CN110056587A - 一种基于潮流能发电机组的双保险快速制动液压回路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于潮流能发电机组的双保险快速制动液压回路。第一和第二液压缸的无杆腔、第三和第四液压缸的有杆腔内均设有弹簧;第一和第二液压缸的有杆腔分别连接第二换向阀A口,第三和第四液压缸的无杆腔分别连接第一换向阀A口;第一蓄能器连接到第一和第二换向阀的A口之间,第二蓄能器连接到第二液压缸和第二换向阀的A口之间,第三蓄能器10连接到第三液压缸和第二换向阀的A口之间,第四蓄能器连接到第二液压缸和第二换向阀的A口之间;泵的输入端连接到油箱,输出端连接第一和第二换向阀的P口,第一和第二换向阀的T口、P口连接油箱。本发明在液压系统出现故障时还能有弹簧起制动作用,从而解决系统滞后问题。
Description
技术领域
本发明针对潮流能发电机组的制动功能,尤其适用于大于等于2.5MW大型潮流能发电机组组。
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。
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制动装置。但是现有的潮流能发电机组液压制动回路通常采用双作用液压缸,采用换向阀实现制动与释放,这样的液压系统完全依赖液压系统,当系统出现故障无法有第二层保障,这样的机构制动在液压系统故障的时候会完全失效,同时由于液压系统的滞后性使得制动与释放不能及时,使得零件磨损。
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的有效制动,二级保护快速释放问题,本发明提供了一种基于潮流能发电机组的双保险快速制动液压回路,该结构不仅达到了传统的有效制动的功能,还提供了冗余防止极端情况,同时采用弹簧制动的液压缸防止液压系统故障提供了二级保障,释放时采用蓄能器增加了系统的灵敏性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
本发明包括执行系统、控制系统和辅助系统;执行系统包括第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸和第四液压缸,液压缸用于连接到潮流能发电机组中涡轮机的轮毂位置,第一液压缸和第二液压缸作为第一组执行组件的一对液压缸,第一液压缸和第二液压缸中的无杆腔内设有弹簧;第三液压缸和第四液压缸作为第二组执行组件的一对液压缸,第三液压缸和第四液压缸中的有杆腔内设有弹簧;控制系统包括第一两位三通换向阀、第二两位三通换向阀、第一两位两通截止阀、第二两位两通截止阀、第三两位两通截止阀、第四两位两通截止阀、第一蓄能器、第二蓄能器、第三蓄能器10和第四蓄能器;第一液压缸和第二液压缸的有杆腔分别连接到第二两位三通换向阀的A口,第三液压缸和第四液压缸的无杆腔分别连接到第一两位三通换向阀的A口;第一蓄能器经第四两位两通截止阀连接到第一液压缸和第二两位三通换向阀的A口之间,第二蓄能器经第三两位两通截止阀连接到第二液压缸和第二两位三通换向阀的A口之间,第三蓄能器10经第二两位两通截止阀连接到第三液压缸和第二两位三通换向阀的A口之间,第四蓄能器经第一两位两通截止阀连接到第二液压缸和第二两位三通换向阀的A口之间;辅助系统包括过滤器、油箱;电机连接泵,泵的输入端经过滤器连接到油箱,泵的输出端分别连接到第一两位三通换向阀和第二两位三通换向阀的P口,第一两位三通换向阀和第二两位三通换向阀的T口连接回到油箱,第一两位三通换向阀和第二两位三通换向阀的P口经溢流阀连接到油箱。
正常工作时,非需要制动情况下,第二两位三通换向阀左端的电磁阀打开,P口和A口连接相通,液压油进入第一液压缸和第二液压缸的有杆腔克服弹簧作用力使得活塞杆向下移动;同时第一两位三通换向阀左端的电磁阀断开,T口和A口连接相通,第三液压缸和第四液压缸由于活塞杆重力和弹簧压力向下移动,此时四个液压缸都处于与涡轮机轮毂分离,涡轮机正常工作发电。
正常情况下的制动时,第二两位三通换向阀左端的电磁阀打开,P口和A口连接相通,液压油进入第一液压缸和第二液压缸的有杆腔克服弹簧作用力使得活塞杆向下移动;同时第一两位三通换向阀左端的电磁阀打开,P口和A口连接相通,液压油进入第三液压缸和第四液压缸的无杆腔克服弹簧力和活塞杆重力使得活塞杆上移动与涡轮机轮毂接触,实现制动的目的。
当第三液压缸和第四液压缸的制动压力不够时,第二两位三通换向阀左端的电磁阀断开,T口和A口连接相通,液压油由第一液压缸和第二液压缸的有杆腔流回油箱使得活塞杆在弹簧的作用下向上移动与涡轮机轮毂接合起到制动的作用增加制动力。
当液压回路故障时,第三两位两通截止阀和第四两位两通截止阀接通,使得第一蓄能器和第二蓄能器接入回路吸收第一液压缸和第二液压缸有杆腔的液压油,使得第一液压缸和第二液压缸的活塞在弹簧力的作用下快速地与涡轮机轮毂接合起到制动作用,防止涡轮机在液压回路故障后在毫无制动情况下空转损坏装置,起到二次保护的作用。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果是:
本发明的双保险快速制动液压回路正常情况下工作时两个液压制动弹簧复位的液压缸工作,在液压回路故障的时候两个弹簧制动液压复位的液压缸工作多了一层保障,更加安全。
在需要快速释放和弹簧制动液压缸快速接合时,蓄能器提供额外的空间用于快速释放液压缸中的压力,增加了系统的灵敏度。
两对液压缸不仅提供了二次保障,同时也增加了制动的可靠性,当液压制动不够用时还可以增加弹簧制动,可以四个液压缸同时工作,实现制动能力最大化。
综合来说,本发明做出了优化改进,采用一对液压作用弹簧复位和一对弹簧作用液压复位四个液压缸,在液压系统出现故障时还能有弹簧起制动作用,多了一层保障。同时在出油口添加一个蓄能器,给回路增加多余空间来迅速吸收排放压力从而解决系统滞后问题。
附图说明
图1:完整液压回路图。
图2:涡轮机正常工作时液压油流向及其液压元件工作情况示意图;
图3:涡轮机制动时液压油流向及其液压元件工作情况示意图;
图4:液压制动力不够时液压油流向及其液压元件工作情况示意图;
图5:液压回路故障时液压油流向及其液压元件工作情况示意图。
图中:1.油箱,2.过滤器,3.溢流阀,4.第一单向阀,5.第二单向阀,6.第一两位三通换向阀,7.第二两位三通换向阀,8.第一蓄能器,9.第二蓄能器,10.第三蓄能器,11.第四蓄能器,12.第一两位两通截止阀,13.第二两位两通截止阀,14.第三两位两通截止阀,15.第四两位两通截止阀,16.第一液压缸,17.第二液压缸,18.第三液压缸,19.第四液压缸。
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执行系统、控制系统和辅助系统;执行系统包括第一液压缸16、第二液压缸17、第三液压缸18和第四液压缸19,液压缸用于连接到潮流能发电机组中涡轮机的轮毂位置,涡轮机为潮流能发电机组中发电核心器件,第一液压缸16和第二液压缸17作为第一组执行组件的一对液压缸,第一液压缸16和第二液压缸17中的无杆腔内设有弹簧,弹簧位于活塞和无杆腔朝外的内端面之间;第三液压缸18和第四液压缸19作为第二组执行组件的一对液压缸,第三液压缸18和第四液压缸19中的有杆腔内设有弹簧,弹簧位于活塞和杆腔朝外的内端面之间;第三液压缸18和第四液压缸19为两个弹簧作用液压复位液压缸,用于制动的液压缸由一对弹簧作用液压复位,第一液压缸16、第二液压缸17为两个液压作用弹簧复位液压缸,用于制动的液压缸由一对式液压作用弹簧复位。
如图1所示,控制系统包括第一两位三通换向阀6、第二两位三通换向阀7、第一两位两通截止阀12、第二两位两通截止阀13、第三两位两通截止阀14、第四两位两通截止阀15、第一蓄能器8、第二蓄能器9、第三蓄能器10和第四蓄能器11;两位三通换向阀主要控制液压缸的进油和排油,两位两通截至阀主要控制蓄能器的接入与断开;四个蓄能器分别与四个两位两通截至阀连接。第一液压缸16和第二液压缸17的有杆腔分别连接到第二两位三通换向阀7的A口,第三液压缸18和第四液压缸19的无杆腔分别连接到第一两位三通换向阀6的A口;第一蓄能器8经第四两位两通截止阀15连接到第一液压缸16和第二两位三通换向阀7的A口之间,第二蓄能器9经第三两位两通截止阀14连接到第二液压缸17和第二两位三通换向阀7的A口之间,第三蓄能器10经第二两位两通截止阀13连接到第三液压缸18和第二两位三通换向阀7的A口之间,第四蓄能器11经第一两位两通截止阀12连接到第二液压缸17和第二两位三通换向阀7的A口之间。
如图1所示,辅助系统包括过滤器2、油箱1;电机连接泵,泵的输入端经过滤器2连接到油箱1,泵的输出端分别连接到第一两位三通换向阀6和第二两位三通换向阀7的P口,第一两位三通换向阀6和第二两位三通换向阀7的T口连接回到油箱1,第一两位三通换向阀6和第二两位三通换向阀7的P口经溢流阀3连接到油箱1。
本发明在每个液压缸的进油口都有安装有两位两通截止阀和蓄能器,用于快速卸掉液压缸内的压力,从而在液压系统故障的时候由于弹簧作用快速结合,同时在弹簧复位的时候起到缓冲作用。
每对液压缸连接一个两位三通换向阀,使得每对液压缸可以单独作用当一对无法制动的时候可以四个同时用于制动,使得制动更加可靠安全。每对液压缸对称安装,这样可以抵消掉制动时的剪切力。
蓄能器连接到两位两通截止阀然后在连接到管道中,蓄能器并不需要时刻的接入管道中。
在本实施例中,如图2所示,正常工作时,非需要制动情况下,第二两位三通换向阀7左端的电磁阀打开,P口和A口连接相通,液压油进入第一液压缸16和第二液压缸17的有杆腔克服弹簧作用力使得活塞杆向下移动;同时第一两位三通换向阀6左端的电磁阀断开,T口和A口连接相通,第三液压缸18和第四液压缸19由于活塞杆重力和弹簧压力向下移动,此时四个液压缸都处于与涡轮机轮毂分离,涡轮机正常工作发电。
在本实施例中,如图3所示,正常情况下的制动时,第二两位三通换向阀7左端的电磁阀打开,P口和A口连接相通,液压油进入第一液压缸16和第二液压缸17的有杆腔克服弹簧作用力使得活塞杆向下移动;同时第一两位三通换向阀6左端的电磁阀打开,P口和A口连接相通,液压油进入第三液压缸18和第四液压缸19的无杆腔克服弹簧力和活塞杆重力使得活塞杆上移动与涡轮机轮毂接触,实现制动的目的。
在本实施例中,如图4所示,当第三液压缸18和第四液压缸19的制动压力不够时,第二两位三通换向阀7左端的电磁阀断开,T口和A口连接相通,液压油由第一液压缸16和第二液压缸17的有杆腔流回油箱使得活塞杆在弹簧的作用下向上移动与涡轮机轮毂接合起到制动的作用增加制动力。
在本实施例中,如图5所示,当液压回路故障时,第三两位两通截止阀14和第四两位两通截止阀15接通,使得第一蓄能器8和第二蓄能器9接入回路快速吸收第一液压缸16和第二液压缸17有杆腔的液压油,使得第一液压缸16和第二液压缸17的活塞在弹簧力的作用下快速地与涡轮机轮毂接合起到制动作用,防止涡轮机在液压回路故障后在毫无制动情况下空转损坏装置,起到二次保护的作用。
本发明的工作原理:正常情况下的制动由第三液压缸18和第四液压缸19克服弹簧力实施制动,第一两位三通换向阀6接通;第二两位三通换向阀7接通,第一液压缸16和第二液压缸17克服弹簧力抬起;当第三液压缸18和第四液压缸19制动力不够时,第二两位三通换向阀断开,第一液压缸16和第二液压缸17由于弹簧力作用接合配合第三液压缸18和第四液压缸19一起制动;当液压回路故障时,第一液压缸16和第二液压缸17由于弹簧力的作用接合实施制动,起到二次保护作用;当需要用到第一液压缸16和第二液压缸17制动时第三两位两通截止阀14和第四两位两通截止阀15断开,第二蓄能器9和第一蓄能器8接通接收第二液压缸17和第一液压缸16中的流量达到快速卸荷的作用。
Claims (5)
1.一种基于潮流能发电机组的双保险快速制动液压回路,其特征在于:包括执行系统、控制系统和辅助系统;执行系统包括第一液压缸(16)、第二液压缸(17)、第三液压缸(18)和第四液压缸(19),液压缸用于连接到潮流能发电机组中涡轮机的轮毂位置,第一液压缸(16)和第二液压缸(17)作为第一组执行组件的一对液压缸,第一液压缸(16)和第二液压缸(17)中的无杆腔内设有弹簧;第三液压缸(18)和第四液压缸(19)作为第二组执行组件的一对液压缸,第三液压缸(18)和第四液压缸(19)中的有杆腔内设有弹簧;
控制系统包括第一两位三通换向阀(6)、第二两位三通换向阀(7)、第一两位两通截止阀(12)、第二两位两通截止阀(13)、第三两位两通截止阀(14)、第四两位两通截止阀(15)、第一蓄能器(8)、第二蓄能器(9)、第三蓄能器10和第四蓄能器(11);第一液压缸(16)和第二液压缸(17)的有杆腔分别连接到第二两位三通换向阀(7)的A口,第三液压缸(18)和第四液压缸(19)的无杆腔分别连接到第一两位三通换向阀(6)的A口;第一蓄能器(8)经第四两位两通截止阀(15)连接到第一液压缸(16)和第二两位三通换向阀(7)的A口之间,第二蓄能器(9)经第三两位两通截止阀(14)连接到第二液压缸(17)和第二两位三通换向阀(7)的A口之间,第三蓄能器10经第二两位两通截止阀(13)连接到第三液压缸(18)和第二两位三通换向阀(7)的A口之间,第四蓄能器(11)经第一两位两通截止阀(12)连接到第二液压缸(17)和第二两位三通换向阀(7)的A口之间;
辅助系统包括过滤器(2)、油箱(1);电机连接泵,泵的输入端经过滤器(2)连接到油箱(1),泵的输出端分别连接到第一两位三通换向阀(6)和第二两位三通换向阀(7)的P口,第一两位三通换向阀(6)和第二两位三通换向阀(7)的T口连接回到油箱(1),第一两位三通换向阀(6)和第二两位三通换向阀(7)的P口经溢流阀(3)连接到油箱(1)。
2.根据权利要求1所述的一种基于潮流能发电机组的双保险快速制动液压回路,其特征在于:正常工作时,非需要制动情况下,第二两位三通换向阀(7)左端的电磁阀打开,P口和A口连接相通,液压油进入第一液压缸(16)和第二液压缸(17)的有杆腔克服弹簧作用力使得活塞杆向下移动;同时第一两位三通换向阀(6)左端的电磁阀断开,T口和A口连接相通,第三液压缸(18)和第四液压缸(19)由于活塞杆重力和弹簧压力向下移动,此时四个液压缸都处于与涡轮机轮毂分离,涡轮机正常工作发电。
3.根据权利要求1所述的一种基于潮流能发电机组的双保险快速制动液压回路,其特征在于:正常情况下的制动时,第二两位三通换向阀(7)左端的电磁阀打开,P口和A口连接相通,液压油进入第一液压缸(16)和第二液压缸(17)的有杆腔克服弹簧作用力使得活塞杆向下移动;同时第一两位三通换向阀(6)左端的电磁阀打开,P口和A口连接相通,液压油进入第三液压缸(18)和第四液压缸(19)的无杆腔克服弹簧力和活塞杆重力使得活塞杆上移动与涡轮机轮毂接触,实现制动的目的。
4.根据权利要求1所述的一种基于潮流能发电机组的双保险快速制动液压回路,其特征在于:当第三液压缸(18)和第四液压缸(19)的制动压力不够时,第二两位三通换向阀(7)左端的电磁阀断开,T口和A口连接相通,液压油由第一液压缸(16)和第二液压缸(17)的有杆腔流回油箱使得活塞杆在弹簧的作用下向上移动与涡轮机轮毂接合起到制动的作用增加制动力。
5.根据权利要求1所述的一种基于潮流能发电机组的双保险快速制动液压回路,其特征在于:当液压回路故障时,第三两位两通截止阀(14)和第四两位两通截止阀(15)接通,使得第一蓄能器(8)和第二蓄能器(9)接入回路吸收第一液压缸(16)和第二液压缸(17)有杆腔的液压油,使得第一液压缸(16)和第二液压缸(17)的活塞在弹簧力的作用下快速地与涡轮机轮毂接合起到制动作用,防止涡轮机在液压回路故障后在毫无制动情况下空转损坏装置,起到二次保护的作用。
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