CN102477944B - 用于控制风轮机的紧急顺桨的先导回路 - Google Patents

用于控制风轮机的紧急顺桨的先导回路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于控制风轮机的紧急顺桨的先导回路。公开了先导回路(16),所述先导回路(16)用于借助先导压力控制风轮机的紧急顺桨系统(19、35、36、37、38、39)的启用,其中,所述先导回路(16)包括用于提供先导压力的至少两个并联的控制回路(20a、20b)。优选地,设置选择器(21),以在一控制回路(20a、20b)发生故障的情况下有选择地防止该控制回路(20a、20b)将所述先导压力提供给所述紧急顺桨系统(19、35、36、37、38、39)。

Description

用于控制风轮机的紧急顺桨的先导回路
技术领域
本发明涉及一种用于控制变桨控制式风轮机的紧急顺桨系统的启用的先导回路(pilot circuitry)。
背景技术
多年来已知具有用于调节叶片的变桨角度的叶片变桨系统的风轮机,这些风轮机通常采用电变桨驱动装置或液压变桨驱动装置。例如联合技术公司(UnitedTechnologie)的专利US4,348,155和US4,352,634公开了液压变桨驱动装置的早期实例。
多年来已知用于具有叶片的可变桨距的风轮机的紧急顺桨系统,该紧急顺桨系统用于将叶片转动到顺桨位置,即,在该顺桨位置中叶片被取向成使得翼弦平行于风并且前缘沿风向指向,使得在疾风期间避免了对风轮机的破坏。
本发明的目的是提供一种用于控制紧急顺桨系统的改进的系统,使得控制系统的部件发生故障而防止风轮机操作及产生动力的程度较小,从而改善风轮机的可用性。
发明内容
本发明涉及一种先导回路,其用于通过先导压力控制风轮机的紧急顺桨系统的启用,其中所述先导回路包括用于提供先导压力的至少两个并联控制回路。这使得例如通过选择器将所述控制回路有选择地连接至所述紧急顺桨系统,从而允许增加对所述先导回路自身发生故障的情形的控制。优选地,设置一选择器,用于在所述控制回路发生故障的情况下有选择地防止所述控制回路将所述先导压力提供给所述紧急顺桨系统。通过至少加倍设置提供所述先导压力的所述控制回路并且引入所述选择器,所述先导回路将获得大大提高的可靠性。
所述选择器优选地适于对比所述至少两个并联的控制回路的所述先导压力,并且禁用提供用于启用所述紧急顺桨系统的先导压力的控制回路,而其余的至少一个控制回路提供不启用所述紧急顺桨系统的先导压力。当所述控制回路设计成使得所述控制回路的某一元件发生故障将导致涉及到的控制回路提供用于启用所述紧急顺桨系统的先导压力时,该特征将确保防止发生故障的控制回路导致所述风轮机的操作的不希望有的停机。
具体地,在优选实施方式中,所述控制回路可以包括至少两个阀并且设计成使得所述控制回路中的一个阀发生故障将导致该控制回路提供用于启用所述紧急顺桨系统的先导压力。
还优选地是,启用紧急顺桨系统的先导压力低于不启用紧急顺桨系统的先导压力。因此,所述先导回路发生故障或者例如先导压力管线或接收所述先导压力的另一个部件中存在泄漏将导致所述叶片顺桨和所述风轮机停机,即故障安全。
所述选择器可以优选地包括选择阀,该选择阀配备有由所述控制回路提供的先导压力驱动的至少一个液压致动器。另选地,所述选择阀可以装备有螺线管致动器,其中对螺线管的电压控制基于由所述控制回路提供的所述先导压力的测量值。
在本发明的一个方面,所述选择器是一个或更多个滑阀。
将所述滑阀用于选择性地防止所述控制回路将所述先导压力提供给所述紧急顺桨系统是有利的,因为所述滑阀简单、便宜且可靠。
通常,所述滑阀是这样一种阀,其通常借助在其内自由移动的球或其它阻塞阀元件允许流体从两个源中的一个源从其流过。滑阀通常包括两个输入口和一个输出口,并且当通过其中一个输入口施加来自流体的压力时,所述压力朝向相反的输入口推动所述球,从而阻塞所述相反的输入口。这防止了所述流体穿过该相反的输入口,但是允许所述流体能够通过布置在中间的所述输出口流出。由此,两个不同的控制回路能将先导压力有选择地提供给所述紧急顺桨系统,而没有从一个控制回路回流到另一个控制回路的危险。
在本发明的一方面,所述选择器是两个或更多个滑阀,并且其中所述滑阀并联联接。
将两个或更多个滑阀并联联接是有利的,因为这为所述先导回路提供关于所述选择器的冗余,从而使所述系统更有效且可靠。
本发明的另一方面提供一种先导回路,该先导回路用于通过先导压力来控制风轮机的紧急顺桨系统的启用,其中,所述先导回路包括至少一个控制回路,所述至少一个控制回路包括至少两个阀,并且所述先导回路布置成使得,即使在其中一个阀发生故障的情况下所述控制回路也能提供用于启用所述紧急顺桨系统的先导压力。优选地,两个阀都具有两个位置,从而提供四种阀位置组合,并且所述四种阀位置组合中的三种阀位置组合提供用于启用所述紧急顺桨系统的先导压力,并且所述四种阀位置组合中的一种阀位置组合提供不启用所述紧急顺桨系统的先导压力。这意味着提供不启用所述紧急顺桨系统的先导压力的所述阀位置组合能用于正常操作;而对于紧急停机顺桨,可使用提供用于启用所述紧急顺桨系统的先导压力的所述阀位置组合中的一种。剩余的两种组合则能用于其中一个阀发生故障的情况。
本发明还涉及一种风轮机,其包括转子和用于控制所述叶片的变桨角度的叶片变桨系统,所述转子具有至少两个叶片,所述叶片变桨系统包括至少一个液压致动器和紧急顺桨系统,所述紧急顺桨系统用于在紧急停机的情况下通过所述至少一个液压致动器将所述叶片转动到顺桨位置,其中所述叶片变桨系统还包括如本文所述的根据本发明的先导回路。
在有利的实施方式中,所述风轮机包括用于每个叶片的液压式叶片变桨驱动装置以及紧急顺桨系统,所述液压式叶片变桨驱动装置具有至少一个液压致动器,所述紧急顺桨系统包括液压蓄能器,所述液压蓄能器适于提供用于驱动所述至少一个液压致动器的加压液压流体,以将所述叶片变桨到紧急顺桨位置。
附图说明
参照附图在下文讨论本发明的实施方式,在附图中:
图1示出了从前方看的大型现代风轮机;
图2示出了从前方看的包括三个叶片的风轮机轮毂;
图3示出了从侧面看的风轮机机舱的简化横截面;
图4是处于正常操作状态的根据本发明的先导回路的实施方式的示意图;
图5是处于紧急顺桨状态的根据图4的先导回路的示意图;
图6是包括图4和图5的实施方式的风轮机的液压变桨系统的一部分的示意图;
以及
图7是先导回路的替代实施方式的示意图。
附图标记和符号列表
1    风轮机
2    塔架
3    机舱
4    转子
5    叶片
6    液压式叶片变桨系统
7    轮毂
8    液压式叶片变桨驱动装置
9    变桨轴承
10   变速箱
11   制动器
12   发电机
13   逆变器
14   机舱结构件
15   用于第一叶片的线性液压致动器
16   先导回路
17   压力管线
18   液箱管线
19   先导压力管线
20a  第一控制回路
20b  第二控制回路
21   选择阀
22a  第一流量控制装置的节流孔
22b  第二流量控制装置的节流孔
23a  第一流量控制装置的止回阀
23b  第二流量控制装置的止回阀
24a  第一控制回路的二位三通阀
24b  第二控制回路的二位三通阀
25a  第一控制回路的二位二通阀
25b  第二控制回路的二位二通阀
26a  控制压力管线
26b  控制压力管线
27   活塞
28   缸
29   活塞杆室
30   活塞杆
31   底室
32   液压泵
33   液箱
34   三位四通比例液压阀
35   液压蓄能器
36   蓄能器阀
37   蓄能器止回阀
38   紧急供应止回阀
39   紧急排放止回阀
40a  第一滑阀
40b  第二滑阀
41   压力计
T    比例液压阀的液箱口
P    比例液压阀的压力液口
A    比例液压阀的第一工作液口
B    比例液压阀的第二工作液口
P1   连接至第一叶片的变桨系统的压力管线
P2   连接至第二叶片的变桨系统的压力管线
P3   连接至第三叶片的变桨系统的压力管线
Pp1  连接至第一叶片的变桨系统的先导压力管线
Pp2  连接至第二叶片的变桨系统的先导压力管线
Pp3  连接至第三叶片的变桨系统的先导压力管线
具体实施方式
图1示出了风轮机1,所述风轮机1包括塔架2和定位在塔架2的顶部上的风轮机机舱3。包括三个风轮机叶片5的风轮机转子4通过伸出机舱3前面的低速轴连接至机舱3。
图2示出了从前方看的包括轮毂7和三个叶片5的风轮机转子4。
如所示的是变桨轴承9,这些变桨轴承布置在叶片5和轮毂7之间以使叶片5能绕其纵轴线旋转并且传递主要来自三个不同源的力。叶片5(当然还有轴承9本身)受重力的恒定影响。重力的方向根据叶片5的位置而变化,导致在变桨轴承9上存在不同负荷。当叶片在运转中时,轴承9还受离心力的影响,该离心力主要产生轴承9上的轴向拉力。最后轴承9受叶片5上的风力负荷的影响。该力是轴承9上的最大负荷并且产生轴承9必须经受的巨大力矩。
所有变桨轴承9上的负荷以及来自所有变桨轴承9的负荷必须被传递到轮毂7并且进一步传递到风轮机1的其余部分,并且同时变桨轴承9必须使叶片5能进行变桨调节。
在本实施方式中,转子4包括三个叶片5,但是在其他实施方式中,转子4可以包括一个、两个、四个或更多个叶片5。
在本实施方式中,风轮机1是变桨调节风轮机1,但是在其他实施方式中,风轮机同样可以是主动失速调节风轮机1,因为变桨调节风轮机1和主动失速调节风轮机1两者都包括用于使叶片5变桨的液压式叶片变桨系统6。
图3示出了从侧面看的现有技术风轮机1的机舱3的简化截面。机舱3存在多种变型和构造,但是在大多数情况下机舱3中的传动系几乎总是包括下列部件中的一个或更多个:变速箱10、联轴器(未示出)、某种制动系统11和发电机12。现代风轮机1的机舱3还可包括变频器13和附加的外围设备,诸如其他的功率处理设备、控制箱、液压系统、冷却系统等。
包括机舱部件10、11、12、13的整个机舱3的重量由机舱结构件14承载。部件10、11、12、13通常被放置在该公用负荷承载机舱结构件14上并/或连接至该公用负荷承载机舱结构件14。在该简化的实施方式中,负荷承载机舱结构件14例如呈连接部件10、11、12、13的一些或全部的床基架形式仅沿着机舱3的底部延伸。在另一实施方式中,负荷承载结构件14可以包括齿轮罩,该齿轮罩能通过主轴承(未示出)将转子4的负荷传递到塔架2;或者负荷承载结构件14可以包括诸如网格结构的若干个互连部件。
在该实施方式中,液压式叶片变桨系统6包括用于每个叶片5的液压式叶片变桨驱动装置8,该液压式叶片变桨系统8具有用于使叶片5旋转的呈线性液压致动器15的形式的装置,每个装置分别都连接至轮毂7和相应一个叶片5。
图4和图5所示的先导回路16连接至:用于将加压液压流体输送到回路16的压力管线17;用于在低压下(通常基本上在大气压下)排出液压流体的液箱管线18;以及先导压力管线19,通过该先导压力管线19,先导压力被从先导回路16提供到用于叶片5的紧急顺桨系统,如图6所示。
先导回路16包括:第一控制回路20a;第二控制回路20b;三位四通选择阀21,用于选择控制回路20a、20b中的一者或两者以提供先导压力;以及两个流量控制装置,所述流量控制装置每个均包括节流孔22a、22b和止回阀23a、23b。控制回路20a、20b中的每一个均包括两个阀,即二位三通阀24a、24b和二位二通阀25a、25b。来自控制回路20a、20b中的每一个的控制压力经由控制压力管线26a、26b被供给到选择阀21的液压致动器。
在该实施方式中,选择器21是三位四通方向控制阀,但是在本发明的其他实施方式中,方向控制阀可包括不同数量的口,诸如三个、五个或更多个,并且该阀可包括不同数量的有限位置,诸如两个、四个或更多个,或者选择器21可以是不同的阀类型,诸如通断阀、滑阀或其它阀装置。
在正常操作中,两个控制回路20a、20b的阀24a、24b、25a、25b中的每个的螺线管致动器如图4所示被激励,来自压力管线17的液压压力经过二位三通阀24a、24b但被二位二通阀25a、25b阻止传递到液箱管线18。节流孔22a、22b约束加压流体流向先导压力管线19的流动。选择阀21定位在其中央位置,因为来自两个控制回路20a、20b的相同的控制压力彼此抵消,就像选择阀21的偏置弹簧致动器之间的力彼此抵消那样。来自两个控制回路20a、20b的通过两个节流孔22a、22b的加压流体在选择阀21中混合并且被引向先导压力管线19,在该先导压力管线处,该加压流体控制紧急顺桨系统,如参照图6在下文描述的。先导压力管线19中的高先导压力控制风轮机的正常操作,即仅当先导压力如图5所示下降时启用紧急顺桨系统。
图5中的示意图示出了启用风轮机的紧急停机的情况,这是由于诸如在风轮机中发生大的故障、风轮机与主电网突然断开、或者主电网电压突然下降引起的。两个控制回路20a、20b的阀24a、24b、25a、25b被去激励并且弹簧致动器将阀偏压到如所示的位置。因此,来自压力管线17的压力将不会经过二位三通阀24a、24b,并且二位二通阀25a、25b将通向液箱管线18。存在于先导压力管线19中的压力将通过选择阀21和止回阀23a、23b经由二位二通阀25a、25b排到液箱管线18,因此先导压力将立即下降,导致紧急顺桨系统被启用而将叶片5朝向顺桨位置驱动。当两个液压致动器上的控制压力下降至液箱压力时,选择阀21将保持平衡。
先导回路16采用故障安全原则进行设计,以便使得:在启用紧急停机的情况下,该回路16将降低先导压力;以及即使在控制回路阀24a、24b、25a、25b中的一个发生故障的情况下也可以在启动情况下获得高先导压力。而且,在风轮机的正常操作期间,所述阀中的一个发生故障不应当迫使风轮机执行紧急停机。因此,可以获得风轮机的改进的可用性。
在风轮机的正常操作期间启用紧急停机的情况下,二位三通阀24a、24b中的一个可能会发生故障,使得该阀将保持在如图4所示的激励位置。对应的二位二通阀25a、25b在被去激励时将指引来自压力管线17并经过发生故障的二位三通阀24a、24b的加压流体流向液箱管线18。因此,该二位二通阀25a、25b操作以确保二位三通阀24a、24b发生故障不会阻止这样的情形:紧急停机启用而导致叶片5顺桨。假如二位二通阀25a、25b中的一个发生故障并且保持在如图4所示的激励位置,则对应的二位三通阀24a、24b在其被去激励时将关闭从压力管线17流动的流路并且通向液箱管线18,从而降低控制回路20a、20b中的压力。
在风轮机的计划停机或紧急停机之后重新启动操作时,控制回路阀24a、24b、25a、25b的一个可能会出现故障。假如二位三通阀24a、24b中的一个发生故障使得该阀将保持在如图5所示的去激励位置,则来自压力管线17的加压流体将不被允许经过该出故障的阀24a、24b。因此,从控制回路20a、20b经由对应的控制压力管线26a、26b被供给到选择阀21的液压致动器的控制压力将保持是低的;而来自另一个控制回路20a、20b的控制压力将变高,因为该控制回路的阀24a、24b、25a、25b被激励。因此,选择阀21的液压致动器将由于不同的控制压力而向一侧移动位置,使得仅来自功能齐全的控制回路20a、20b的加压流体将被供给到先导压力管线19并且风轮机1将能执行重新启动操作。类似地,假如二位二通阀25a、25b中的一个发生故障,该阀25a、25b将保持通向液箱管线18,相应地在该控制回路20a、20b中将不会积累压力。因此,控制回路20a、20b的阀24a、24b、25a、25b中的一个发生故障将不会阻止风轮机重新启动。
假如在风轮机1的正常操作期间其中一个控制回路20a、20b的阀24a、24b、25a、25b中的一个发生故障,则该控制回路20a、20b的控制压力管线26a、26b中的控制压力将下降,并且选择阀21的液压致动器的动作将确保阀21向一侧移动位置,使得仅来自功能齐全的控制回路20a、20b的加压流体将被供给到先导压力管线19,从而风轮机1将继续正常操作而不受阀24a、24b、25a、25b发生故障的影响。
假如控制回路20a、20b中的一个发生故障,来自功能齐全的控制回路20a、20b的高控制压力将在选择阀21中连接至来自发生故障的控制回路20a、20b的低控制压力,在选择阀21处两种控制压力混合。这能最终在控制压力管线26a、26b中产生均衡压力从而适当地防止选择阀21移动位置。鉴于此,节流孔22a、22b被设置在控制压力管线26a、26b之间而将控制回路20a、20b连接至选择阀21,使得从功能齐全的控制回路20a、20b通过选择阀21进入到发生故障的控制回路20a、20b的加压流体流将在进入对应的控制压力管线26a、26b之前经过节流孔22a、22b,从而遭受压降,该压降足以确保选择阀21的液压致动器之间的压差使得选择阀21适当地移动位置。
图6是根据本发明的实施方式的用于风轮机1的单个叶片5的液压式叶片变桨系统的主要部件的示意图,该液压式叶片变桨系统包括线性液压致动器15,该线性液压致动器15具有可移位地布置在缸28内的活塞27,该缸28由活塞27分成缸28的活塞杆室29或前室(包括活塞杆30的内室)以及底室31或后室(不包括活塞杆30的内室)。活塞杆30连接至(未示出)风轮机转子4的轮毂7,并且缸28连接至(未示出)叶片5,从而当压力下的流体被施加到活塞杆室29或被施加到底室31时实现叶片5的角位移。
加压流体从液压泵32向线性液压致动器15的流动由比例液压阀34控制。液压泵32可以被布置成用于整个系统,以向每个叶片5的液压式叶片变桨系统提供加压流体,或者多个液压泵可以被独立地布置成用于如图6所示的每个叶片以及用于中央系统。
比例液压阀34具有经由压力管线17连接至液压泵32的压力液口P和经由液箱管线18连接至低压液箱33的液箱口T。阀34中的一个工作液口A连接至线性液压致动器15的底室31,而另一个工作液口B连接至线性液压致动器15的活塞杆室29。
比例液压阀34由弹簧朝向中立中间位置偏压,在该中立中间位置中,液口被关闭并且没有流体流过阀。比例液压阀34可以借助于螺线管或单独控制的加压先导流体而沿一个方向移动,使得压力液口P朝向第一工作液口A逐渐打开,并且液箱口T朝向第二工作液口B逐渐打开;或者阀34可以沿相反方向移动,从而导致压力液口P朝向第二工作液口B逐渐打开并且液箱口T朝向第一工作液口A逐渐打开。因此,比例液压阀34的操作可以用来使得活塞27沿一个方向或另一方向有选择地移动,从而以可控且可变的变桨速度沿一个方向或另一个方向使叶片变桨。
在风轮机1的正常操作期间来自压力管线17的加压流体填充液压蓄能器35,假如通过降低先导压力管线19中的先导压力来从先导回路16启动紧急顺桨操作,来自液压蓄能器35的加压液压流体被供给到线性液压致动器15以便驱动叶片5的顺桨而不管由于泵32可能会不运转而导致的压力管线17中的可能压力不足。先导压力管线19中的先导压力的降低将关闭蓄能器阀36并且仅允许流体能够经由蓄能器止回阀37离开蓄能器35。紧急供应止回阀38在正常操作下由先导压力关闭并且在紧急顺桨操作期间被打开以使流体从蓄能器35流到缸28的底室31。类似地,紧急排放止回阀39将被打开以允许缸28的活塞杆室29中的液压流体能够直接排放到液箱33而绕过比例液压阀34。因此,液压蓄能器35中的加压流体将改变活塞27的位置并且经由活塞杆30将叶片5朝向顺桨位置转动。
对于本领域技术人员来说显然的是,图6所示的系统被示意地示出并且系统的多种变型是可能的,例如包括这样的装置,该装置控制流体从蓄能器35到缸28的底室31的流率以便控制叶片的顺桨的角速度。
图7所示的先导回路16与如图4和图5所示的系统的不同之处在于,三位四通方向控制阀以及包括节流孔22a、22b和止回阀23a、23b的两个流量控制装置被替换为两个滑阀40a、40b,每个滑阀40a、40b均用作选择器21。
在该实施方式中,第一控制回路20a和第二控制回路20b两者都连接至并联连接的第一滑阀40a和第二滑阀40b。该系统包括用于形成冗余的两个滑阀40a、40b,而在本发明的其他实施方式中,该系统可仅包括一个滑阀、包括三个滑阀、或甚至更多个滑阀。
为了进一步提高液压系统的可靠性,两个滑阀40a、40b中的每个阀均连接至其自身的单独的先导压力管线19,而在本发明的其他实施方式中,滑阀40a、40b能连接至同一先导压力管线19。
为了更进一步提高液压系统的可靠性,两个控制回路20a、20b中的每个均设置有压力计41以监控每个控制回路20a、20b的情况,假如其中一个控制回路20a、20b中的压力偏离预期压力太多,则很可能已经发生故障。但是由于系统的冗余,风轮机能用其余的控制回路20a、20b安全地继续操作,直到导致意外压力读数的问题被解决。

Claims (9)

1.一种先导回路(16),所述先导回路用于借助先导压力控制风轮机的紧急顺桨系统(19、35、36、37、38、39)的启用,其中,所述先导回路(16)包括:用于提供先导压力的至少两个并联的控制回路(20a、20b);以及用于将所述至少两个并联的控制回路(20a、20b)连接到所述紧急顺桨系统(19、35、36、37、38、39)的选择器(21),在所述至少两个并联的控制回路(20a、20b)中的一个控制回路发生故障的情况下,所述选择器(21)有选择地防止将所述先导压力提供给所述紧急顺桨系统(19、35、36、37、38、39)。
2.根据权利要求1所述的先导回路(16),其中,所述选择器(21)适于比较所述至少两个并联的控制回路(20a、20b)的先导压力,并禁用提供启用所述紧急顺桨系统(19、35、36、37、38、39)的先导压力的控制回路(20a、20b),而其余的至少一个控制回路提供不启用所述紧急顺桨系统(19、35、36、37、38、39)的先导压力。
3.根据权利要求1或2所述的先导回路(16),其中,所述控制回路(20a、20b)均包括至少两个阀(24a、24b、25a、25b),并且设计成使得所述控制回路(20a、20b)的一个阀(24a、24b、25a、25b)发生故障将导致所述控制回路(20a、20b)提供用于启用所述紧急顺桨系统(19、35、36、37、38、39)的先导压力。
4.根据权利要求1或2所述的先导回路(16),其中,启用所述紧急顺桨系统(19、35、36、37、38、39)的先导压力低于不启用所述紧急顺桨系统(19、35、36、37、38、39)的先导压力。
5.根据权利要求1或2所述的先导回路(16),其中,所述选择器(21)包括选择阀(21),所述选择阀(21)配备有由所述控制回路(20a、20b)提供的先导压力驱动的至少一个液压致动器。
6.根据权利要求1或2所述的先导回路(16),其中,所述选择器(21)是一个或更多个滑阀(40a、40b)。
7.根据权利要求1或2所述的先导回路(16),其中,所述选择器(21)是两个或更多个滑阀(40a、40b),并且所述滑阀(40a、40b)并联连接。
8.一种风轮机(1),所述风轮机(1)包括:具有至少两个叶片(5)的转子(4);以及用于控制所述叶片(5)的变桨角度的叶片变桨系统(6),所述叶片变桨系统(6)包括至少一个液压致动器(15)和紧急顺桨系统(19、35、36、37、38、39),所述紧急顺桨系统(19、35、36、37、38、39)在紧急停机的情况下借助所述至少一个液压致动器(15)将所述叶片(5)转动到顺桨位置,所述叶片变桨系统(6)还包括根据权利要求1至7中任一项所述的先导回路(16)。
9.根据权利要求8所述的风轮机(1),该风轮机(1)针对每个叶片包括具有至少一个液压致动器(15)的液压式叶片变桨驱动装置(8)和具有液压蓄能器(35)的紧急顺桨系统,所述液压蓄能器适于提供加压液压流体,所述加压液压流体用于驱动所述至少一个液压致动器(15)以将所述叶片(5)的变桨到紧急顺桨位置。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010041824B3 (de) * 2010-09-30 2012-03-08 Repower Systems Se Hydraulische Bremseinrichtung für eine Windenergieanlage
US8922039B2 (en) * 2011-01-24 2014-12-30 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine and a method for powering one or more hydraulic pitch actuators
CN110709601B (zh) * 2017-04-12 2022-05-27 西门子歌美飒可再生能源公司 安全停止组件
US10577080B2 (en) * 2017-08-23 2020-03-03 Hamilton Sundstrand Corporation Dual valve systems for actuator control
CN109931217B (zh) * 2017-12-15 2020-05-12 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机组停机控制方法及系统
WO2021224488A1 (en) * 2020-05-07 2021-11-11 Fritz Schur Energy A/S Hydraulic pitch drive system
CN111878306B (zh) * 2020-08-04 2021-11-26 上海电气风电集团股份有限公司 风电机液压变桨控制方法、装置及系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2071781A (en) * 1980-03-17 1981-09-23 United Technologies Corp Wind turbine blade pitch control system
US4352634A (en) * 1980-03-17 1982-10-05 United Technologies Corporation Wind turbine blade pitch control system
CN1035547A (zh) * 1988-02-29 1989-09-13 达亚能源有限公司 风力涡轮桨距控制毂
DE19948997A1 (de) * 1999-10-11 2001-04-19 Aerodyn Eng Gmbh Blatteinzelverstellung für Windenergieanlagen
CN201092931Y (zh) * 2007-06-04 2008-07-30 无锡宝南机器制造有限公司 风力发电机的独立液压变桨机构
EP1967739A2 (de) * 2007-03-09 2008-09-10 TLT-Turbo GmbH Vorrichtung zum hydraulischen Verstellen der Laufschaufeln eines Laufrades eines Axialventilators
CN101583793A (zh) * 2006-10-11 2009-11-18 歌美飒创新技术公司 风轮机叶片桨距系统
CN201347838Y (zh) * 2009-01-08 2009-11-18 新华威尔液压系统(上海)有限公司 一种用于风力发电机组的液压系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3009922A1 (de) 1980-03-14 1981-09-24 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München Regelungs- und steuerungsanlage zur verstellung der fluegel des windrads eines windkraftwerks
WO1994027052A1 (en) * 1993-05-07 1994-11-24 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Driving controller of hydraulic machine
DE19703846A1 (de) 1997-02-01 1998-08-06 Claas Ohg Elektrohydraulisches Lenksystem für Fahrzeuge
US7499742B2 (en) 2001-09-26 2009-03-03 Cvrx, Inc. Electrode structures and methods for their use in cardiovascular reflex control
DE20317749U1 (de) 2003-11-18 2005-03-24 Hawe Hydraulik Gmbh & Co Kg Elektrohydraulische Regenerativ-Steuervorrichtung
DE102006012008A1 (de) 2006-03-14 2007-09-20 Robert Bosch Gmbh Steuervorrichtung zur Rotorblattverstellung
US7602075B2 (en) * 2006-07-06 2009-10-13 Acciona Windpower, S.A. Systems, methods and apparatuses for a wind turbine controller
US20080087014A1 (en) * 2006-10-17 2008-04-17 Deere And Company Hydraulic circuit for a steer-by-wire steering system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2071781A (en) * 1980-03-17 1981-09-23 United Technologies Corp Wind turbine blade pitch control system
US4352634A (en) * 1980-03-17 1982-10-05 United Technologies Corporation Wind turbine blade pitch control system
CN1035547A (zh) * 1988-02-29 1989-09-13 达亚能源有限公司 风力涡轮桨距控制毂
DE19948997A1 (de) * 1999-10-11 2001-04-19 Aerodyn Eng Gmbh Blatteinzelverstellung für Windenergieanlagen
CN101583793A (zh) * 2006-10-11 2009-11-18 歌美飒创新技术公司 风轮机叶片桨距系统
EP1967739A2 (de) * 2007-03-09 2008-09-10 TLT-Turbo GmbH Vorrichtung zum hydraulischen Verstellen der Laufschaufeln eines Laufrades eines Axialventilators
CN201092931Y (zh) * 2007-06-04 2008-07-30 无锡宝南机器制造有限公司 风力发电机的独立液压变桨机构
CN201347838Y (zh) * 2009-01-08 2009-11-18 新华威尔液压系统(上海)有限公司 一种用于风力发电机组的液压系统

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Publication number Publication date
ES2584965T3 (es) 2016-09-30
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EP2458202A1 (en) 2012-05-30

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