CN103498758B - 液压偏航系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液压偏航系统，包括：液压泵，为所述液压偏航系统提供动力；第一组和第二组液压执行元件，每个液压执行元件均与驱动偏航轴承的齿轮连接；二位四通电磁阀，包括第一至第四接口，第一组液压执行元件并联于第一和第二接口之间，第二组液压执行元件并联于第三和第四接口之间；三位四通电液比例阀，与第一组液压执行元件并联并与液压泵连接，其中，第一组液压执行元件提供偏航转矩，二位四通电磁阀控制第二组液压执行元件的转向，以使第二组液压执行元件提供偏航转矩或制动转矩。该液压偏航系统具有软启动的特性，结构简单、偏航小齿轮载荷分布均匀，使偏航动作平稳进行。

Description

液压偏航系统
技术领域
本发明涉及风力发电机领域，更具体地讲，涉及一种用于风力发电机的液压偏航系统。
背景技术
对于风力发电机而言，只有当叶轮处于迎风状态，即，叶轮与风向垂直时，风力发电机才能正常发电。然而，自然风场的风力和风向随时会发生变化，因此，风力发电机也需要随之改变，才能正常工作。为此，风力发电机上需设置偏航系统，以使风机的叶轮始终处于迎风的姿态。一般来说，风力发电机通过驱动偏航轴承齿轮的转动而实现风力发电机的偏航控制。
专利文献CN103047082A公开了一种用于风力发电机组液压偏航系统及其调控方法。其通过设置多个提供正常转矩的偏航电机和相对偏航电机提供反向转矩的偏航液压马达，偏航电机和偏航液压马达分别通过减速机齿轮连接偏航轴承；在出现偏航工作时，偏航液压马达提供的反向转矩小于偏航电机的正常转矩，根据传感信号判断风机与风向的配合情况，当风机旋转到叶轮和风向垂直，叶轮处于迎风状态时，偏航电机与液压马达转矩大小达到平衡一致，则偏航工作结束，偏航刹车制动器与偏航刹车摩擦盘停止工作。通过减速机齿轮与偏航轴承外齿轮的齿轮啮合，达到整个偏航系统平衡。
专利文件CN101576053A公开了另外一种风力发电设备的液压偏航系统。该系统主要包括主副油路、偏航马达、偏航马达刹车和偏航刹车。偏航马达刹车连接在副油路上，偏航马达连接在主油路上，通过对偏航马达和偏航刹车的控制实现偏航。
在现有技术的偏航方案中，存在启动冲击大、偏航系统结构复杂、控制复杂等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单液压偏航系统。
本发明的另一目的在于提供一种启动冲击小的液压偏航系统。
本发明的另一目的在于提供一种载荷分布均匀的液压偏航系统。
为了实现上述目的，提供一种液压偏航系统，包括：液压泵，与液压源连接，为所述液压偏航系统提供动力；第一组液压执行元件和第二组液压执行元件，每组液压执行元件中的每个液压执行元件均与偏航轴承齿轮连接；二位四通电磁阀，包括位于一侧的第一接口和第二接口以及位于第二侧的第三接口和第四接口，第一组液压执行元件并联连接在第一接口和第二接口之间，第二组液压执行元件并联连接在第三接口和第四接口之间；三位四通电液比例阀，与第一组液压执行元件并联并与液压泵连接，用于控制第一组液压执行元件的运动方向，其中，其中，第一组液压执行元件提供偏航转矩，二位四通电磁阀控制第二组液压执行元件的转向，以使第二组液压执行元件提供偏航转矩或制动转矩。
第一组液压执行元件可包括至少一个液压执行元件。
第二组液压执行元件可包括至少一个液压执行元件。
所述液压偏航系统还可包括设置于液压泵和三位四通电液比例阀之间的溢流阀，以控制液压偏航系统的压力。
所述三位四通电液比例阀可包括中位，当三位四通电液比例阀处于中位时，所述液压偏航系统卸荷。
所述液压执行元件可以是液压马达，该液压马达通过小齿轮驱动偏航轴承齿轮。
所述的液压偏航系统还可包括连接各个液压马达和相应的小齿轮的减速器。
所述液压执行元件可以是液压缸。
所述液压缸可通过齿条机构或丝杠机构驱动偏航轴承齿轮。
所述液压缸可以是双作用式液压缸。
根据本发明的液压偏航系统，其具有软启动的特性，并且其结构简单、偏航小齿轮载荷分布均匀，使偏航工作能够平稳进行。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出根据本发明的实施例的液压偏航系统。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细说明本发明的实施例。
在下文中，将参照附图1详细描述根据本发明的实施例的液压偏航系统100。
如图1中所示，液压偏航系统100包括：液压泵10，与液压源连接，以为整个液压偏航系统中的各个液压执行元件提供动力；第一组液压马达40和第二组液压马达50；二位四通电磁阀60，包括位于一侧的第一接口1和第二接口2以及位于第二侧的第三接口3和第四接口4，第一组液压马达40并联连接在第一接口1和第二接口2之间，第二组液压马达50并联连接在第三接口3和第四接口4之间。第一组液压马达40包括第一液压马达41和第二液压马达42，而第二组液压马达50包括第三液压马达51和第四液压马达52。二位四通电磁阀60有两个工作位，即，正位和反位（或左位和右位）。当电磁阀60的工作位处于左位时，第二组液压马达50的转向可与第一组液压马达40的转向相反。在这种情况下，风力发电机的机组的位置被锁住，因此不偏航。当电磁阀60的工作位处于右位时，第一组液压马达40和第二组液压马达50朝相同方向旋转，风力发电机的机组偏航。
此外，液压偏航系统100还包括与第一组液压马达40并联的三位四通电液比例阀30。
三位四通电液比例阀30有三个工作位，包括正位、反位和卸荷位（或左位、右位和中位）。当三位四通电液比例阀30处于正位时，第一组液压马达40可正向旋转；当三位四通电液比例阀30处于反位时，第一组液压马达40可反向旋转；当三位四通电液比例阀30处于卸荷位时，由液压泵10供应的液压油直接返回液压源，由此液压偏航系统100卸荷。第一组液压马达40可根据风向选择旋转方向。
当实施偏航时，第一组液压马达40和第二组液压马达50均可用作偏航马达，以使风力发电机的偏航轴承齿轮朝着迎风方向旋转。为了减少偏航的旋转冲击并使偏航工作平缓进行，每个液压马达通过减速器和小齿轮与偏航轴承齿轮（例如，偏航轴承外齿轮）连接，以驱动偏航轴承外齿轮旋转。具体地，第一液压马达41通过第一减速器81和第一小齿轮71驱动偏航轴承外齿轮；第二液压马达42通过第二减速器82和第二小齿轮72驱动偏航轴承外齿轮。与第一组液压马达40类似，第二组液压马达50包括第三液压马达51和第四液压马达52，并且每个液压马达也通过减速器和小齿轮与偏航轴承齿轮（例如，偏航轴承外齿轮）连接。具体地，第三液压马达51通过第三减速器83和第三小齿轮73驱动偏航轴承外齿轮；第四液压马达52通过第四减速器84和第四小齿轮74驱动偏航轴承外齿轮。显然，本发明的实施例也适用于偏航轴承齿轮是内齿轮的情况。
第二组液压马达50还可用作偏航制动马达，用于施加与偏航马达的转矩相反的转矩，从而防止在风力大时对风力发电机造成的损坏。因此，在偏航制动过程中，二位四通电磁阀60的工位从右位换至左位，相应地，第二组液压马达50的旋转方向变成与第一组液压马达40的旋转方向相反。此外，根据风力的大小，可利用二位四通电磁阀60来控制第二组液压马达50的转速，以施加合适的反向转矩。
在三位四通电液比例阀30与液压泵10之间还安装有溢流阀20，以控制液压偏航系统中的压力。事实上，电磁阀60和电液比例阀30也可以控制相应的液压回路中压力。
当需要将风力发动机的叶轮朝着迎风位置偏航时，通过三位四通电液比例阀30确定第一组液压马达40的转向，并将二位四通电磁阀60的工位置于右位，以使第一组液压马达40和第二组液压马达50朝着相同的方向旋转，从而快速实现偏航。
在偏航制动过程中，通过二位四通电磁阀60（如图1中所示，使电磁阀60处于左位）控制第二组液压马达50的转向与第一组液压马达40的转向相反，从而第一组液压马达40提供偏航转矩，第二组液压马达50提供与偏航转矩反向的制动转矩，由此平稳地控制风力发动机的叶轮处于迎风方向。
通过上面的描述可以看出，根据本发明的实施例的液压偏航系统与电动偏航系统相比，省去了若干偏航电机，零部件数量少，结构简单。同时，由于根据本发明的实施例的液压偏航系统能够通过液压马达实现整个风机偏航系统的自锁，所以可以省去制动系统或采用较少的制动器。
而且，由于根据本发明的偏航系统采用液压马达来实现风力发电机的偏航，可以实现软启动，从而避免了偏航启动时的冲击对偏航轴承齿轮的损害。
另外，根据本发明的实施例的液压偏航系统，由于连接偏航液压马达的液压管路之间彼此连通且压力相同，因此，与偏航轴承齿轮啮合的偏航小齿轮的载荷分布均匀。在附图中虽然示出了第一组液压马达和第二组液压马达均包括两个液压马达，但是本发明不限于此，每组液压马达也可以是一个液压马达，或者是三个或更多个液压马达，液压马达的数量可根据偏航力矩的大小确定。
当每组液压马达的数量较多时，可采用较少级数的减速器或省略用于减速增扭的减速器。此外，当系统的转矩很大时，也应当相应地增加偏航马达、偏航制动马达、减速器和小齿轮的数目。
在上面的实施例中，以液压马达作为液压执行元件的示例来驱动偏航轴承齿轮，但是本发明不限于此，例如，还可采用液压缸来驱动偏航轴承齿轮。由于偏航轴承齿轮的运动形式为旋转运动，而液压缸的运动形式为直线运动，为此，需要在液压缸和偏航轴承齿轮之间设置能够将旋转运动转化为直线运动的传动结构，例如齿轮齿条机构、丝杠机构等，以能够驱动偏航轴承齿轮。优选地，液压缸采用双作用式液压缸。
当采用液压缸驱动偏航轴承齿轮时，液压系统的工作原理与图1中示出的实施例的工作原理类似，在此不再详细描述。
本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims (10)

1.一种液压偏航系统，其特征在于，包括：
液压泵，与液压源连接，为所述液压偏航系统提供动力；
第一组液压执行元件和第二组液压执行元件，每组液压执行元件中的每个液压执行元件均与偏航轴承齿轮连接；
二位四通电磁阀，包括位于一侧的第一接口和第二接口以及位于第二侧的第三接口和第四接口，第一组液压执行元件并联连接在第一接口和第二接口之间，第二组液压执行元件并联连接在第三接口和第四接口之间；
三位四通电液比例阀，与第一组液压执行元件并联并与液压泵连接，用于控制第一组液压执行元件的运动方向，
其中，第一组液压执行元件提供偏航转矩，二位四通电磁阀控制第二组液压执行元件的转向，以使第二组液压执行元件提供偏航转矩或制动转矩。
2.如权利要求1所述的液压偏航系统，其特征在于，
第一组液压执行元件包括至少一个液压执行元件。
3.如权利要求1所述的液压偏航系统，其特征在于，
第二组液压执行元件包括至少一个液压执行元件。
4.如权利要求1所述的液压偏航系统，其特征在于，所述液压偏航系统还包括设置于液压泵和三位四通电液比例阀之间的溢流阀，以控制液压偏航系统的压力。
5.如权利要求1所述的液压偏航系统，其特征在于，所述三位四通电液比例阀包括中位，当三位四通电液比例阀处于中位时，所述液压偏航系统卸荷。
6.如权利要求1所述的液压偏航系统，其特征在于，所述液压执行元件是液压马达，该液压马达通过小齿轮驱动偏航轴承齿轮。
7.如权利要求6所述的液压偏航系统，其特征在于，所述的液压偏航系统还包括连接各个液压马达和相应的小齿轮的减速器。
8.如权利要求1所述的液压偏航系统，其特征在于，所述液压执行元件是液压缸。
9.如权利要求9所述的液压偏航系统，其特征在于，所述液压缸通过齿条机构或丝杠机构驱动偏航轴承齿轮。
10.如权利要求9所述的液压偏航系统，其特征在于，所述液压缸是双作用式液压缸。
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