CN102352823A - 用于锁定风力涡轮机机舱位置的油压制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于锁定风力涡轮机机舱位置的油压制动系统，其包括由单效液压缸确定的成对的相对制动器，液压缸的活塞在活动位置被挤压在形成支撑风力涡轮机的框架的一部分的中间体上以保证其固定。所述缸通过油压设备的压力线路供给，该油压设备还包括回流线路以便在存在泄露时能够将油排放到箱中。其特征在于，压力线路独自地为每对制动器供油，制动器插入具有两个位置闭锁阀：一个用于油通路，另一个用于阻塞油通路，因此防止至少在一对相对的制动器中存在的部分泄漏影响其他的制动器。

Description

用于锁定风力涡轮机机舱位置的油压制动系统

技术领域

如说明书的标题所述，本发明涉及一种用于锁定风力涡轮机机舱(gondola)位置的油压制动系统，其根据风向的要求进行取向，以便获得风力涡轮机的最大性能，使得在每次需要改变涡轮机的取向时，停用制动系统以旋转支撑涡轮机的框架，由此，一旦到达新的位置，就再次起动油压制动系统以再次固定机舱的位置。 

因此，油压制动系统大部分时间是活动的以保证具有正确取向的涡轮机所需的稳定的位置，避免在制动系统停用期间使用其它机构来旋转支撑涡轮机的框架。 

背景技术

目前，风力涡轮机包括一系列具有油压致动的引导制动器，以将涡轮机固定在最合适的风向上。这些引导制动器原则上由并联或者串联安装的4至18个制动器形成，当然这个数量可以变化。 

引导制动器在全压(160/210bar)下一天工作24小时。仅在涡轮机定向运动期间，压力降低到最大压力的10/30％。 

特别是在近海的风能应用时，部件的可靠性是非常重要的，通常的维修周期是一年一次。如果有一半的引导制动器由于液压流体的泄漏导致失效，那么将导致昂贵的维修费用。 

通常，引导制动器的使用年限被设计为大约20年，除非制动器的零部件(即，制动衬片和其中的密封系统)发生磨损。 

尽可能的阻止液压流体(油)的泄漏的制动器内部的密封系统包括一套环状密封元件，其通常包括高压油封，高压油封具有比250巴的压力更高的阻力，可选地具有两个引导环以吸收侧面负载，以及刮油环以阻止任何污染物进入制动器内部以及能够承受约25巴的最大压力。 

如果油从制动器中泄露，主要的压力供应将补偿这种泄漏。当高压油封的磨损增加时，来自主供应的越来越多的流体油会流经高压油封并返回到储油器， 其结果将是电动机不断地停止和起动。 

如果从制动器泄露的油从中通过，会在总的泄漏系统中引入控制阀(单向阀)。因为各个制动器均具有各自的控制阀(单向阀)，从一个制动器中泄露的油将不会进入其他的引导制动器。在回流线路中，从通用的泄漏系统到储油器，安装单向阀弹簧，该弹簧在特定压力下(例如5巴)起动。在通用的泄漏系统中，还安装有压力开关或者也可以称为恒压器，其处于比上述起动弹簧单向阀的压力低的压力之下，所述压力大约为3巴。压力开关由3巴的压力致动，同时，给中央PLC发出的信号给出至少一个制动器漏油的警告。 

然而，当从制动器中的泄漏量与主泵的流量相同或者大于主泵的流量时，后果是液压动力单元不断地起动和停止。因为全部的制动器均是串联安装，过度的油泄露将意味着制动和引导系统无法正常运转，因此也就无法稳定地保证涡轮机的正确的定位。 

这也同样意味着引导制动系统将变得不稳定，以及无法提供足够的制动力以将涡轮机维持在风向上。这样的后果是变速器和齿轮要对沉重负载的取向负责。 

此外，应当注意的是，引导制动器的作用是在由风力涡轮机产生能量期间保持涡轮机定向在风向上，例如所述地，并因此减少在引导电动机、行星盒、齿轮和链轮上的恒定负载。 

几乎所有的风力涡轮机制造厂商均采用液压盘式制动器维持取向。这种引导制动器串联或并联安装并且同时起作用，以增加最大工作压力至210巴。 

运行的制动器用作单效液压缸，由此在工作一段时间后，制动器内部的密封元件会遭受磨损。尤其是制动器在全压下一天工作24小时时，例如也已经在之前提到过的。 

因为不可能预测到何时制动器内部的连接(joint)会失效，所以事实上何时必须进行维修这些部件是未知的因素。维修之间的正常间隔是一年，但是由于无法预测何时制动器的内部的连接会失效，因此可能出现进行维修而在维修之后的几天出现失效的情况。 

如果实际发生了这种情况，那么维修成本将变得昂贵，因为除了维修，这种操作将是维修人员的额外核查，如果风力涡轮机是例如在海上，那么核查会是非常高的花费。 

其中一个制动器失效将导致整个系统不能正常地工作，直到其被修复，因为其中一个致动器经历泄露会影响系统中其余部分的工作压力。 

发明内容

为了实现所述目标并避免前面段落中提到的缺陷的目的，本发明提供一种用于锁定风力涡轮机机舱位置的油压制动系统，其在原则上包括成对的并且设置有活塞的相对制动器，使得当制动器通过油压设备起动时能够保持回路的压力推动活塞，这些活塞通过它们的自由面来挤靠着形成支撑风力涡轮机的框架的一部分的中间体的两个相对表面，使得在这种情况下，保证涡轮机稳定的定位和固定。还有，框架是机舱的一部分。 

作为替代的，当涡轮机的定位需要变化时，通过仅仅减少油压回路的压力就可以停用制动器，由此，在活塞上的流体压力减少以释放支撑涡轮机的框架的旋转，由此正是在这个时侯通过旋转支撑涡轮机的框架而将涡轮机定位在新的期望的取向上，以便接下来通过增加油压回路的压力而再次起动制动器，油压回路具有能够达到210巴压力的所需的工作压力。 

所述对的相对的制动器的活塞设置在某种壳体内作为单效油压缸，环状密封元件包括在活塞的引导组(set guiding)中。 

油压设备包括到所述箱(贮存器)的回流线路，从所述壳体的内封闭侧面分离的排放管流入所述箱，当如上所述的任一环状密封元件被损坏时，设置活塞以将泄漏的流体排入储油器。 

每一个所述排放管均具有支路以使流体排入每对相对的制动器，接着在每个排放管中插入单向阀，以阻止从一对相对的制动器逸出的油能够通过回流线路到达另一对相对的制动器中。 

接下来，例如在背景技术部分已经描述的，回流线路包括公用的单向阀，当达到大约为5巴的压力时，通过将单向阀打开而起动单向阀，以及在大约3巴的低压下校准的液压恒压器。 

根据这个前提，制动系统的特征在于，每对相对的制动器装备带有二位和由于其中一对制动器的油泄露而在至少一个排放管中产生压力做液压先导的闭锁阀。这个闭锁阀在正常工作时打开，以允许压力从通用的系统中穿过。 

如果一对相对的制动器由于油泄露而开始失效，通用泄漏系统的压力将会增加，直到其达到公用单向阀的打开值。当泄漏的压力达到约3.5巴时，与磨损 并使得油逸出的一对制动器对应的闭锁阀会自动关闭，使这对相对的制动器从系统中隔离。其余的所述对的制动器会仍然保持正常工作。这意味着，尽管其中一对制动器的密封系统遭受严重的磨损，制动系统可以继续运转，只是仅仅损失了总的制动力的一部分。可以用更多的时间来计划维修，而不必立即进行。闭锁阀的操纵具有位置制动，即，当闭锁阀由于泄漏而关闭时，其将一直保持在那个关闭位置直到被手动复位。 

本发明的系统尤其包括以下优势： 

-简便的维修计划。 

-引导制动系统一直保持工作。 

-系统的马达不会出现间歇性的停止和起动。 

-如果液压缸的壳体存在过量磨损，活塞可以穿过高压油封(即环状密封元件的一部分)泄漏，这将产生高压泄漏，由此导致闭锁阀自动关闭，隔离与之对应对的相对的制动器并允许其余的制动器正常操作。 

-允许有计划的查看近海的风能设备。 

接下来，为了便于更好的理解本说明书且是其主要的一部分，将附上附图，本发明的目的已经通过示例性的而非限定性的方式在附图中示出。 

附图说明

图1示出了本发明目的的用于固定风力涡轮机机舱位置的油压制动系统的视图。其包括成对的相对的制动器，该制动器作用在中间体的两个面上，中间体形成支撑风力涡轮机的框架的一部分。每一对相对的制动器基本上由单效油液压缸确定，该单效油液压缸包括活塞和壳体以及若干环状密封元件。 

图2示出与前面类似的视图，其中示出了一对相对的制动器发生泄漏。 

图3示出其中一个油液压缸的剖面图，油液压缸包括制动器。 

图4示出包括本发明的制动系统的风力涡轮机的示意图。 

具体实施方式

考虑图中采用的附图标记，用于锁定风力涡轮机机舱的位置的油压制动系统由成对的相对制动器1确定，制动器1包括单效油压缸，其中的活塞2设定在壳体3中，其间插入一些环状密封元件，例如两个定位环4，高压油封5和刮油环6。 

在相对的制动器的活动位置上，在大多数时间都是如此，活塞2的自由面 被压靠在中间体7的两个相对且面对的表面上，中间体7是支撑风力涡轮机10的涡轮机9的框架8的一部分，从而实现将涡轮机9固定在要求的位置上以获得风力涡轮机10的最佳可能性能。 

当由于风向的改变而使得涡轮机9的取向需要改变时，支撑这种涡轮机的框架8的旋转被释放，降低油压回路的液压，由此活塞2将停止挤压支撑涡轮机9的框架8的中间体7。 

油压回路包括压力线路11，其独立地且并联地供给每对相对的其间插入闭锁阀12的制动器1，闭锁阀具有二个位置和液压操纵装置：油通路的一个位置使液压操纵装置停用，以及一个阻塞位置，其中由于来自液压操纵装置的压力使得闭锁阀12到达该位置。 

接下来，存在通到所述箱中(油压设备的贮存器)的回流线路13，包括公用的单向阀14，当压力P1达到大约5巴以及液压操纵装置的恒压器16在压力P2大约是3巴被校准时，单向阀14起动以阻止弹簧15的阻力，其中液压操纵装置与回流线路13连接。 

油压回路包括排放管17，其从回流线路13中分离并且其间插入一些单向阀18，而这种排放管17具有两个与环状密封元件对应的通向壳体3的侧壁的终端排放支路19。 

这些单向阀18阻止从一对相对的制动器1中逸出的液压(油)流体能够通过回流线路13到达另一对相对的制动器中。 

闭锁阀12连接到每对相对的制动器1，通用系统提供工作压力。闭锁阀12在正常工作位置上打开，使得其允许流体从中通过直到到达对应对的相对制动器1，制动器接收其工作所需的压力。 

此外，在与液压流体的回流线路13连接之前，每一对相对的制动器1都有其自己的单向阀18。这些单向阀18设计成阻止引导制动器中可能的逸出进入正常工作的引导制动器中的所述液压流体。 

如果一对相对的制动器1漏油，在通用的泄漏系统4的回流线路中的压力将增加，直到达到公用单向阀14开口值，其通常大约为5巴，例如前面所述地。当达到所述5巴的压力时，公用单向阀14抵抗阀内的弹簧15的阻力而打开，使流体流到液压设备的贮存器或箱中。 

当回流线路13中的压力达到3巴的值时，闭锁阀12的自动操纵使阀的内 部位置从正常的打开位置改变到另一关闭位置，例如这已经在前面描述过。公用单向阀14的自动操纵具有制动器以保证一旦由于油的溢出或泄漏使闭锁阀12关闭，其将保持关闭而保证没有流体进入与之对应对的相对的引导制动器。 

因此，本发明的基本概念包括在每一对相对的制动器1上安装液压操纵闭锁阀12，使得如果其中一对相对的制动器1漏油时，系统的压力不会降低，由于对应的闭锁阀12使得所述对的相对的制动器1被隔离，从而允许引导制动系统始终保持完全有效。 

Claims (3)

1.一种用于锁定风力涡轮机的机舱位置的油压制动系统，包括成对的相对的制动器，制动器包括单效油压缸，油压缸的活塞设置在壳体中并且插入有离开壳体区域的环状密封元件，其中所述环状密封元件与到达油回流线路的排放管相遇且插入有的相应的单向阀，油回流线路为油压设备的一部分进一步包括供给所述缸的压力线路，所述缸的活塞在活动位置压靠在中间体的两个面上，中间体与支撑风力涡轮机的框架一体地形成，回流线路包括公用单向阀，当压力为P1时所述公用单向阀打开以便使油从贮存器通过，以及具有回流线路压力的恒压器，在比打开公用单向阀的压力P1低的压力P2时起动该恒压器；其特征在于，压力线路(11)独立地供给各对相对的插入有通过操纵起动的相应二位置闭锁阀(12)的制动器(1)：其中在第一正常工作位置允许油通到所述对的相对的制动器(1)的所述缸中，和在第二位置阻止油流到所述缸，所述第二位置是通过所述操纵实现的以便当相对的制动器的油缸漏油时隔离对应对的相对的制动器。

2.如权利要求1所述的一种用于锁定风力涡轮机机舱位置的油压制动系统，其特征在于，闭锁阀(12)的操纵是液压的，而用于所述操纵的油的流量是从相应的排放管(17)独立获取的，使得当它们中的至少一个达到预定临界压力时，对应的闭锁阀(12)阻止油流向与所述闭锁阀(12)相关联的该对相对的制动器(1)的所述缸。

3.如权利要求2所述的一种用于锁定风力涡轮机机舱位置的油压制动系统，其特征在于，通过操纵对应的闭锁阀(12)的油的流量达到的预定临界压力与起动回流线路(13)的恒压器(16)的压力P2一致。

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