CN101981313A - 风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具备不需要容量大的新电源的油温降低对策的风力发电装置。具备在风车停止时停止运转停止的油压泵(12)的风力发电装置(1)包括：从油压泵(12)的喷出侧流路分支并与油罐(11)连接的旁通流路(25)；设置在该旁通流路(25)上并在油压泵12的泵起动时打开的电磁阀(26)；检测油压工作油的油温的温度传感器(31)；和在油压泵(12)的泵起动后进行泵缓动使油压工作油的温度上升至预定值的控制器(30)。

Description

风力发电装置
技术领域
本发明涉及适宜设置在寒冷地方的风力发电装置。
背景技术
现有技术中，使用于风力发电装置的螺旋桨式风车是由安装在旋翼头上的多个叶片(风车翼)受到风而旋转。旋翼头的旋转通过与旋转轴连接的增速机而增速以后，驱动发电机进行发电。
在这种风力发电装置中，进行使用油压单独调整各叶片的桨距角的桨距控制以根据风况获得预定的旋转速度和输出。而且，关于构成风力发电装置的增速机和轴承等的旋转/滑动部，用泵使润滑油循环进行目标部位的润滑。
此外，在油压泵的起动时，由于通常泵内的工作油不满，所以有可能随着工作开始进行连续运转时产生滑动面的烧粘等问题。作为其对策，采用在短时间内反复进行泵的起动/停止的缓动。(例如参考专利文献1)
专利文献1：日本特开平8-193591号公报
发明内容
将上述的风力发电装置设置在寒冷地方时，由于运转停止状态持续，油压系统的工作油、润滑油等的油温会降低。这种油温降低根据机器种类而存在大的温度差，所以有可能产生由于热冲击等引起的机器损伤。
因此，在现有的风力发电装置中，在油类贮存罐内设置加热器进行加温。但是，利用加热器的加温只能够使加热器周围的油温的温度上升，因此，具有效率差的问题。
此外，除了油压泵等的电动机驱动用电源之外，作为加热器用还需要新设置容量大的电源。
在这样的背景下，特别是在设置在寒冷地方的风力发电装置中，期望采用可以取代需要追加大容量的新电源的加热器加热的运转停止时的油温降低对策。
本发明是鉴于上述问题而研发，其目的在于提供具备不需要容量大的新电源的油温降低对策的风力发电装置。
本发明为了解决上述课题，采用以下手段。
本发明涉及的风力发电装置的第1方式是具备在风车停止时停止运转的油类供给泵的风力发电装置，其包括：从上述油类供给泵的喷出侧流路分支并与油类贮存罐连接的旁通流路；设置在该旁通流路上并在上述油类供给泵的泵起动时打开的开关阀；检测上述油类的油温的温度检测部；和在上述油类供给泵的泵起动后进行泵缓动使上述油类的温度上升至预定值的控制部。
根据这种风力发电装置，因为包括：从油类供给泵的喷出侧流路分支并与油类贮存罐连接的旁通流路；设置在该旁通流路上并在油类供给泵的泵起动时打开的开关阀；检测油类的油温的温度检测部；和在油类供给泵的泵起动后进行泵缓动使油类的温度上升至预定值的控制部，因此在油类供给泵的运转开始时油温比预定值低的情况下，进行泵缓动将油类缓慢地供给配管系统。因此，被供给到配管系统的油类的油温由于与管路的摩擦以及油类的自己摩擦等而上升至预定值，所以急剧的温度变化被减轻。此时，因为旁通流路的开关阀打开，因此能够防止配管系统的急剧的压力上升。
在上述的风力发电装置中，优选上述泵缓动通过对驱动上述油类供给泵的固定容量型马达输入脉冲波而进行，由此，能够实施油类供给泵进行与脉冲波对应的打开/关闭运转的泵缓动。
在上述的风力发电装置中，优选上述泵缓动通过控制驱动上述油类供给泵的可变容量型马达的电流值而进行，由此，能够实施控制可变容量型马达的电流值使转速变化的泵缓动。
本发明涉及的风力发电装置的第2方式是具备在风车停止时停止运转的油类供给泵的风力发电装置，其中，上述油类供给泵为可变喷出量型泵，上述风力发电装置包括：从上述油类供给泵的喷出侧流路分支并与油类贮存罐连接的旁通流路；设置在该旁通流路上并在上述油类供给泵的泵起动时打开的开关阀；检测上述油类的油温的温度检测部；和在上述油类供给泵的运转开始时进行上述油类供给泵的流量控制使上述油类的温度上升至预定值的控制部。
根据这种风力发电装置，因为油类供给泵为可变喷出量型泵，并且该风力发电装置包括：从油类供给泵的喷出侧流路分支并与油类贮存罐连接的旁通流路；设置在该旁通流路上并在油类供给泵的泵起动时打开的开关阀；检测油类的油温的温度检测部；和在油类供给泵的运转开始时进行油类供给泵的流量控制使油类的温度上升至预定值的控制部，所以在油类供给泵的运转开始时油温比预定值低的情况下，进行作为可变喷出量型泵的油类供给泵的流量控制而将油类缓慢地供给配管系统。因此，被供给到配管系统的油类的油温由于与管路的摩擦以及油类的自己摩擦等而上升至预定值，所以急剧的温度变化被减轻。此时，因为旁通流路的开关阀打开，所以能够防止配管系统的急剧的压力上升。
根据上述的本发明的风力发电装置，能够提供具备以下对策的装置：基于有效利用现存的设备的泵缓动或可变喷出量型形泵的流量控制的油温降低对策，即，不需要追加容量大的新电源的油温降低对策。
附图说明
图1是关于本发明涉及的风力发电装置，表示第1实施方式的油类供给泵周围的主要部分结构图。
图2是表示风力发电装置的概要的图。
图3是表示图1所示的油类供给泵周围的变形例的主要部分结构图。
图4是关于本发明涉及的风力发电装置，表示第2实施方式的油类供给泵周围的主要部分结构图。
图5是关于本发明涉及的风力发电装置，表示对轴承的适用例的油类供给泵周围的主要部分结构图。
标号说明
1         风力发电装置
3         机舱
4         旋翼头
5         叶片(风车旋转翼)
10        桨距控制装置
11，11A   油罐(油类贮存罐)
12，12A   油压泵(油类供给泵)
12B       润滑油泵(油类供给泵)
13，13A   电动机
22        油压配管
22A       润滑油供给配管
25        旁通流路
26        电磁阀(开关阀)
30，30A，30B，30C     控制器
31                    温度传感器(温度检测部)
40                    增速机
具体实施方式
以下，根据附图对本发明涉及的桨距角控制装置和风力发电装置的一个实施方式进行说明。
图2所示的风力发电装置1包括：竖立设置在基础6上的支柱2；设置在支柱2的上端的机舱3；和能够绕大致水平的轴线旋转的设置在机舱3上旋翼头4。
在旋翼头4上绕其旋转轴线呈放射状安装有多个(图示的例子中为3个)叶片(风车旋转翼)5。由此，从旋翼头4的旋转轴线方向到达叶片5的风力转换为使旋翼头4绕旋转轴线旋转的动力。
另外，图示的风力发电装置1是叶片5在机舱3的前方旋转的被称为上风式的风力发电装置。
这种风力发电装置1在例如单独控制叶片5的桨距角的桨距控制装置中利用油压。此外，对于支承与叶片5一体旋转的主轴的轴承以及对叶片5和主轴的转速进行增速的增速机等的旋转/滑动部，设置有供给润滑油进行润滑的润滑装置。而且，在桨距控制装置、润滑装置中，使用用于送出油压工作油和润滑油的油类供给泵。
<第1实施方式>
图1表示叶片5的桨距控制装置10作为油类供给泵周围的概略结构示例。该桨距控制装置10能够对安装在旋翼头4的3个叶片5单独地油压控制桨距角。
在图1中，图中的符号11是贮存油压工作油的油罐，12是由电动机13驱动的油压泵，14是切换油压的流动方向的伺服阀，15是使叶片5的桨距角变化的桨距缸，16是安全阀，17是紧急停止阀门，18、19是储蓄器，20是逆止阀，21是过滤器，各机器间由油压配管22连接构成桨距控制装置10。
电动机13分为固定容量型和可变容量型，在本实施方式中，使用固定容量型的电动机13，驱动喷出量根据转速而变化的齿轮泵等的油压泵12。
此外，该桨距控制装置10具备控制器30，该控制器30接受桨距角控制信号等的输入，控制电动机13的运转、伺服阀14的流路切换工作和紧急停止阀门17的工作等。
另外，在停止风力发电装置1的运转的情况下，上述的桨距控制装置10也成为停止状态，因此电动机13和油压泵12不运转。
在此，简单说明上述的桨距控制装置10的工作。
当油压泵12运转时，油罐11内的油压工作油被吸引/升压，通过油压配管22供给伺服阀14。
当对控制器30输入桨距角控制信号时，伺服阀14根据使叶片5的桨距角变化的方向切换油压流路。被供给桨距缸15的油压工作油对应于伺服阀14所设定的油压流路将活塞15a向左右任意一方按压。其结果，与活塞杆15B连接的叶片5根据活塞15a和活塞杆15B的移动方向旋转，调整为所期望的桨距角。
接受油压工作油供给的活塞15a在桨距缸15内移动对相反侧的油压工作油进行按压。因此，被活塞15a按压的油压工作油通过伺服阀15和返回流路23返回到油罐11。
安全阀16在油压回路成为预定值以上的高压的异常时刻打开。其结果，从油压泵12供给的油压工作油通过返回流路24返回到油罐11。
紧急停止阀门17是常时关闭的电磁阀，在伺服阀14的故障时等打开以对桨距缸15的预先确定的一方供给油压工作油。其结果，叶片5旋转到预定的紧急停止位置，能够应对桨距控制装置10的故障。
在本发明的第1方式中，上述的风力发电装置1的桨距控制装置10包括：从油压供给泵12的喷出侧流路分支并与油罐11连接的旁通流路25；在油压泵12的泵起动时打开的作为开关阀设在旁通流路25上的电磁阀26；检测油压工作油的油温的温度传感器(温度检测部)31；和在油供给泵12的泵起动后进行泵缓动使得油压工作油的温度上升至预定值的控制部。该情况下的控制部，在控制器30中组入有必要的回路等。
这种风力发电装置1在被设置在寒冷地方的情况下，由于运转停止而受到外气温度的影响导致油压工作油的温度降低。因此，油压工作油的粘度上升，流动性显著降低。
因此，在开始或者再开始风力发电装置1的运转时，在油泵12的运转开始时油压工作油的油温比预定值低的情况下，实施在短时间内反复进行油压泵12的起动/停止的泵缓动，缓慢地将油压工作油供给到油压配管22的配管系统。在这种情况下，油压工作油的油温采用例如温度传感器31所检测到的油罐11内的油温即可。
在实施上述的泵缓动的情况下，控制器30最初使电磁阀26打开以使旁通流路25有效。
其后，通过向固定容量型的电动机13输入脉冲波，实施油压泵12进行与脉冲波对应的打开/关闭(ON/OFF)运转的泵缓动，由此在短时间内反复进行油压泵12的运转/停止。这种泵缓动持续到油温上升使得温度传感器31检测到预定温度为止。
其结果，被供给油压配管22的油压工作油的油温由于油压工作油与管路壁面的摩擦以及油压工作油的自己摩擦等，缓慢上升至预定值。从而，减轻被供给油压工作油的油压配管22和设置于油压配管22的机器类从由于外气温而变冷的低温状态急剧地温度上升的变化。
此时，由于旁通流路25有效，所以油压工作油能够通过旁通流路25返回到油罐11，从而，能够防止油压配管22的内压急剧上升。
上述的泵缓动由于通过向电动机13输送脉冲波而成为可能，与利用需要例如大容量的电源设备的加热器加热而使油温上升的装置不同，不需要新追加大规模的设备。即，有效利用现存的设备，能够防止或者抑制油压工作油与配管和机器类的温度差变大，可靠且便宜地防止由于热冲击等导致配管和机器类的损伤。
但是，在上述的实施方式中，油压泵12的电动机13为固定容量型，但是也可以例如如图3所示变形例这样，使驱动油压泵12的电动机13A为可变容量型，控制器30A控制向电动机13A供给的电流值进行泵缓动。
采用这种结构，因为可变容量型的电动机13A根据被供给的电源的电流值而转速发生变化，所以能够实施在短时间内反复进行油压泵12的运转/停止的泵缓动。此外，与上述的实施方式相同，通过有效利用现存的设备，能够防止或者抑制油压工作油与配管和机器类的温度差变大，可靠且便宜地防止由于热冲击等导致配管和机器类的损伤。
<第2实施方式>
图2表示关于桨距控制装置10的油类供给泵周围的概略结构例的主要部分。另外，与上述的实施方式相同的部分标注相同符号，其详细的说明省略。
在该实施方式中，存在以下不同点：取代上述的泵缓动，采用可变容量形的油压泵12A作为油类供给泵，将与油温对应的油压工作油的流量供给到油压配管22。
即，油压泵12A如例如斜板式泵这样，为喷出量可变的可变喷出量形式，在控制器30B中设置有控制部，该控制部在油压泵12A的运转开始时或者再开始时进行油压泵12A的流量控制以使油压工作油的温度上升至预定值。
根据这种风力发电装置，与上述的实施方式相同，在油压泵12A的运转开始时油温比预定值低的情况下，进行油压泵12A的流量控制以将油压工作油缓慢地供给油压配管22。因此，供给到油压配管22的油压工作油的油温由于与油压配管22的摩擦以及油压工作油的自己摩擦等而上升至预定值，因此急剧的温度变化被减轻。此时，因为旁通流路25的电磁阀26打开，所以能够防止油压配管22的急剧的压力上升。
这样，根据上述的本发明，能够提供具备以下对策的装置：基于有效利用现存的设备的泵缓动或可变喷出量型形泵的流量控制的油温降低对策，即，不需要追加容量大的新电源的油温降低对策。
此外，在上述的实施方式和变形例中，是将成为对象的油类作为桨距控制装置10的油压工作油，但是本发明并不限定于此，也能够适用被供给在例如风力发电装置1的轴承以及增速机等中设置的旋转/滑动部的润滑油等。
图5的结构图表示向对叶片5的旋转进行增速并驱动发电机50的增速机40供给润滑油的润滑油系统的适用例。另外，在以下的说明中对与上述的实施方式相同的部分标注相同符号，其详细说明省略。
在图示的结构例中，对于作为增速机50的旋转/滑动部的轴承41和齿轮42的啮合部，使润滑油泵12B运转而供给油罐11A内的润滑油。润滑油泵12B使用例如由固定容量型的电动机13驱动的齿轮泵等。
从润滑油泵12B喷出的润滑油通过润滑油供给配管22A供给轴承41和齿轮42，对必要部位进行润滑后通过润滑油返回流路23A返回到油罐11。
在这样构成的润滑油系统中也包括：从润滑油泵12B的喷出侧流路分支并与油罐11连接的旁通流路25；在润滑油泵12B的泵起动时打开的作为开关阀设置在旁通流路25上的电磁阀26；检测润滑油的油温的温度传感器31；和控制器30C，该控制器30C在润滑油泵12B的泵起动后进行泵缓动使油压工作油的温度上升至预定值，并且组入有必要的回路等。
从而，在因运转停止而受到外气温度的影响导致润滑油的温度降低，伴随着润滑油的粘度上升流动性显著降低的情况下，当开始或者再开始风力发电装置1的运转时，在润滑油泵12B的运转开始时基于温度传感器31的检测值确认润滑油的油温。其结果，在润滑油的油温比预定值低的情况下，实施在短时间内反复进行润滑油泵12B的起动/停止，缓慢地将润滑油供给润滑油供给配管22A的配管系统。
在实施上述的泵缓动的情况下，控制器30C最初使电磁阀26打开而使旁通流路25有效。
其后，通过向固定容量型的电动机13输入脉冲波，实施润滑油泵12B进行与脉冲波对应的打开/关闭运转的泵缓动，由此在短时间内反复进行润滑油泵12B的运转/停止。这种泵缓动持续到油温上升使得温度传感器31检测到预定温度为止，从而，能够防止油压配管22的内压急剧上升。
关于上述的润滑油系统的泵缓动，也不限定于固定容量型的电动机13接受脉冲波而进行打开/关闭运转的结构，还能够为采用可变容量型的电动机13A的结构、润滑油泵12B采用可变容量型的结构。
另外，本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够适宜变更。

Claims (4)

1.一种风力发电装置，其具备在风车停止时停止运转的油类供给泵，并且包括：
从所述油类供给泵的喷出侧流路分支并与油类贮存罐连接的旁通流路；设置在该旁通流路上并在所述油类供给泵的泵起动时打开的开关阀；检测所述油类的油温的温度检测部；和在所述油类供给泵的泵起动后进行泵缓动使所述油类的温度上升至预定值的控制部。
2.根据权利要求1所述的风力发电装置，其中，
所述泵缓动通过向驱动所述油类供给泵的固定容量型马达输入脉冲波而进行。
3.根据权利要求1所述的风力发电装置，其中，
所述泵缓动通过控制驱动所述油类供给泵的可变容量型马达的电流值而进行。
4.一种风力发电装置，其具备在风车停止时停止运转的油类供给泵，其中，
所述油类供给泵为可变喷出量型泵，所述风力发电装置包括：从所述油类供给泵的喷出侧流路分支并与油类贮存罐连接的旁通流路；设置在该旁通流路上并在所述油类供给泵的泵起动时打开的开关阀；检测所述油类的油温的温度检测部；和在所述油类供给泵的运转开始时进行所述油类供给泵的流量控制使所述油类的温度上升至预定值的控制部。
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