CN106641041A - 风力发电机组偏航制动锁定系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风力发电机组偏航制动锁定系统，该系统包括：锁定结构；液压油箱，所述液压油箱通过供油回路和回油回路与所述锁定结构连通；电比例溢流阀，所述电比例溢流阀设置在所述回油回路上；控制单元，所述控制单元控制所述供油回路和所述回油回路以向所述锁定结构供油或使所述锁定结构释放油，并且控制所述电比例溢流阀的溢流压力。根据本发明的实施例的偏航制动锁定系统，通过控制所述供油回路和回油回路以向锁定结构供油或使锁定结构释放油，并控制比例溢流阀的溢流压力，以实时调节系统内的偏航余压并实现零偏航余压解缆。

Description

风力发电机组偏航制动锁定系统

技术领域

本发明属于风力发电领域，更具体地讲，涉及一种风力发电机组偏航制动锁定系统。

背景技术

风力发电机组一般包括叶轮、轮毂、机舱、塔架和底座等部件。当需要使风力发电机组偏航时，例如，在风向发生改变时，需要对风力发电机组进行偏航调节，将风力发电机组的叶轮调整为迎风方向，以增大叶轮的扫风面积，从而使叶轮始终处于对风的状态，由此充分地利用风能。

当风向发生改变后，叶轮需要相应的转向对风，此时的偏航制动锁定系统需要给风力发电机组提供相应的阻尼力，以减小转向过程中产生的噪声，并保证系统高效、安全地运行。

现有的偏航制动系统，在叶轮转向对风时，偏航制动系统只能提供一个恒定的偏航余压，给风力发电机组的阻尼力为一恒定值。当需要调整偏航余压时，必须手动调整偏航制动系统的相关部件，且调整后偏航余压仍为固定值。

因此，现有技术中需要偏航制动时，需大量的人工操作，并且无法有效降低偏航转向过程中产生的噪声，无法提供实时可变的偏航余压，以满足不同工况对偏航余压的要求，并保证系统高效、安全地运行。

因此，需要一种减少甚至不需要人工操作、实时调节系统偏航余压并能够有效降低噪声、保证系统高效、安全地运行的风力发电机组偏航制动锁定系统。

发明内容

本发明的目的之一在于解决如上所述的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种新型的风力发电机组的偏航制动锁定系统，该系统可包括锁定结构；液压油箱，液压油箱通过供油回路和回油回路与锁定结构连通；电比例溢流阀，电比例溢流阀设置在回油回路上；控制单元，控制单元控制供油回路和回油回路以向锁定结构供油或使锁定结构释放油，并且控制电比例溢流阀的溢流压力。

可选地，控制单元可根据测量的系统噪声大小控制电比例溢流阀的溢流压力。

可选地，控制单元可根据预先存储的偏航余压变化数据控制电比例溢流阀的溢流压力。

可选地，偏航制动锁定系统还可包括液压泵、蓄能器和第一电磁换向阀，第一电磁换向阀为两位三通电磁换向阀，液压泵的入口连接到液压油箱，液压泵的出口连接到蓄能器；第一电磁换向阀的P口连接到液压泵的出口，第一电磁换向阀的A口与锁定结构连通。

可选地，偏航制动锁定系统还可包括节流阀和第二电磁换向阀，第二电磁换向阀可以是两位两通电磁换向阀，节流阀的入口可与蓄能器连接；节流阀的出口可连接到第二电磁换向阀的A口；第二电磁换向阀的B口连接到第一电磁换向阀的A口并与回油回路连通。

可选地，电比例溢流阀的入口可连接到第一电磁换向阀的T口，电比例溢流阀的出口和泄油口连接到液压油箱。

可选地，偏航制动锁定系统还可包括第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀，第一单向阀的进口可连接到液压泵，第一单向阀的出口连接到蓄能器；第二单向阀的进口可连接到蓄能器，第二单向阀的出口可连接到第一电磁换向发的P口；第三单向阀的进口可连接到电比例溢流阀的出口，第三单向阀的出口连接到液压油箱。

可选地，在偏航的过程中，控制单元可控制向第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和电比例溢流阀供电，使得第一电磁换向阀的T口与A口连通，第二电磁换向阀的A口和B口连通。

可选地，在偏航制动的过程中，控制单元可控制不向第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和电比例溢流阀供电，使得第一电磁换向阀的P口与A口连通。

可选地，在解缆过程中，控制单元可控制向第一电磁换向阀供电，而不向第二电磁换向阀和电比例溢流阀供电，使电比例溢流阀的溢流压力可以为零，并且可以使第一电磁换向阀的A口和T口连通。

可选地，锁定结构可包括液压油缸，液压油缸具有活塞和设置在活塞上的锁定销。

可选地，锁定结构可设置在偏航转轴或围绕在偏航转轴周围的固定部件上。

可选地，液压油缸可包括设置在活塞两侧的大腔和小腔，锁定销位于小腔内。

可选地，控制单元可控制供油回路向大腔供油，使得锁定销从液压油缸伸出。

可选地，控制单元可控制供油回路向大腔供油，并释放小腔内的油，使得锁定销从液压油缸伸出。

可选地，偏航制动锁定系统还可包括设置在供油回路和回油回路的公共油路上的过滤器。

根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统无需人工操作，并可对系统内的偏航余压进行调整，可满足不同工况下对不同偏航余压的要求，保证系统高效安全地运行。此外，该系统可控制锁定结构的伸缩，便于对风力发电机组的偏航进行控制，可提高系统操作可靠性和安全性。

根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统，通过控制供油回路和回油回路以向锁定结构供油或使锁定结构释放油，并控制比例溢流阀的溢流压力，以实时调节系统内的偏航余压并实现零偏航余压解缆。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明这些和/或其它方面及优点将会变得清楚，并且更易于理解，其中：

图1是根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统的锁定结构的示意图；

图2是根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统的控制框图；

图3A是示出根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统在偏航制动过程中的控制原理图；

图3B和图3C是示出根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统在偏航过程中的控制原理图；

图4是示出根据本发明的实施例的偏航余压变化的示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的实施例，在附图中相同的标号始终指示相同的部件。

图1是根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统的锁定结构的示意图。

根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统可包括锁定结构，该锁定结构用于制动和锁定风力发电机组。例如，在风力发电机组的偏航(例如，对风)期间，该锁定结构可以在液压系统的作用下降低风力发电机组的偏航转速(即，制动)，并在完成对风时，锁住风力发电机组(即，锁定)。

如图1所示，锁定结构101可包括液压油缸，液压油缸可具有活塞103和位于活塞103两侧的大腔S1和小腔S2以及连接到活塞103的锁定销102。可选地，当锁定结构101包括活塞杆时，活塞杆可直接用作锁定销，而无需另外提供锁定销。

根据本发明的实施例，锁定结构101可设置在风力发电机组的塔筒或机舱内的偏航转轴上或设置在围绕在偏航转轴周围的部件上。

优选的是，锁定结构101设置在相对固定的部件上。以锁定结构101设置在围绕在偏航转轴周围的固定部件上为例，在需要偏航制动时，可以向锁定结构101供油，使得锁定结构101与偏航转轴或偏航转轴上的部件接触，以通过摩擦的方式实现对风力发电机组的偏航制动和锁定。

此外，当风向改变需要使风力发电机组偏航时，可以释放锁定结构101内的油，从而使风力发电机组能够顺利偏航。

现有的风力发电机组偏航制动系统，在风力发电机组偏航制动时，偏航制动系统只能提供恒定的偏航余压，不能对偏航余压进行实时自动的调整，导致风力发电机组在偏航制动和锁定过程中产生的噪声比较大，并且无法满足不同工况下对于不同偏航余压的要求，整个系统的操作性能和安全性较低。此外，现有的偏航制动液压系统，当需要调整偏航余压时，必须采用手动的方式进行多次调整，人工操作非常复杂。偏航余压是指偏航过程中与锁定结构101连通的油路的油压。

为了应对风力发电机组的不同工况要求，并且降低偏航制动和锁定过程中的噪声，保证液压系统安全、高效的运行，需要实时地对系统内的偏航余压进行调整。下面将参照图2对此进行详细说明。

图2是根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统的控制框图。

如图2所示，根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统可包括：锁定结构101，具有活塞103和设置在活塞103上的锁定销102；液压油箱221，通过供油回路和回油回路与锁定结构101连通；电比例溢流阀211，设置在回油回路上；控制单元301，控制供油回路和回油回路以向锁定结构101供油或使锁定结构101释放油，并且控制电比例溢流阀211的溢流压力，以调节偏航余压。

控制单元301可包括控制器和/或各种控制阀门。

根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统可包括供油回路和回油回路以及用于驱动供油回路和回油回路的驱动部件。

例如，控制单元可通过控制供油回路向液压油缸供油以及控制回油回路释放液压油缸内的油来控制锁定销的伸缩，从而实现对风力发电机组的制动和锁定。

下面将参照图3A至图3C来说明本发明的偏航制动锁定系统的构成以及风力发电机组进行偏航制动和锁定的控制过程。

图3A至图3C是根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统的控制原理图。

如图3A至图3C所示，液压泵202的进口可连接到液压油箱221；液压泵202的出口可分别连接到溢流阀216的进口和第一单向阀204的进口，第一单向阀204可防止系统供油回路中的液压油回流到液压泵202中；溢流阀216的出口可连接到液压油箱221，溢流阀216可调节系统的最高工作压力；第一单向阀204的出口可连接到蓄能器206和第二单向阀222的入口；第二单向阀222的出口可连接到第一电磁换向阀210的P口，第二单向阀222可防止回油回路的油通过电磁换向阀210回流；第一电磁换向阀210的A口可连接到液压油缸。

第一电磁换向阀210的A口可经过过滤器212连接到锁定结构101，过滤器212用于对供应到锁定结构101中的液压油进行过滤，以滤除液压油中的杂质，从而提高锁定结构101的操作稳定性和安全性。

过滤器212的位置可根据需要进行调整。优选地，过滤器设置在供油回路和回油回路的公共油路上，以对整个系统内的液压油进行过滤。

液压油箱221、液压泵202(具有电机203)、第一单向阀204、蓄能器206、压力传感器207、第一电磁换向阀210和溢流阀216、第二单向阀222中的全部或部分可在控制单元301(例如，控制器213)的控制下驱动供油回路，从而通过供油回路向锁定结构101供油，使得锁定销102伸出，从而对风力发电机组进行制动和锁定。

根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统可包括电比例溢流阀211。控制器213可控制电比例溢流阀211的溢流压力来调节偏航余压。例如，控制器213可控制电比例溢流阀211得电或不得电来控制电比例溢流阀211的连通或断开，亦可调节电比例溢流阀211的电流大小来调节电比例溢流阀211的开关程度。例如，控制器213可根据预先存储的偏航余压变化数据来调节电比例溢流阀211的溢流压力，以调节偏航余压。

如图3A至图3C所示，电比例溢流阀211的进口可连接到第一电磁换向阀210的T口，电比例溢流阀211的出口可直接连接到液压油箱221，或经过第三单向阀215后连接到液压油箱221，电比例溢流阀211的泄油口可连接到液压油箱221。在工作过程中，有少量液压油通过泄油口流到液压油箱221。

下面将结合图3A至图3C和图4对本发明的整个控制原理进行详细说明。

如上所述，图3A至图3C中示出的液压泵202的进口可连接到液压油箱221、出口可连接到第一单向阀204的进口和溢流阀216的进口；第一单向阀204的出口可分别连接到节流阀208的入口、蓄能器206、压力传感器207以及第二单向阀222的入口；第二单向阀222的出口可连接到第一电磁换向阀210的P口；节流阀208的出口可连接到第二电磁换向阀209的A口；第二电磁换向阀209的B口可连接到第一电磁换向阀210的A口；第一电磁换向阀210的A口可经过过滤器212后连接到锁定结构101；第一电磁换向阀210的T口可连接到电比例溢流阀211的进口；电比例溢流阀211的出口可连接到第三单向阀215的入口；第三单向阀215的出口可连接到电比例溢流阀211的泄油口以及液压油箱221。第一电磁换向阀210的A口可通过第一截止阀214与第三单向阀215的入口连接。

系统工作时，电机203拖动液压泵202，液压泵202将液压油箱221内的液压油供应至第一单向阀204，从而给蓄能器206充油，压力传感器207可感测蓄能器206内的油压，当蓄能器206内的油压达到预定值时，压力传感器207可将此时感测的第一感测信号发送到控制器213，控制器213可基于第一感测信号控制电机203关闭。

当系统工作一段时间后，蓄能器206的油压会降低，当蓄能器206内的油压低于预定值时，压力传感器207可将此时感测的第二感测信号发送到控制器213，控制器213可基于第二感测信号控制电机203启动，直到蓄能器206内的油压达到预定值。

如图3A所示，当需要偏航制动时，控制器213控制不向第二电磁换向阀209、第一电磁换向阀210和电比例溢流阀211供电。在第一电磁换向阀210不得电的情况下，P口与A口连通。在第二电磁换向阀209不得电的情况下，第二电磁换向阀209断开。在电比例溢流阀211不得电的情况下，电比例溢流阀211的溢流压力可以为零。

因此，蓄能器206可将所充的油通过第一电磁换向阀210的P口、A口，并经过过滤器212后供油至锁定结构101，如图3A中的箭头所示的油的流向D1。通过向锁定结构101供油，实现制动和锁定。

图3B和3C均对应于偏航过程时的控制原理图。在图3B中示出了蓄能器206中的液压油的回流路径，在图3C中示出锁定结构中的液压油的回流路径，以便于更清楚地示出两个回油路径。

如图3B和3C所示，当风向发生改变需要使风力发电机组偏航时，控制器213可控制向第二电磁换向阀209、第一电磁换向阀210以及电比例溢流阀211供电。第一电磁换向阀210得电后，A口与T口连通。第二电磁换向阀209得电后，A口和B口连通。电比例溢流阀211得电后可在控制器213的控制下进一步实时调节溢流压力。

因此，蓄能器206的油流经节流阀208、第二电磁换向阀209的A和B口与锁定结构101连通。另外蓄能器206的油在流经节流阀208、第二电磁换向阀209的A和B口后，还可以流经第一电磁换向阀210的A口、T口、电比例溢流阀211、第三单向阀215后，最终流入液压油箱221，如图3B中的箭头所示的油的流向D2。在偏航过程中，蓄能器206经过节流阀208和第二电磁换向阀209后与锁定结构101连通，可以为系统提供适当的油，以便于对油路进行控制。

如图3C所示，锁定结构101内的油经过过滤器212、第一电磁换向阀210的A口和T口、电比例溢流阀211和第三单向阀215后流到液压油箱221，如图3C所示的油的流向D3。结果，锁定结构101中的油流回液压油箱221，从而顺利实现偏航。在偏航过程中，控制器213可根据需要(例如，根据预先存储的偏航余压变化数据)控制电比例溢流阀211的溢流压力，从而调节系统的偏航余压。因此，如图4所示，电比例溢流阀211输出的偏航余压与预先存储的偏航余压变化数据相对应，余压变化数据从P2变为P1。

另外，根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统还可包括分贝测试器，用于感测偏航过程中的系统噪声，控制器213也可根据偏航过程中系统噪声的大小控制电比例溢流阀211的溢流压力，调节偏航余压，降低系统噪声。

此外，当需要停机维修时，打开第一截止阀214和第二截止阀205，蓄能器206内的油通过第二截止阀205流到液压油箱221，锁定结构101内的油经过过滤器212、第一截止阀214和第三单向阀215后流回液压油箱221。

当风力发电机组需要解缆时，控制器213控制电源向第一电磁换向阀210供电，而不向第二电磁换向阀209以及电比例溢流阀211供电。此时，电比例溢流阀211的溢流压力为零，因此，锁定结构101内的液压油经过过滤器212、第一电磁换向阀210的A口和T口、电比例溢流阀211和第三单向阀215后流回液压油箱221，从而实现偏航零余压解缆。

根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统可通过控制单元控制电比例溢流阀来调节偏航余压，从而可降低偏航制动过程中系统产生的噪声，并提高系统的操作性能。

如上所述，虽然图3A至图3C示出的回油回路由电比例溢流阀和/电磁换向阀驱动，但本领域的技术人员知晓：可改变电比例溢流阀和/电磁换向阀的设置位置，以实现对回油回路的驱动。因此，本发明不限于此，只要电比例溢流阀设置在回油回路上，并可由控制单元或控制器控制以改变其溢流压力即可。

图3和图4仅仅示出了本发明的优选实施例，本领域的技术人员可根据本发明的教导，组合本发明的实施例，或对供油回路和回油回路进行显而易见的改进，从而通过控制器控制设置在回油回路上比例溢流阀，以对偏航余压进行调整。

根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统可减小人工操作，提高系统安全性，并可降低维护和维修成本。

根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统，可对系统内的偏航余压进行调整，降低系统噪声，并可满足不同工况下对不同偏航余压的要求。

根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统，可控制锁定结构的伸缩，提高系统操作可靠性和安全性。

根据本发明的实施例的风力发电机组偏航制动锁定系统，通过控制所述供油回路和回油回路以向锁定结构供油或使锁定结构释放油，并控制比例溢流阀的溢流压力，以实时调节系统内的偏航余压并可实现偏航零余压解缆。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内容易想到的改变或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种用于风力发电机组的偏航制动锁定系统，其特征在于，包括：

锁定结构(101)；

液压油箱(221)，所述液压油箱(221)通过供油回路和回油回路与所述锁定结构(101)连通；

电比例溢流阀(211)，所述电比例溢流阀(211)设置在所述回油回路上；

控制单元(301)，所述控制单元(301)控制所述供油回路和所述回油回路以向所述锁定结构(101)供油或使所述锁定结构(101)释放油，并且控制所述电比例溢流阀(211)的溢流压力。

2.根据权利要求1所述的偏航制动锁定系统，其特征在于，所述控制单元(301)根据测量的系统噪声大小控制所述电比例溢流阀(211)的溢流压力。

3.根据权利要求1所述的偏航制动锁定系统，其特征在于，所述控制单元(301)根据预先存储的偏航余压变化数据控制所述电比例溢流阀(211)的溢流压力。

4.根据权利要求1至3任一项所述的偏航制动锁定系统，其特征在于，所述偏航制动锁定系统还包括液压泵(202)、蓄能器(206)和第一电磁换向阀(210)，所述第一电磁换向阀(210)为两位三通电磁换向阀，

所述液压泵(202)的入口连接到所述液压油箱(221)，所述液压泵(202)的出口连接到所述蓄能器(206)；

所述第一电磁换向阀(210)的P口连接到所述液压泵(202)的出口，所述第一电磁换向阀(210)的A口与所述锁定结构(101)连通。

5.根据权利要求4所述的偏航制动锁定系统，其特征在于，所述偏航制动锁定系统还包括节流阀(208)和第二电磁换向阀(209)，所述第二电磁换向阀(209)为两位两通电磁换向阀，

所述节流阀(208)的入口连接到所述蓄能器(206)；

所述节流阀(208)的出口连接到所述第二电磁换向阀(209)的A口；

所述第二电磁换向阀(209)的B口连接到所述第一电磁换向阀(210)的A口并与所述回油回路连通。

6.根据权利要求5所述的偏航制动锁定系统，其特征在于，

所述电比例溢流阀(211)的入口连接到所述第一电磁换向阀(210)的T口，所述电比例溢流阀(211)的出口和泄油口连接到所述液压油箱(221)。

7.根据权利要求6所述的偏航制动锁定系统，其特征在于，所述偏航制动锁定系统还包括第一单向阀(204)、第二单向阀(222)、第三单向阀(215)，

所述第一单向阀(204)的进口连接到所述液压泵(202)的出口，所述第一单向阀(204)的出口连接到所述蓄能器(206)；

所述第二单向阀(222)的进口连接到所述蓄能器(206)，所述第二单向阀(222)的出口连接到第一电磁换向阀(210)的P口；

所述第三单向阀(215)的进口连接到所述电比例溢流阀(211)的出口，所述第三单向阀(215)的出口连接到液压油箱(221)。

8.根据权利要求5所述的偏航制动锁定系统，其特征在于，在偏航的过程中，所述控制单元(301)控制向所述第一电磁换向阀(210)、所述第二电磁换向阀(209)和所述电比例溢流阀(211)供电，使得所述第一电磁换向阀(210)的T口与A口连通，所述第二电磁换向阀(209)的A口和B口连通。

9.根据权利要求5所述的偏航制动锁定系统，其特征在于，在偏航制动的过程中，所述控制单元(301)控制不向所述第一电磁换向阀(210)、所述第二电磁换向阀(209)和所述电比例溢流阀(211)供电，使得所述第一电磁换向阀(210)的P口与A口连通。

10.根据权利要求5所述的偏航制动锁定系统，其特征在于，在解缆过程中，所述控制单元(301)控制向所述第一电磁换向阀(210)供电，而不向所述第二电磁换向阀(209)和所述电比例溢流阀(211)供电，使所述电比例溢流阀(211)的溢流压力为零，并且使所述第一电磁换向阀(210)的A口和T口连通。

11.根据权利要求1所述的偏航制动锁定系统，所述锁定结构(101)包括液压油缸，所述液压油缸具有活塞(103)和设置在所述活塞(103)上的锁定销(102)。

12.根据权利要求1所述的偏航制动锁定系统，其特征在于，所述锁定结构(101)设置在偏航转轴或围绕在偏航转轴周围的固定部件上。

13.根据权利要求11所述的偏航制动锁定系统，其特征在于，所述液压油缸包括设置在所述活塞(103)两侧的大腔(S1)和小腔(S2)，所述锁定销(102)位于所述小腔(S2)内。

14.根据权利要求13所述的偏航制动锁定系统，其特征在于，所述控制单元(301)控制所述供油回路向所述大腔(S1)供油，使得所述锁定销(102)从所述液压油缸伸出。

15.根据权利要求14所述的偏航制动锁定系统，其特征在于，所述控制单元(301)控制所述供油回路向所述大腔(S1)供油，并释放所述小腔(S2)内的油，使得所述锁定销(102)从所述液压油缸伸出。

16.根据权利要求1所述的偏航制动锁定系统，其特征在于，还包括设置在所述供油回路和所述回油回路的公共油路上的过滤器(212)。