CN109027063A - 风力发电机组的变压力偏航制动液压系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组的变压力偏航制动液压系统及其控制方法，包括系统油源、两位三通电磁换向阀、第一蓄能器、变压力油源回路及偏航制动器；偏航制动器的油缸通过两个开启方向相反的单向阀与两位三通电磁换向阀的第二油口连通，两位三通电磁换向阀的第一油口分别连接系统油源和第一蓄能器，两位三通电磁换向阀的第三油口连接有变压力油源回路；变压力油源回路包括并联的两个两位两通电磁开关阀及与该两个两位两通电磁开关阀连接的第二蓄能器。本发明可以根据外部载荷自动寻优选择合适的偏航制动压力，保证驱动能力不降低的情况下，保证偏航过程的平稳性，消除偏航过程中由于外部载荷大小变化和方向切换而导致的偏航驱动受到撞击载荷的可能性。

Description

风力发电机组的变压力偏航制动液压系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及风力发电机组偏航控制的技术领域，尤其是指一种风力发电机组的变压力偏航制动液压系统及其控制方法。

背景技术

为保证机组风轮在发电时准确对风，以及其他工况下的载荷控制，风力发电机组多采用主动式偏航对风。按偏航驱动方式可分为电机驱动和液压驱动。偏航系统主要包括偏航驱动(含偏航电机或液压马达，以及减速机)、偏航制动器、偏航制动盘、偏航轴承、偏航制动液压系统、偏航电气控制系统等部件组成。偏航指令发出时，偏航系统驱动机舱旋转对风。

现有主动式偏航驱动方式采用偏航制动器实现机组偏航时的阻尼加载。不偏航时，偏航制动器通过偏航制动液压系统处于全压制动状态。偏航时，偏航制动器上的制动压力减小到背压阀设定的固定压力值，进行阻尼偏航，以便用于风机调整对风方向。解缆时，偏航制动器完全卸压，以实现快速偏航解缆。

目前的主动式阻尼偏航方式，因偏航制动液压系统的背压阀设定压力为固定值，因此偏航过程中偏航制动器的制动力也为固定值。此方式在风速较小时会增加偏航制动器的磨损并产生较大的功率浪费，在风速较大时偏航载荷也大时会减小偏航系统的有效驱动能力。

同时，由于风向和风速的实时变化，需持续偏航以使风轮始终正向对风，以增大风能的利用率。但由于风速风向仪的检测精度的误差，不能快速精确检测实时风向，此时的固定压力阻尼偏航会增加机组偏航对风的难度和响应速度。这不但降低了风能最大利用率，同时使得风力发电机组桨叶运行时受力不均，导致机组振动与风轮叶片疲劳。

因此，急需解决目前主动偏航时的阻尼优化问题。即在偏航时，可以根据外部载荷自动寻优选择合适的偏航制动压力，保证驱动能力不降低的情况下，同时保证偏航过程的平稳性，消除偏航过程中由于外部载荷大小变化和方向切换而导致的偏航驱动受到撞击载荷的可能性。同时偏航过程中自适应外部载荷的变阻尼控制，可降低偏航系统零部件疲劳受载，延长零部件使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种风力发电机组的变压力偏航制动液压系统及其控制方法，可以根据外部载荷自动寻优选择合适的偏航制动压力，保证驱动能力不降低的情况下，保证偏航过程的平稳性，消除偏航过程中由于外部载荷大小变化和方向切换而导致的偏航驱动受到撞击载荷的可能性。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案如下：

一种风力发电机组的变压力偏航制动液压系统，包括有系统油源、两位三通电磁换向阀、第一蓄能器、变压力油源回路及偏航制动器；所述偏航制动器的油缸通过两个开启方向相反的单向阀与两位三通电磁换向阀的第二油口连通，所述两位三通电磁换向阀的第一油口分别连接系统油源和第一蓄能器，所述第一蓄能器配置有用于卸除第一蓄能器压力的第一手动截止阀及用于实时监测第一蓄能器压力的第一压力传感器和第一测压接头，所述两位三通电磁换向阀的第三油口连接有变压力油源回路；所述变压力油源回路包括并联的两个两位两通电磁开关阀，分别为进油两位两通电磁开关阀和泄油两位两通电磁开关阀，以及与该两个两位两通电磁开关阀连接的第二蓄能器；所述进油两位两通电磁开关阀和泄油两位两通电磁开关阀与两位三通电磁换向阀之间分别安装有一个节流阀，所述第二蓄能器配置有用于卸除第二蓄能器压力的第二手动截止阀及用于实时监测第二蓄能器压力的第二压力传感器和第二测压接头。

所述两位三通电磁换向阀、进油两位两通电磁开关阀和泄油两位两通电磁开关阀均为座阀式电磁换向阀。

一种风力发电机组的变压力偏航制动液压系统的控制方法，该方法是基于载荷自适应调整偏航制动器的制动压力，主要实现偏航全制动、偏航半制动和偏航解缆这三种状态下偏航制动器的压力控制，具体如下：

偏航全制动时，两位三通电磁换向阀左位工作，系统油源通过单向阀进入偏航制动器，此时偏航制动器与制动盘的摩擦力即为设计的最大偏航制动力，实现机组的可靠制动；

偏航半制动时，两位三通电磁换向阀得电切换到右位工作，此时偏航制动器的进油压力通过变压力油源回路控制，当机组需要增大偏航阻尼时，必须增大偏航制动器的进油压力，此时，开启进油两位两通电磁开关阀，以增大偏航制动器的进油压力；当机组需要减小偏航阻尼时，必须减小偏航制动器的进油压力，此时，开启泄油两位两通电磁开关阀进行泄压；

偏航解缆时，两位三通电磁换向阀得电切换到右位工作，进油两位两通电磁开关阀失电关闭，泄油两位两通电磁开关阀得电开启，第二蓄能器和偏航制动器泄油至油箱，保证偏航制动器压力降至最低，以实现机组的快速偏航解缆。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、可以根据外部载荷自动寻优选择合适的偏航制动压力，保证驱动能力不降低的情况下，保证偏航过程的平稳性，消除偏航过程中由于外部载荷大小变化和方向切换而导致的偏航驱动受到撞击载荷的可能性。

2、实现了偏航过程中自适应外部载荷的变阻尼控制，可降低偏航系统零部件疲劳受载，延长零部件使用寿命。

3、变压力偏航制动液压系统采用标准的座阀式电磁换向阀和蓄能器组成，通过压力传感器实时检测偏航制动压力，响应快速，可靠性高；且座阀式电磁换向阀比常规的电比例换向阀泄漏量小，密封性好，成本低，对液压油的污染敏感性低，总体可靠性高。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1所示，本实施例所提供的风力发电机组的变压力偏航制动液压系统，包括有系统油源P、两位三通电磁换向阀7(具体为座阀式电磁换向阀)、第一蓄能器11、变压力油源回路及偏航制动器13；所述偏航制动器13的油缸通过两个开启方向相反的单向阀8、9与两位三通电磁换向阀7的第二油口连通，所述两位三通电磁换向阀7的第一油口分别连接系统油源P和第一蓄能器11，所述第一蓄能器11配置有用于卸除第一蓄能器压力11的第一手动截止阀1及用于实时监测第一蓄能器11压力的第一压力传感器10和第一测压接头12，所述两位三通电磁换向阀7的第三油口连接有变压力油源回路；其中，所述变压力油源回路包括并联的两个两位两通电磁开关阀(具体为座阀式电磁换向阀)，分别为进油两位两通电磁开关阀2和泄油两位两通电磁开关阀3，以及与该两个两位两通电磁开关阀连接的第二蓄能器15；所述进油两位两通电磁开关阀2与两位三通电磁换向阀7之间安装有一个节流阀5，所述泄油两位两通电磁开关阀3与两位三通电磁换向阀7之间安装有一个节流阀6，所述第二蓄能器15配置有用于卸除第二蓄能器15压力的第二手动截止阀4及用于实时监测第二蓄能器15压力的第二压力传感器14和第二测压接头16。

下面为本实施例上述变压力偏航制动液压系统的控制方法，该方法是基于载荷自适应调整偏航制动器的制动压力，主要实现偏航全制动、偏航半制动和偏航解缆这三种状态下偏航制动器的压力控制，具体如下：

偏航全制动时，两位三通电磁换向阀7左位工作，系统油源P通过单向阀8进入偏航制动器13，此时偏航制动器13与制动盘的摩擦力即为设计的最大偏航制动力，实现机组的可靠制动。

偏航半制动时，两位三通电磁换向阀7得电切换到右位工作，此时偏航制动器13的进油压力通过变压力油源回路控制，当机组需要增大偏航阻尼时，必须增大偏航制动器13的进油压力，此时，开启进油两位两通电磁开关阀2，以增大偏航制动器13的进油压力；当机组需要减小偏航阻尼时，必须减小偏航制动器13的进油压力，此时，开启泄油两位两通电磁开关阀3进行泄压。

偏航解缆时，两位三通电磁换向阀7得电切换到右位工作，进油两位两通电磁开关阀2失电关闭，泄油两位两通电磁开关阀3得电开启，第二蓄能器15和偏航制动器13泄油至油箱，保证偏航制动器压力降至最低，以实现机组的快速偏航解缆。

以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种风力发电机组的变压力偏航制动液压系统，其特征在于：包括有系统油源、两位三通电磁换向阀、第一蓄能器、变压力油源回路及偏航制动器；所述偏航制动器的油缸通过两个开启方向相反的单向阀与两位三通电磁换向阀的第二油口连通，所述两位三通电磁换向阀的第一油口分别连接系统油源和第一蓄能器，所述第一蓄能器配置有用于卸除第一蓄能器压力的第一手动截止阀及用于实时监测第一蓄能器压力的第一压力传感器和第一测压接头，所述两位三通电磁换向阀的第三油口连接有变压力油源回路；所述变压力油源回路包括并联的两个两位两通电磁开关阀，分别为进油两位两通电磁开关阀和泄油两位两通电磁开关阀，以及与该两个两位两通电磁开关阀连接的第二蓄能器；所述进油两位两通电磁开关阀和泄油两位两通电磁开关阀与两位三通电磁换向阀之间分别安装有一个节流阀，所述第二蓄能器配置有用于卸除第二蓄能器压力的第二手动截止阀及用于实时监测第二蓄能器压力的第二压力传感器和第二测压接头。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组的变压力偏航制动液压系统，其特征在于：所述两位三通电磁换向阀、进油两位两通电磁开关阀和泄油两位两通电磁开关阀均为座阀式电磁换向阀。

3.一种权利要求1所述风力发电机组的变压力偏航制动液压系统的控制方法，其特征在于：该方法是基于载荷自适应调整偏航制动器的制动压力，主要实现偏航全制动、偏航半制动和偏航解缆这三种状态下偏航制动器的压力控制，具体如下：

偏航全制动时，两位三通电磁换向阀左位工作，系统油源通过单向阀进入偏航制动器，此时偏航制动器与制动盘的摩擦力即为设计的最大偏航制动力，实现机组的可靠制动；

偏航半制动时，两位三通电磁换向阀得电切换到右位工作，此时偏航制动器的进油压力通过变压力油源回路控制，当机组需要增大偏航阻尼时，必须增大偏航制动器的进油压力，此时，开启进油两位两通电磁开关阀，以增大偏航制动器的进油压力；当机组需要减小偏航阻尼时，必须减小偏航制动器的进油压力，此时，开启泄油两位两通电磁开关阀进行泄压；

偏航解缆时，两位三通电磁换向阀得电切换到右位工作，进油两位两通电磁开关阀失电关闭，泄油两位两通电磁开关阀得电开启，第二蓄能器和偏航制动器泄油至油箱，保证偏航制动器压力降至最低，以实现机组的快速偏航解缆。