供一種液壓型被動偏航系統，其用於風力發電機 組的被動偏航，該液壓型被動偏航系統包括有油泵、油箱、能工作於馬達工況與油泵工況的 可逆式的油馬達以及連通於油馬達與油箱之間、油馬達與油泵之間的雙迴路油管，油泵位 於所述油箱內。雙迴路油管包括連通於油馬達與油泵之間的第一油管、連通於油馬達與油箱之間 的第二油管和第四油管，以及連通第一油管與第二油管的第三油管；油馬達具有連接油馬 達下側油口的第一進油口單向閥與第一出油口單向閥及連接油馬達上側油口的第二進油 口單向閥與第二出油口單向閥。第一油管上設置有三位四通電磁閥與兩位兩通電磁閥，第一油管位於三位四通電 磁閥與油馬達之間的部分分為上腔第一油管與下腔第一油管，其中三位四通電磁閥的上腔 油路油口通過上腔第一油管連接油馬達的下側油口，三位四通電磁閥的下腔油路油口通過 下腔第一油管連接油馬達的上側油口，三位四通電磁閥的第三個油口通過第一油管上的兩 位兩通電磁閥連通至油泵的輸出端油管；第二油管上依次設置有節流閥、兩位兩通電磁閥、 散熱器及濾油器，其中濾油器設置在靠近油箱的一側，第二油管通過第一出油口單向閥連 接油馬達的下側油口，同時第二油管並通過第二出油口單向閥連接油馬達的上側油口，三 位四通電磁閥的第四個油口通過第三油管連通至第二油管上的兩位兩通電磁閥與散熱器 之間，第四油管通過第一進油口單向閥連接油馬達的下側油口，同時第四油管並通過第二 進油口單向閥連接油馬達的上側油口。[0007]三位四通電磁閥的第三個油口和第四個油口之間連接有用以實現無負荷狀況下 的油泵出口壓力卸載的第一卸載閥，三位四通電磁閥的第四個油口與油泵的輸出端油管之 間還連接有用以實現無負荷狀況下的油泵出口壓力卸載的第二卸載閥，油馬達的第一出油 口單向閥與第二出油口單向閥還通過能實現被動偏航消能狀態下油馬達出口壓力卸載的 第三卸載閥連通至油箱。油馬達的輸出軸 連接有小齒輪，該小齒輪與風力發電機組的偏航齒圈的內齒齧 合，且油馬達的輸出軸與風力發電機組的機艙底盤通過連杆連接。藉由本實用新型的液壓型被動偏航系統，可以在強制對風完成後採用自然對風來 消除主動偏航控制系統的測量誤差，通過節流閥產生的壓差來消耗由於擺動產生的能量， 可以達到避免擺動對塔筒造成疲勞損害的效果，同時可以有效的減小塔筒的直徑和筒壁厚度。
圖1為本實用新型液壓型被動偏航系統的原理框圖；圖2為本實用新型液壓型被動偏航系統的結構示意圖；圖3為本實用新型液壓型被動偏航系統的實施例圖。
具體實施方式
為便於了解本實用新型的結構及能達到的功能，現配合附圖就本實用新型的具體 實施例詳細說明如下。如圖1及圖2所示，本實用新型的被動偏航系統包括有油馬達1、油泵2、油箱3 及連通於油馬達1與油箱3之間、油馬達1與油泵2之間的雙迴路油管，油泵2位於油箱3 內，油馬達1為能工作於馬達工況與油泵工況的可逆式的油馬達。本實用新型中的油馬達 1具有四個進出油口單向閥，分別為第一進油口單向閥Al、第二進油口單向閥A2、第一出油 口單向閥Bi、第二出油口單向閥B2，分別控制被動偏航消能狀態油流方向，第二進油口單 向閥A2和第二出油口單向閥B2連接油馬達1的上側油口，第一進油口單向閥Al與第一出 油口單向閥Bl連接油馬達1的下側油口。該雙迴路油管包括連通於油馬達1與油泵2之 間的第一油管11、連通於油馬達1與油箱3之間的第二油管12和第四油管14，以及連通第 一油管11與第二油管12的第三油管13。油馬達1與油泵2之間通過第一油管11連通， 該第一油管11上設置有三位四通電磁閥HV3與兩位兩通電磁閥HV4，兩位兩通電磁閥HV4 位於油泵2的一側，第一油管11位於三位四通電磁閥HV3與油馬達1之間的部分分為兩部 分，即上腔第一油管11'與下腔第一油管11〃，其中三位四通電磁閥HV3的上腔油路油口 T通過上腔第一油管11'連接油馬達1的下側油口，三位四通電磁閥HV3的下腔油路油口 P通過下腔第一油管11〃連接油馬達1的上側油口，三位四通電磁閥HV3的第三個油口 Sl 通過兩位兩通電磁閥HV4連通至油泵2的輸出端油管。三位四通電磁閥HV3的第三個油口 Sl和第四個油口 S2之間可連接第一卸載閥HV2B，三位四通電磁閥HV3的第四個油口 S2與 油泵2的輸出端油管之間還可連接第二卸載閥HV2A，第一卸載閥HV2B與第二卸載閥HV2A 用以實現無負荷狀況下的油泵2出口壓力卸載。第一油管11位於兩位兩通電磁閥HV4與 油泵2之間及三位四通電磁閥HV3與兩位兩通電磁閥HV4之間還分別設有能對油管11中油壓測試的壓力測試點HMlA與HM1B，油泵2的輸出端還設有單向閥HV1A。油馬達1通過 第二油管12連通至油箱3，該第二油管12上依次設置有節流閥HV7、兩位兩通電磁閥HV6、 散熱器HKl及濾油器HFl，其中濾油器HFl設置在靠近油箱3的一側，第二油管12通過第一 出油口單向閥Bl連接油馬達1的下側油口，第二油管12並通過第二出油口單向閥B2連接 油馬達1的上側油口，第二油管12位於油馬達1與兩位兩通電磁閥HV6之間還設有對油管 12中油壓測試的壓力測試點HMlC及感測油壓的壓力傳感器HM2B，散熱器HKl與濾油器HFl 之間還設有單向閥HV9。所述三位四通電磁閥HV3的第四個油口 S2通過第三油管13連通 至第二油管12上的兩位兩通電磁閥HV6與散熱器HKl之間。油馬達1還通過第四油管14 與油箱3直接連通，第四油管14通過第一進油口單向閥Al連接油馬達1的下側油口，同時 第四油管14通過第二進油口單向閥A2連接油馬達1的上側油口。如圖3所示，本實用新型的液壓型被動偏航系統用於風力發電機組中，塔筒4頂端 通過螺栓固定連接有偏航齒圈5，偏航齒圈5具有內齒，偏航齒圈5的外周緣以軸承方式連 接有外齒6，該外齒6與機艙底盤7的底端通過螺栓連接，油馬達1的外殼通過螺栓與機艙 底盤7的側壁固定連接，油馬達1的輸出軸連接有減速器8，減速器8的輸出軸80連接有小 齒輪800，該小齒輪800與偏航齒圈5的內齒嚙合。本實用新型用於大型風力發電機組的被 動偏航方式中，即在偏航動力機構強制對風完成以後，並不投入偏航制動系統，而是在被動 偏航系統控制下讓機艙及葉輪隨風自然擺動，使之自然對風。本實用新型中的可逆式的油馬達1為偏航驅動機構，油泵2為整個液壓偏航驅動 機構提供壓力油，兩位兩通電磁閥HV4作為強制對風供油迴路分選閥，三位四通電磁閥HV3 實現油馬達1供油方向的切換。在主動偏航方式的強制對風階段，兩位兩通電磁閥HV4處 於激發狀態，兩位兩通電磁閥HV6處於截止狀態，當順時針偏航時，三位四通電磁閥HV3的 上腔線圈通電，電磁閥閥芯向下移動，該三位四通電磁閥HV3的上腔油路導通，從油泵2出 來的壓力油通過第一油管11經兩位兩通電磁閥HV4和三位四通電磁閥HV3進入油馬達1 的下側，通過油馬達1回到三位四通電磁閥HV3的上側，回油通過第三油管13再經散熱器 HKl與濾油器HFl回到油箱3，完成油循環。當逆時針偏航時，三位四通電磁閥HV3的下腔 線圈通電，電磁閥閥芯向上移動，該三位四通電磁閥HV3的下腔油路導通，從油泵2出來的 壓力油通過第一油管11經兩位兩通電磁閥HV4和三位四通電磁閥HV3進入油馬達1的上 側，通過油馬達1回到三位四通電磁閥HV3的下側，回油通過第三油管13再經散熱器HKl 與濾油器HFl回到油箱3，完成油循環。通過三位四通電磁閥HV3上下腔油路的導通與閉 合來實現油馬達1的正轉與反轉，通過減速器8的輸出軸80使得小齒輪800沿偏航齒圈5 的內齒往返轉動，並驅動機艙底盤7圍繞偏航齒圈5轉動，從而完成風力發電機組的強制對 風過程。在主動偏航模式下，油馬達的第一進油口單向閥Al與第二進油口單向閥A2處於 截止狀態，並且由於兩位兩通電磁閥HV6處於截止狀態，因此油馬達1的第一出油口單向閥 Bl和第二出油口單向閥B2也均無油流通。在強制對風完成後，不投入偏航制動系統，由於風速及風向的微小變化，使得機艙 及葉輪在自然對風過程中有小幅度的擺動，採用本實用新型的液壓型被動偏航系統進行自 然對風，此時兩位兩通電磁閥HV4處於截止狀態，兩位兩通電磁閥HV6處於激發狀態，三位 四通電磁閥HV3的兩線圈均不通電，減速器8的輸出軸80的小齒輪800沿著偏航齒圈5的 內齒在小範圍內往返轉動，油馬達1處於油泵運行狀態。當機組順時針擺動時，由於油馬達1處於油泵工況，油馬達1驅動油向上流動，此時在油馬達1的下側形成負壓，第一進油口 單向6閥Al導通，油從油箱3經第四油管14進入油馬達1 ；由於三位四通電磁閥HV3的線 圈不通電，閥芯處於中間位，油馬達1的上側形成的正壓使得第二出油口單向閥B2導通，油 通過第二油管12經節流閥HV7、兩位兩通電磁閥HV6及散熱器HKl與濾油器HFl回到油箱 3，形成油循環。當機組逆時針擺動時，由於油馬達1處於油泵工況，油馬達1驅動油向下流 動，此時在油馬達1的上側形成負壓，第二進油口單向閥A2導通，油從油箱3經第四油管14 進入油馬達1 ；由於三位四通電磁閥HV3的線圈不通電，閥芯處於中間位，油馬達1的下側 形成的正壓使得第一出油口單向閥Bl導通，油通過第二油管12經節流閥HV7、兩位兩通電 磁閥HV6及散熱器HKl與濾油器HFl回到油箱3，形成油循環。因此，主動偏航模式的油循 環油路為第一油管11和第三油管13，被動偏航模式下的油循環油路為第二油管12和第四 油管14，在被動偏航的油循環中，兩位兩通電磁閥HV6用來實現偏航對方及被動偏航消能 狀態的分選，節流閥HV7使得被動偏航消能狀態回油迴路產生壓差，藉此來消耗油路中的 壓能。同時油馬達1的第一出油口單向閥Bl與第二出油口單向閥B2還可通過第三卸載閥 HV5連通至油箱3，第三卸載閥HV5用以實現被動偏航消能狀態下油馬達1出口壓力卸載。當風向與機艙中軸線所處的角度差值超過一定量時，風力發電機組又將進入主動 偏航模式的強制對風階段。在被動偏航模式下，強制對風完成後，由於偏航制動並未投入，從而可以採用自然 對風來消除主動偏航控制系統的測量誤差。在進入被動偏航消能狀態時，擺動能量通過減 速器8傳遞至油馬達1，並且油馬達1工作於油泵工況將能量轉化為壓能傳 遞至壓力油，壓 力油通過節流閥HV7會克服其壓差從而消耗油路中的壓能，由於擺動能量被消除，避免了 擺動對塔筒4造成的疲勞損害，從而可以有效的減小塔筒4的直徑和筒壁厚度。以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用於限定本實用新型的保護 範圍。
權利要求一種液壓型被動偏航系統，其用於風力發電機組的被動偏航，其特徵在於，所述液壓型被動偏航系統包括有油泵、油箱、能工作於馬達工況與油泵工況的可逆式的油馬達以及連通於所述油馬達與所述油箱之間、所述油馬達與所述油泵之間的雙迴路油管，所述油泵位於所述油箱內。
2.如權利要求1所述的液壓型被動偏航系統，其特徵在於，所述雙迴路油管包括連通 於所述油馬達與所述油泵之間的第一油管、連通於所述油馬達與所述油箱之間的第二油管 和第四油管，以及連通所述第一油管與所述第二油管的第三油管；所述油馬達具有連接所 述油馬達下側油口的第一進油口單向閥與第一出油口單向閥及連接所述油馬達上側油口 的第二進油口單向閥與第二出油口單向閥。
3.如權利要求2所述的液壓型被動偏航系統，其特徵在於，所述第一油管上設置有三 位四通電磁閥與兩位兩通電磁閥，所述第一油管位於所述三位四通電磁閥與所述油馬達之 間的部分分為上腔第一油管與下腔第一油管，其中所述三位四通電磁閥的上腔油路油口通 過所述上腔第一油管連接所述油馬達的下側油口，所述三位四通電磁閥的下腔油路油口通 過所述下腔第一油管連接所述油馬達的上側油口，所述三位四通電磁閥的第三個油口通過 所述第一油管上的兩位兩通電磁閥連通至所述油泵的輸出端油管；所述第二油管上依次設 置有節流閥、兩位兩通電磁閥、散熱器及濾油器，其中所述濾油器設置在靠近所述油箱的一 側，所述第二油管通過所述第一出油口單向閥連接所述油馬達的下側油口，同時所述第二 油管並通過所述第二出油口單向閥連接所述油馬達的上側油口，所述三位四通電磁閥的第 四個油口通過所述第三油管連通至所述第二油管上的兩位兩通電磁閥與所述散熱器之間， 所述第四油管通過所述第一進油口單向閥連接所述油馬達的下側油口，同時所述第四油管 並通過所述第二進油口單向閥連接所述油馬達的上側油口。
4.如權利要求3所述的液壓型被動偏航系統，其特徵在於，所述三位四通電磁閥的第 三個油口和第四個油口之間連接有用以實現無負荷狀況下的所述油泵出口壓力卸載的第 一卸載閥，所述三位四通電磁閥的第四個油口與所述油泵的輸出端油管之間還連接有用以 實現無負荷狀況下的所述油泵出口壓力卸載的第二卸載閥，所述油馬達的第一出油口單向 閥與第二出油口單向閥還通過能實現被動偏航消能狀態下所述油馬達出口壓力卸載的第 三卸載閥連通至所述油箱。
5.如權利要求1所述的液壓型被動偏航系統，其特徵在於，所述油馬達的輸出軸連接 有小齒輪，該小齒輪與所述風力發電機組的偏航齒圈的內齒嚙合，且所述油馬達的輸出軸 與所述風力發電機組的機艙底盤通過連杆連接。
專利摘要本實用新型公開了一種液壓型被動偏航系統，其用於風力發電機組的被動偏航，該液壓型被動偏航系統包括有油泵、油箱、能工作於馬達工況與油泵工況的可逆式的油馬達以及連通於所述油馬達與所述油箱之間、所述油馬達與所述油泵之間的雙迴路油管，油泵位於所述油箱內。藉由本實用新型的液壓型被動偏航系統，可以達到避免擺動對塔筒造成疲勞損害的效果，同時可以有效的減小塔筒的直徑和筒壁厚度。
文檔編號F03D7/00GK201599140SQ20102000560
公開日2010年10月6日 申請日期2010年1月22日 優先權日2010年1月22日
發明者侯鐵信, 劉建華, 吳畏, 張漢運, 徐智, 王明輝, 白龍 申請人:武漢國測諾德新能源有限公司