CN102913389A - 一种风电机组用常闭电磁铁减压控制偏航制动系统 - Google Patents

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Abstract

一种风电机组用常闭电磁铁减压控制偏航制动系统，由制动缸缸体1，柱塞2，制动弹簧3，螺栓4，弹簧座5，两位三通电磁阀6，泄压油箱7，单向阀8，电磁铁9和增压缸筒10组合而成。制动弹簧3装在柱塞2的上平面与缸体1顶部的内部空间；主机运行时，电磁阀6失电，柱塞2与制动缸缸体1之间的下部容腔与泄压油箱7连接；增压缸筒10与两位三通电磁阀6的另一个接口连接并关闭。对机舱的制动力由制动弹簧3提供；当风向发生了变化，需要偏航对准风向，电磁阀6得电换向，电磁铁9得电下压作用产生的压力作用在柱塞2的下部环形面积上，抵消了部分制动弹簧3的弹簧力，余下的弹簧力在机舱偏航时对机舱提供稳定的阻尼，确保机舱稳定回转。

Description

一种风电机组用常闭电磁铁减压控制偏航制动系统
一、技术领域：
本发明涉及一种风力发电机组用常闭式电磁铁减压控制偏航制动系统。这种常闭式电磁铁减压偏航制动系统尤其适应于中大型变桨距风力发电机组，也适应于其它类型的风力发电机组和机械设备。 
二、背景技术：
人类为了改变能源结构，尽快地采用清洁能源服务人类，风力发电技术正在迅速的发展。随着这一技术的发展，为了提高风力发电机组的发电效率，液压传动与控制系统在叶轮偏航的控制中得到了广泛的应用。 
在现有的叶轮偏航控制中，主要是要保证在风力发电机工作时对机舱的稳定制动，和当叶轮偏航运动时对机舱旋转的稳定阻尼力，确保机舱的平定转动。为了达到这一功能，人们采用了液压制动器来满足其使用要求。在现有技术的这类液压制动系统中，大都采用了开式制动器：即制动器是常开的，只有当液压系统给其柱塞的上腔供给高压油时，制动缸的柱塞在液压油的作用下，下移压紧制动片，制动固定了机舱，叶轮对准风向旋转，带动发电机发出电力；当风向发生了变化，需要叶轮偏航对准风向时，液压系统只能给制动缸的上腔供给低压油，使得机舱在一定的摩檫阻尼的作用下由偏航机构带动平稳地转到指定的位置。这种开式制动器系统要求液压控制系统在风电机组运行时长期动态保压运行，使得液压泵站的温度很高。在实际使用中经常发生泄漏，这种状态的直接后果就是：系统保压时间缩短---电机油泵频繁启动---电机油泵作功再转换成热能加热液压泵站；在系统被不断加热和电机油泵不断地启动中油液的粘度降低---系统的密封性能进一步降低；密封件加速老化和破坏，加上集成块与电磁阀和各外接接头的材料差异造成的不同的热膨胀使其原有的密封破坏，外泄增加。使得风场维护人员经常要停机检修和对其进行更换，严重地影响到了风场的发电效率。 
三、  发明内容：
本发明的目的就是要研发出一种成本接近、简单可靠的、即能有效地保障在风力发电机组发电运转时对机舱的稳定制动，又能在机舱偏航时对机舱提供稳定的阻尼，确保机舱稳定回转的常闭式电磁铁减压控制的偏航制动系统。 
本发明的解决方法是：本制动系统由制动缸缸体1,柱塞2，制动弹簧3，螺栓4，弹簧座5，两位三通电磁阀6，泄压油箱7，单向阀8，电磁铁9和增压缸筒10等组合而成。其特征是：制动弹簧3装在柱塞2的上平面与缸体1顶部的内部空间，上部由螺栓4通过弹簧座5轴向定位和调节预压量；电磁铁9的衔铁加长，并精加工成与增压缸筒10上部的导向支撑孔配合的增压柱塞，以衔铁定位安装在增压缸筒10的上平面上；在两位三通电磁阀6的失电位，柱塞2与制动缸缸体1之间的下部容腔通过两位三通电磁阀6与泄压油箱7连接；在两位三通电磁阀6的得电位，柱塞2与制动缸缸体1之间的下部容腔通过两位三通电磁阀6与增压缸筒 10连接。其工作原理与过程是：在风电机组运行发电时，对机舱的稳定制动力由制动弹簧3提供；在此种工况下，柱塞2与制动缸缸体1的下部容腔通过两位三通电磁阀6的失电位与泄压油箱7连接，柱塞2与制动缸缸体1的下部容腔无压力。当风向发生了变化，需要偏航对准风向，稍先于偏航电机启动，两位三通电磁阀6得电换向，连通了柱塞2与制动缸缸体1的下部容腔与增压缸筒10；继而电磁铁9得电，推动其衔铁下移产生的压力直接传递到了柱塞2与制动缸缸体1的下部容腔内，作用在柱塞2的下部环形面积上，抵消了部分制动弹簧3的弹簧力，余下的弹簧力在机舱偏航时对机舱提供稳定的阻尼，随之偏航电机启动带动机舱稳定回转。偏航结束，两位三通电磁阀6失电，切断了柱塞2与制动缸缸体1的下部容腔与增压缸筒10的连接，柱塞2与制动缸缸体1的下部容腔的压力释放；电磁铁9同时失电，在其自带的回位弹簧作用下向上回位，在工作过程中损耗的油脂，在电磁铁9回位的过程中会通过单向阀8从泄压邮箱7内吸取；此时，完全由制动弹簧3对机舱稳定制动。电磁铁9的工作行程会自动调节。因为偏航制动器的柱塞2在制动和偏航运动两种工况下移动量很小，并不需要多少流量，而只需要通过压力的增减即可满足使用要求。当使用较长的时间后，泄压邮箱7内的流体出现少量损失，可在例行检修时，通过人工补充；还可设置报警开关，以便于维护人员及时充液。 
制动弹簧3可以是圆柱弹簧、碟簧和锥簧等结构形式。电磁铁9可以安装在增压缸10的下部和侧面。 
本发明改变现有的常开式高压制动系统为常闭式电磁铁控制制动系统，它减少了能量消耗，没有温升，避免了可能因温升带来的泄漏。它比原有技术更加节能和可靠。更能确证风力发电机组的正常运转和发电效率及主机的工作环境不被油污污染。若在柱塞2与制动缸缸体1的下部容腔与增压缸筒10和泄压油箱7内灌注粘度较高的流体，则更加可靠。 
四、  附图说明：
附图1是本发明的结构原理图。 
五、  具体实施方式：
本发明的具体实施方式是：在风力发电机组正常发电运行时，柱塞2与制动缸缸体1的下部容腔通过两位三通电磁阀6的失电位与泄压油箱7连接，柱塞2与制动缸缸体1的下部容腔无压力，由制动弹簧3对机舱稳定制动。当风向发生了变化，需要偏航对准风向，稍先于偏航电机启动，两位三通电磁阀6得电换向，继而电磁铁9得电，通过电磁铁9衔铁下移产生的压力直接传递到了柱塞2与制动缸缸体1的下部容腔内，作用在柱塞2的下部环形面积上，抵消了部分制动弹簧3的弹簧力，余下的弹簧力在机舱偏航时对机舱提供稳定的阻尼，确保机舱稳定回转。偏航结束，两位三通电磁阀6失电，切断了柱塞2与制动缸缸体1的下部容腔与增压缸筒10的连接，柱塞2与制动缸缸体1的下部容腔的压力释放；电磁铁9同时失电，在其自带的回位弹簧作用下向上回位，在电磁铁9回位过程中会通过单向阀8从泄压邮箱7内吸取损耗的油脂，为下一次工作做好准备；此时，又回到完全由制动弹簧3提供的制动力对机舱稳定制动工况。 

Claims (7)

1.一种风电机组用常闭电磁铁减压控制偏航制动系统，由制动缸缸体（1）,柱塞（2），制动弹簧（3），螺栓（4），弹簧座（5），两位三通电磁阀（6），泄压油箱（7），单向阀（8），电磁铁（9）和增压缸筒（10）等组合而成；其特征是：制动弹簧（3）装在柱塞（2）的上平面与缸体（1）顶部的内部空间，上部由螺栓（4）通过弹簧座（5）轴向定位和调节预压量；电磁铁（9）的衔铁加长，并精加工成与增压缸筒（10）上部的导向支撑孔配合的增压柱塞，以衔铁定位安装在增压缸筒（10）的上平面上；在两位三通电磁阀（6）的失电位，柱塞（2）与制动缸缸体（1）之间的下部容腔通过两位三通电磁阀（6）与泄压油箱（7）连接；在两位三通电磁阀（6）的得电位，柱塞（2）与制动缸缸体（1）之间的下部容腔通过两位三通电磁阀（6）与增压缸筒（10）连接；其工作原理与过程是：在风电机组运行发电时，对机舱的稳定制动力由制动弹簧（3）提供；在此种工况下，柱塞（2）与制动缸缸体（1）的下部容腔通过两位三通电磁阀（6）的失电位与泄压油箱（7）连接，柱塞（2）与制动缸缸体(1)的下部容腔无压力,完全由制动弹簧(3)提供的制动力对机舱稳定制动；当风向发生了变化，需要偏航对准风向，稍先于偏航电机启动，两位三通电磁阀（6）得电换向，连通了柱塞（2）与制动缸缸体（1）的下部容腔与增压缸筒（10）；继而电磁铁（9）得电，推动其衔铁下移产生的压力直接传递到了柱塞（2）与制动缸缸体（1）的下部容腔内，作用在柱塞(2)的下部环形面积上，抵消了部分制动弹簧(3)的弹簧力，余下的弹簧力在机舱偏航时对机舱提供稳定的阻尼，确保机舱稳定回转；偏航结束，两位三通电磁阀（6）失电，切断了柱塞（2）与制动缸缸体（1）的下部容腔与增压缸筒（10）的连接，柱塞（2）与制动缸缸体（1）的下部容腔的压力释放，电磁铁（9）同时失电，继而完全由制动弹簧（3）提供的制动力对机舱稳定制动。
2.根据权利要求1所述的一种风电机组用常闭电磁铁减压控制偏航制动系统，其特征在于：制动弹簧（3）是碟簧。
3.根据权利要求1所述的一种风电机组用常闭电磁铁减压控制偏航制动系统，其特征在于：制动弹簧（3）是圆柱簧。
4.根据权利要求1所述的一种风电机组用常闭电磁铁减压控制偏航制动系统，其特征在于：制动弹簧（3）是锥簧。
5.根据权利要求1所述的一种风电机组用常闭电磁铁减压控制偏航制动系统，其特征在于：对泄压邮箱（7）设置液位报警开关。
6.根据权利要求1所述的一种风电机组用常闭电磁铁减压控制偏航制动系统，其特征在于：电磁铁（9）以衔铁定位安装在增压缸筒（10）的下平面上。
7.根据权利要求1所述的一种风电机组用常闭电磁铁减压控制偏航制动系统，其特征在于：电磁铁（9）以衔铁定位安装在增压缸筒（10）的侧面上。
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