CN110005648A - 一种基于潮流能发电机组的稳压液压回路 - Google Patents

一种基于潮流能发电机组的稳压液压回路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于潮流能发电机组的稳压液压回路。电机和变量液压泵连接，电机驱动变量液压泵工作，变量液压泵的输入端连接到油箱；换向系统中，变量液压泵接三位四通电磁阀，三位四通电磁阀经第一单向阀接油箱；执行系统中，第一液压缸和第二液压缸连接到潮流能发电机组，带动潮流能发电机组的上升和下降；交接调节系统连接在执行系统和三位四通电磁阀之间，交接调节系统和换向系统配合工作控制执行系统的动作和液压稳压。本发明在机组需要下降时通过调节平衡阀的阀芯面积和减压阀的设定压力来实现对机组下降速度的控制，可以避免对整体结构的冲击，从而增加了机构的可靠性。

Description

一种基于潮流能发电机组的稳压液压回路
技术领域
本发明设计是水平轴潮流能发电机组必备液压回路，尤其适用于大于等于2.5MW的潮流能发电机组。
背景技术
近年来，各国逐渐意识到海洋潮流能产业发展的巨大潜力，我国当前也是在大力发展潮流能产业，一是由于我国海岸线长达18000km，在海湾湾口、岛屿之间的水道存在着强潮流运动，具有广阔的潮流能开发前景；二是因为潮流能的发展更加环保、性价比更高，它可以减少能源的消耗，不产生噪声污染和视觉污染，潮汐的获得更加便捷等等。英国、挪威以及美国等国家在潮流能发电的发展中已经走在世界前列，2003年英国MCT(MarineCurrent Turbine)公司于Bristol海峡成功安装了300KW“Sea-flow”水平轴潮流能发电装置SEAGEN；2009年挪威HSAS(Hammerfest Strom AS)公司研制了“Blue Concept”三叶片水平轴潮流能发电机组并已经并网发电。各国家进入了更大规模的潮流能发电装置。
当前的潮流能发电机组主要是水轮机类型，分为垂直轴和水平轴两种，但是不论哪一种类型都需要有提升装置以便将机组抬离海面进行维护检修。
由于液压的大功率密度和高可靠性，当前的潮流能机组多采用液压的提升装置，但是现有用于提升机组的的液压回路仍然采用液压锁和节流阀配合来实现液压缸的保压和液压缸的速度控制，这样的结构虽然简单但是会因为液压回路的泄露使得保压失效，同时节流阀调速使得系统的效率较低液压油的发热量大，同时将速度控制依靠与一个节流阀使得系统的可靠性降低，在机组下降的时候简单的依靠一个节流阀大大降低了系统的可靠性。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，解决潮流能发电机组组的稳定提升，压力保持和可控下降问题，本发明提供了一种基于潮流能发电机组的稳压液压回路，该结构不仅达到了传统的稳压保压的功能，又能实现了机组下降的可调性，还能增加系统的可靠性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明包括供油系统、换向系统、执行系统和交接调节系统；所述的供油系统包括电机、油箱和变量液压泵；电机和变量液压泵连接，电机驱动变量液压泵工作，变量液压泵的输入端连接到油箱；所述的换向系统包括三位四通电磁阀和第一单向阀；变量液压泵的输出端连接到三位四通电磁阀的P口，三位四通电磁阀的T口经第一单向阀连接回到油箱；所述的执行系统包括第一液压缸和第二液压缸；第一液压缸和第二液压缸连接到潮流能发电机组，带动潮流能发电机组的上升和下降；所述的交接调节系统连接在执行系统和三位四通电磁阀之间，交接调节系统和换向系统配合工作控制执行系统的动作和液压稳压。
所述的交接调节系统包括两组交接控制组，第一组交接控制组包括第一液压先导单向阀、第一减压阀、第二单向阀、第一平衡阀和第三单向阀；三位四通电磁阀的A口经第一平衡阀连接到第一液压缸的无杆腔，第一平衡阀并联有第三单向阀，三位四通电磁阀的B口依次经第一液压先导单向阀、第一减压阀连接到第一液压缸的有杆腔，第一减压阀并联有第二单向阀；第二组交接控制组包括第四单向阀、第二平衡阀、第二液压先导单向阀、第二减压阀和第五单向阀；三位四通电磁阀的A口经第二平衡阀连接到第二液压缸的无杆腔，第二平衡阀并联有第四单向阀，三位四通电磁阀的B口依次经第二液压先导单向阀、第二减压阀连接到第二液压缸的有杆腔，第一减压阀并联有第五单向阀；同时，第一减压阀和第二减压阀的泄油口连接到油箱，第一平衡阀和第二平衡阀的先导口连接到三位四通电磁阀的B口，第一液压先导单向阀和液压先导单向阀的先导口连接到三位四通电磁阀的A口。
所述的第二单向阀和第一减压阀接入管路方向相反。
所述的第三单向阀和第一平衡阀接入管路方向相反。
所述的第四单向阀和第二平衡阀接入管路方向相反。
所述的第五单向阀和第二减压阀接入管路方向相反。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
所述的稳压液压回路不仅设置了机组下降时的启动压力同时也设置了机组上升时的启动压力，增加机组工作的稳定性和可靠性。
在保压时有了两层保障，不仅依靠单向阀的作用如果有杆腔不通油平台也不可能下降增加了运维的安全性。
机组下降的过程中通过平衡阀稳无杆腔的压力，使得机组平稳下降避免了和基础结构的冲击，同时可以通过调节平衡阀和减压阀的参数调节机组下降的速度，增强了可控性。
综合来说，本发明做出了优化改进，采用平衡阀，减压阀，单向阀的组合结构，在机组需要下降时通过调节平衡阀的阀芯面积和减压阀的设定压力来实现对机组下降速度的控制，可以避免对整体结构的冲击，从而增加了机构的可靠性。
附图说明
图1：整体液压回路连接图。
图2：液压缸上升时液压油流向图；
图3：液压缸下降时液压油流向图。
图中：1.电机，2.油箱，3.变量液压泵，4.第一单向阀，5.三位四通电磁阀，6.第一平衡阀，7.第一液压先导单向阀，8.第一减压阀，9.第二单向阀，10.机组平台，11.第三单向阀，12.第四单向阀，13.第二平衡阀，14.第二液压先导单向阀，15.第二减压阀，16.第五单向阀，17.第一液压缸，18.第二液压缸。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明具体实施包括供油系统、换向系统、执行系统和交接调节系统；供油系统包括电机1、油箱2和变量液压泵3；电机1和变量液压泵3连接，电机1驱动变量液压泵3工作，变量液压泵3的输入端连接到油箱2；换向系统包括三位四通电磁阀5和第一单向阀4；变量液压泵3的输出端连接到三位四通电磁阀5的P口，三位四通电磁阀5的T口经第一单向阀4连接回到油箱2；执行系统包括第一液压缸17和第二液压缸18；第一液压缸17和第二液压缸18连接到潮流能发电机组，带动潮流能发电机组的上升和下降，由第一液压缸17和第二液压缸18共同作用；交接调节系统连接在执行系统和三位四通电磁阀5之间，交接调节系统和换向系统配合工作控制执行系统的动作和液压稳压。
如图1所示，交接调节系统包括两组交接控制组，第一组交接控制组包括第一液压先导单向阀7、第一减压阀8、第二单向阀9、第一平衡阀6和第三单向阀11；三位四通电磁阀5的A口经第一平衡阀6连接到第一液压缸17的无杆腔，第一平衡阀6并联有第三单向阀11，第三单向阀11允许由三位四通电磁阀5的A口向第一液压缸17的无杆腔导通流向，三位四通电磁阀5的B口依次经第一液压先导单向阀7、第一减压阀8连接到第一液压缸17的有杆腔，第一减压阀8并联有第二单向阀9，第二单向阀9允许由第一液压缸17的有杆腔向三位四通电磁阀5的B口导通流向；第二组交接控制组包括第四单向阀12、第二平衡阀13、第二液压先导单向阀14、第二减压阀15和第五单向阀16；三位四通电磁阀5的A口经第二平衡阀13连接到第二液压缸18的无杆腔，第二平衡阀13并联有第四单向阀12，第四单向阀12允许由三位四通电磁阀5的A口向第二液压缸18的无杆腔导通流向，三位四通电磁阀5的B口依次经第二液压先导单向阀14、第二减压阀15连接到第二液压缸18的有杆腔，第一减压阀8并联有第五单向阀16，第五单向阀16允许由第二液压缸18的有杆腔向三位四通电磁阀5的B口导通流向；
同时，第一减压阀8和第二减压阀15的泄油口连接到油箱2，第一平衡阀6和第二平衡阀13的先导口连接到三位四通电磁阀5的B口，第一液压先导单向阀7和液压先导单向阀14的先导口连接到三位四通电磁阀5的A口。图1中，第一液压先导单向阀7外部的虚线代表先导口，当先导口通油时第一液压先导单向阀7可以反向导通。第一减压阀8弹簧处的虚线代表外泄露油路，第一平衡阀6先导口的虚线代表先导油路。
本发明中，液压缸的有杆腔连接一个减压阀与一个单向阀并联然后和一个液控单向阀串联的结构，减压阀调整进入有杆腔的压力，液控单向阀控制机组平台提升的启动压力。液压缸的无杆腔连接一个平衡阀和一个单向阀并联机构，平衡阀稳定液压缸无杆腔内的压力和机组平台下降的启动压力，单向阀用于防止平台回落。
本发明中，液控单向阀的先导压力接到无杆腔的输油口，单向阀安装方向和减压阀相反。平衡阀的先导压力连接液压缸有杆腔的输油口压力，单向阀与平衡阀的安装方向相反。
在本实施例中，液压系统的液压油由电机1带动变量液压泵3从油箱2中供油，发电机组的上升和下降的控制由三位四通换向阀5的电磁阀控制，第一单向阀4主要防止液压油回流。
在本实施例中，第二单向阀9和第一减压阀8接入管路方向相反，第三单向阀11和第一平衡阀6接入管路方向相反，第四单向阀12和第二平衡阀13接入管路方向相反，第五单向阀16和第二减压阀15接入管路方向相反。
第一液压缸17和第二液压缸18动作完全相同同步，以下以第一液压缸17为例进行说明：
如图2所示，在本实施例中，当第一液压缸17需上升时，三位四通换向阀5右端电磁铁通电，P口和A口接通，液压油经过第三单向阀11进入第一液压缸17的无杆腔推动活塞杆上升，同时液压油流入到第一液压先导单向阀7中使其反向导通，第一液压缸17有杆腔的液压油经过第二单向阀9的单向导通和第一液压先导单向阀7的反向导通下流入油箱。
如图3所示，在本实施例中，当第一液压缸17需下降时，三位四通换向阀5左边电磁铁通电P口和B口接通，液压油通过第一液压先导单向阀7和第一减压阀8进入第一液压缸17有杆腔，同时液压油进入到第一平衡阀6对其先导控制，第一液压缸17无杆腔的液压油经过第一平衡阀6回到油箱；通过改变第一平衡阀6中弹簧压力和先导油路的压力进而调整第一平衡阀6的进出油压，进而可以调整第一液压缸17无杆腔的液压油压起到稳压的作用，同时当第一液压缸17有杆腔不通油时第一平衡阀6无法导通起到保压的目的。
当需要提升机组平台的时候液压油全部从单向阀11、12通过使得平台平稳的上升，当上升到了设定的位置维护时由于单向阀11、12和设定的平衡阀6、13弹簧压力的原因使得机组平台保持稳定，当平台下降的时候通过调节平衡阀6、13阀芯的面积来调整平台下降的开启压力，通过减压阀8、15可以调整平台下降的速度。
本发明的工作原理：液压缸的上升启动压力主要由第一液压先导单向阀7和第二液压先导阀14共同决定，第一液压先导单向阀7反向导通控制使得机组工作更加稳定。
第一减压阀8和第二减压阀15控制第一液压缸17有杆腔和第二液压缸18有杆腔压力，第二单向阀9、第三单向阀11、第四单向阀12和第五单向阀16控制液压油的流动方向。
第一平衡阀6和第二平衡阀13控制第一液压缸17无杆腔和第二液压缸18无杆腔的压力，第一平衡阀6和第二平衡阀13稳定液压缸无杆腔压力使得发电机组下降平稳。
第三单向阀11和第四单向阀12用于保压的作用使得平台保持一定的高度，同时由于第一液控单向阀7和第二液控单向阀14的原因使得液压缸有杆腔不通机组就不能下降起到第二层保压保持机组在一定高度的作用，增加了运维的安全性。

Claims (6)

1.一种基于潮流能发电机组的稳压液压回路，其特征在于：包括供油系统、换向系统、执行系统和交接调节系统；所述的供油系统包括电机(1)、油箱(2)和变量液压泵(3)；电机(1)和变量液压泵(3)连接，电机(1)驱动变量液压泵(3)工作，变量液压泵(3)的输入端连接到油箱(2)；所述的换向系统包括三位四通电磁阀(5)和第一单向阀(4)；变量液压泵(3)的输出端连接到三位四通电磁阀(5)的P口，三位四通电磁阀(5)的T口经第一单向阀(4)连接回到油箱(2)；所述的执行系统包括第一液压缸(17)和第二液压缸(18)；第一液压缸(17)和第二液压缸(18)连接到潮流能发电机组，带动潮流能发电机组的上升和下降；所述的交接调节系统连接在执行系统和三位四通电磁阀(5)之间，交接调节系统和换向系统配合工作控制执行系统的动作和液压稳压。
2.根据权利要求1所述的一种基于潮流能发电机组的稳压液压回路，其特征在于：所述的交接调节系统包括两组交接控制组，第一组交接控制组包括第一液压先导单向阀(7)、第一减压阀(8)、第二单向阀(9)、第一平衡阀(6)和第三单向阀(11)；三位四通电磁阀(5)的A口经第一平衡阀(6)连接到第一液压缸(17)的无杆腔，第一平衡阀(6)并联有第三单向阀(11)，三位四通电磁阀(5)的B口依次经第一液压先导单向阀(7)、第一减压阀(8)连接到第一液压缸(17)的有杆腔，第一减压阀(8)并联有第二单向阀(9)；第二组交接控制组包括第四单向阀(12)、第二平衡阀(13)、第二液压先导单向阀(14)、第二减压阀(15)和第五单向阀(16)；三位四通电磁阀(5)的A口经第二平衡阀(13)连接到第二液压缸(18)的无杆腔，第二平衡阀(13)并联有第四单向阀(12)，三位四通电磁阀(5)的B口依次经第二液压先导单向阀(14)、第二减压阀(15)连接到第二液压缸(18)的有杆腔，第一减压阀(8)并联有第五单向阀(16)；同时，第一减压阀(8)和第二减压阀(15)的泄油口连接到油箱(2)，第一平衡阀(6)和第二平衡阀(13)的先导口连接到三位四通电磁阀(5)的B口，第一液压先导单向阀(7)和液压先导单向阀(14)的先导口连接到三位四通电磁阀(5)的A口。
3.根据权利要求1所述的一种基于潮流能发电机组的稳压液压回路，其特征在于：所述的第二单向阀(9)和第一减压阀(8)接入管路方向相反。
4.根据权利要求1所述的一种基于潮流能发电机组的稳压液压回路，其特征在于：所述的第三单向阀(11)和第一平衡阀(6)接入管路方向相反。
5.根据权利要求1所述的一种基于潮流能发电机组的稳压液压回路，其特征在于：所述的第四单向阀(12)和第二平衡阀(13)接入管路方向相反。
6.根据权利要求1所述的一种基于潮流能发电机组的稳压液压回路，其特征在于：所述的第五单向阀(16)和第二减压阀(15)接入管路方向相反。
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