CN111306005A - 发电机盘车装置的液压夹持系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种发电机盘车装置的液压夹持系统，用于风力发电机组，包括至少三个夹持油缸和控制装置，其中，各夹持油缸分别与所述盘车装置的至少三个驱动单元相应设置，以径向驱动相应所述驱动单元的夹块在松开工作位置与夹紧工作位置之间切换，并配置为：位于夹紧工作位置的所述夹块与发电机转子径向相抵；其中，每个所述夹持油缸的两腔油路由一个控制阀模块控制；所述控制装置根据盘车执行状态控制所述控制阀模块，以调节压力油路和回油油路分别与每个所述夹持油缸的两腔油路的导通状态。应用本方案，可有效提升盘车装置与转子间固定连接可靠性，从而能够为盘车作业的安全稳定性提供良好保障。

Description

发电机盘车装置的液压夹持系统

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，具体涉及一种发电机盘车装置的液压夹持系统。

背景技术

风力发电机包括机舱、发电机、叶片等主要部件。发电机包括转子和定子，转子的主轴设置有轮毂，叶片安装于转子的轮毂用来接受风力并带动转子转动，进而带动发电机转子转动，发电机的定子绕组切割磁力线产生电能。随着风力发电机组大型化的发展，安装机组的叶片难度越来越大，单片叶片安装的方式逐渐成为趋势。

叶片的数量至少为一个，一般优选为三个。众所周知，当叶片数量多于一个时，需要改变轮毂的位置(也就是盘车工作)以满足不同叶片的组装需求。也就是说，当完成一个叶片的组装后，轮毂需要从该位置转动一定角度至另一位置，然后再进行另一叶片的组装。此外，当叶片进行维修或维护时，风力发电机组处于停机状态，同样也需要调节叶片于适当角度。

目前，叶片位置的调节主要依靠盘车装置进行驱动实现，盘车装置可以驱动转子相对机座转动，进而带动连接转子轴的轮毂转动，以实现叶片位置的调节。现有技术中，盘车装置驱动油缸的固定部与机座铰接，其活动部利用锁轴与发电机转子端盖锁定，通过驱动油缸的多次伸缩实现转子的转动。也就是说，在推动转子运动之前，需要通过盘车销将盘车装置的驱动端与转子锁定。显然，盘车装置与转子固定的可靠性直接影响叶片安装效率的重要指标。

有鉴于此，亟待针对现有盘车装置进行优化设计，以有效提升驱动转子转动工作过程中的稳定性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种发电机盘车装置的液压夹持系统，该系统可有效提升盘车装置与转子间固定连接可靠性，从而能够为盘车作业的安全稳定性提供良好保障。

本发明提供的发电机盘车装置的液压夹持系统，用于风力发电机组，包括至少三个夹持油缸和控制装置，其中，各夹持油缸分别与所述盘车装置的至少三个驱动单元相应设置，以径向驱动相应所述驱动单元的夹块在松开工作位置与夹紧工作位置之间切换，并配置为：位于夹紧工作位置的所述夹块与发电机转子径向相抵；其中，每个所述夹持油缸的两腔油路由一个控制阀模块控制；所述控制装置根据盘车执行状态控制所述控制阀模块，以调节压力油路和回油油路分别与每个所述夹持油缸的两腔油路的导通状态。

优选地，所述控制阀模块包括连接于所述夹持油缸的两腔油路的换向阀，所述控制装置通过所述换向阀调节压力油路和回油油路分别与每个所述夹持油缸的两腔油路的导通状态。

优选地，所述换向阀包括第一换向阀和第二换向阀，其中，所述第一换向阀连接于所述夹持油缸的有杆腔油路，所述第二换向阀连接于所述夹持油缸的无杆腔油路。

优选地，每个所述夹持油缸配置为：其有杆腔与压力油路连通时，所述夹块可切换至所述夹紧工作位置，所述两腔油路中的有杆腔油路为带载油路；或者，其无杆腔与压力油路连通时，所述夹块可切换至所述夹紧工作位置，所述两腔油路中的无杆腔油路为带载油路。

优选地，所述控制阀模块还包括：平衡阀，连接于所述两腔油路中的带载油路，且配置为：所述平衡阀的控制端与所述两腔油路中的另一油路连通。

优选地，所述控制阀模块还包括：液压锁，连接于所述两腔油路中的带载油路。

优选地，所述控制阀模块还包括：单向节流阀，连接于所述两腔油路中的带载油路，且配置为：所述单向节流阀的单向流出口连通至所述夹持油缸的工作腔。

优选地，还包括：工作位置传感器，用于采集可表征所述夹块的工作位置的位置信号，所述控制装置根据所述位置信号输出控制信号至所述控制阀模块。

优选地，所述工作位置传感器为位置检测传感器或位移检测传感器。

优选地，还包括：蓄能器，连接于所述两腔油路中的带载油路，并配置为：位于所述带载油路的近所述夹持油缸的工作腔一侧。

优选地，所述压力油路可与所述盘车装置的其他液压执行元件共用油源。

与现有技术相比，本发明另辟蹊径提出了盘车装置与发电机转子间相对固定关系的补强手段，针对性的提出了液压夹持系统。具体地，与盘车装置各驱动单元相应地设置有夹持油缸，用于径向驱动夹块在松开工作位置和夹紧工作位置之间切换；在驱动单元与发电机转子间利用盘车销销定后，控制装置可根据相应盘车执行状态控制控制阀模块，以调节压力油路和回油油路分别与每个夹持油缸的两腔油路的导通状态，由此，位于夹紧工作位置的夹块与发电机转子径向相抵，盘车装置与转子间的固定关系得以补强。与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

首先，该液控夹持系统设置能够确保盘车装置与发电机转子的可靠固定，从而为整机盘车操作的安全性和稳定性提供的有效保障。

其次，本方案中径向相抵的夹块与转子能够抵抗转子径向受力变形，提高整体承载刚性；同时，在盘车操作过程中，夹持系统还能够进一步分担部分盘车销的受力，防止突变载荷下盘车销过载而损坏，可大大提升驱动转子工作过程中的整机运行稳定性。

第三，每个夹持油缸的两腔油路由一个控制阀模块控制，可分别进行独立控制，也就是说，对于一个或部分夹持油缸动作的情形，压力油不会影响到非动作夹持油缸的液压回路中，可完全规避误操作的可能性，具有较好的安全可控性。

第四，在本发明的优选方案中，控制阀模块还包括连接于夹持油缸带载油路的平衡阀，该平衡阀的控制端与相应夹持油缸的两腔油路中的另一油路连通。也就是说，夹紧油缸带动夹块由夹紧工作位置切换至松开工作位置时，该平衡阀的开启压力来自于另一工作腔的工作压力，因此正常盘车过程中或者搁置状态下，均可保持平衡阀无法非常态打开，可有效保持该夹紧负载，进一步提高整机安全稳定性。

第五，在本发明的另一优选方案中，控制阀模块还包括连接于带载油路的单向节流阀，该单向节流阀的单向流出口连通至夹持油缸的工作腔。如此设置，夹紧时压力油通过单向阀进入夹持油缸的工作腔，解除夹紧状态时该工作腔内的油液经由节流阀流回，可以调节油缸运动速度，在控制程序中匹配盘车装置的盘车销插拔和主液压缸伸缩等复合动作。

附图说明

图1为具体实施方式所述盘车装置的构件配合示意图；

图2为图1中所示主油缸与驱动单元的示意图；

图3为图2的A向视图；

图4为具体实施方式所述液压夹持系统的原理框图；

图5为一种实施例所示控制阀模块的液控原理图；

图6为另一种实施例所示控制阀模块的液控原理图。

图1－图6中：

机舱底座10、驱动单元20、本体201、主油缸30、端盖40、发电机端盖孔50、盘车销60、锁定油缸70；

夹块1、转子2、夹持油缸3、控制阀模块4、液压站5、平衡阀6、控制端61、单向节流阀7、单向流出口71、蓄能器8、工作位置传感器9。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

不失一般性，本实施方式以图1所示液控盘车装置作为描述主体，该系统采用五组驱动单元，辅以五个适配的主油缸提供盘车驱动力。图中所示，该盘车装置安装在机舱底座10上，利用五个主油缸30提供盘车驱动力，具体地，一端铰接于底座10的主油缸30可带动相适配的驱动单元20位移，发电机的转子端盖40上周向均布有发电机端盖孔50，每个驱动单元20上的盘车销60位移至与目标发电机端盖孔50对正后，可在锁定油缸70的作用下伸出插入孔内，结合图2和图3所示。此时，伸缩主油缸30即可驱动发电机的转子端盖40转动，实现盘车操作。

应当理解，图1中所示五个驱动单元的设置仅为示例性说明，其具体设置数量对本方案并未构成实质性限制。

与每个驱动单元20相应地，夹块1可相对于驱动单元20的结构本体201径向位移，夹持油缸3的固定端连接于该驱动单元30的本体201，随着夹持油缸3的伸出或收回，其活动端可带动该夹块1径向伸出或者收回，其中，夹块1径向伸出时与发电机转子2径向相抵实现夹紧，夹块1径向收回时解除夹紧。如图3所示，图中以双点线示出了与夹块1适配的转子2结构，径向相抵的夹块1与转子2能够抵抗转子径向受力变形，提高整体承载刚性；同时，在盘车操作过程中，夹持系统还能够进一步分担部分盘车销的受力，防止突变载荷下盘车销过载而损坏，可大大提升驱动转子工作过程中的整机运行稳定性。可以理解的是，这里转子2的与夹块1的适配的结构可以根据具体产品结构进行选定，例如但不限于发电机转子端盖40的内圈结构等，只要能够在盘车作业前补强夹块1与转子2间的相对固定位置关系均可。

由此，径向驱动相应驱动单元20的夹块1在松开工作位置与夹紧工作位置之间切换。具体地，每个夹持油缸3的两腔油路由一个控制阀模块4控制，也就是说，其有杆腔油路和无杆腔油路由一个控制阀模块4控制，分别与压力油路或回油油路导通；根据盘车执行状态，控制装置(图中未示出)发出相应的控制指令至控制阀模块4，调节其有杆腔进油、无杆腔回油或者无杆腔进油、有杆腔回油，以及进行工作流量的调节。对于风力发电机组来说，通常应用所配备的液压站5提供压力油液的匹配供给。请一并参见图4，该图示出了本实施方式所述液压夹持系统的原理框图。本方案中，每个夹持油缸3的两腔油路由一个控制阀模块4控制，可分别进行独立控制，也就是说，对于一个或部分夹持油缸动作的情形，压力油不会影响到非动作夹持油缸的液压回路中，可完全规避误操作的可能性，具有较好的安全可控性。

需要说明的是，基于关联构件及空间布置的实际情况，图中所示的夹持油缸3配置为其有杆腔与压力油路连通时，其活动端带动夹块1切换至夹紧工作位置，也即有杆腔进油、无杆腔回油时，这里的有杆腔油路为带载油路。本文以有杆腔油路为带载油路的情形进行详细说明，可以理解的是，夹持油缸3也可以采用这样的设置方式，具体配置为其无杆腔与压力油路连通，此配置状态下无杆腔进油、有杆腔回油，其活动端带动夹块1可切换至夹紧工作位置，无杆腔油路为带载油路。由此，能够确保盘车装置与发电机转子的可靠固定，从而为整机盘车操作的安全性和稳定性提供有效保障。

控制阀模块4包括连接于夹持油缸3的两腔油路的换向阀，具体可由第一换向阀41和第二换向阀43分别连接于夹持油缸3的有杆腔油路和无杆腔油路，控制装置通过换向阀(41、42)调节压力油路(A、B)和回油油路T分别与每个夹持油缸3的两腔油路的导通状态。请参见图5，该图示出了一种实施例所示控制阀模块的液控原理图。图中所示，液压站5提供两路压力油路，压力油路A用于供油至有杆腔，压力油路B用于供油至无杆腔，可简化执行元件侧的管路布置，从而降低了系统执行故障率及检修难度，有利于现场的快速安装拆卸，同时减少安装拆卸时油液的泄漏。有杆腔油路上设置有第一换向阀41，无杆腔油路上设置有第二换向阀42，两者均为两位三通阀，根据控制装置下达的控制指令进行阀位切换，实现夹持油缸3相应工作腔与压力油路或回油油路的连通，进而完成夹块1在夹紧工作位置和松开工作位置之间切换。

当然，液压站5提供的压力油路可仅为一路(图中未示出)，也即由一路压力油路分别为经由第一换向阀41和第二换向阀42实现压力油液的输出。另外，该换向阀也可采用集成一体阀，通过一个换向阀同时实现两个工作腔分别与压力油路和回油油路的导通切换。请参见图6，该图示出了另一种实施例所示控制阀模块的液控原理图。图中所示，该实施例采用三位五通换向阀43分别实现压力油路A与有杆腔油路的导通或者压力油路B与无杆腔油路的导通，以及两个工作腔在相应工况下分别与回油油路T的导通。显然，对于液压站5提供一路压力油路的情形，该换向阀43采用三位四通换向阀即可满足系统设置需求。

盘车作业时，首先调整驱动单元20的本体201与转子2间轴向相对位置。盘车销60与发电机端盖孔50对正后，锁定油缸70驱动盘车销60插装至相应的发电机端盖孔50内，构建盘车装置与转子间的固定。接下来，控制装置输出指令至夹持油缸3的控制阀模块4，有杆腔进油带动夹块1径向位移至与转子2径向相抵，补强盘车装置与转子间的固定关系，满足盘车需求。接下来，主油缸30的活动部伸出或者回缩，驱动单元20的本体201沿滑动机构相对基座滑动，进而带动转子转动预定角度。经过各油缸间的多次匹配伸缩动作，使转子转动至预定位置，完成叶片的组装或检修作业。

众所周知，盘车作业过程中负载较大，且作业工况存在不可预见环境条件影响操作安全性。为了进一步提高整机操作安全稳定性，每个控制阀模块4还包括平衡阀6，该平衡阀6连接于有杆腔油路上，也即夹持油缸3的两腔油路中的带载油路，且配置为：该平衡阀6的控制端61与两腔油路中的另一油路(无杆腔油路)连通。也就是说，夹紧油缸3带动夹块1由夹紧工作位置切换至松开工作位置时，该平衡阀6的开启压力来自于另一工作腔的工作压力，因此正常盘车过程中或者搁置状态下，均可保持平衡阀无法非常态打开，可有效保持该夹紧负载，进一步提高整机安全稳定性。

当然，也可在有杆腔油路中设置液压锁，同样可以在盘车过程中或搁置时起到保持负载的作用。相比较而言，采用前述平衡阀6能够在工作回路中建立一定的背压，不会产生超速时可能发生的冲击和振动，为优选方案。

为了进一步提高控制灵活性，该控制阀模块4还包括单向节流阀7，连接于有杆腔油路中，也即两腔油路中的带载油路，且该单向节流阀7配置为：其单向流出口71连通至夹持油缸7的有杆腔。这里的“连通”包括直接连接和间接连接形成的导通关系，图中所示，单向节流阀7通过平衡阀6与有杆腔连通。当然，两者沿油路方向的相对位置可调。实际工作过程中，夹紧时压力油通过单向节流阀7的单向阀进入夹持油缸3的工作腔，解除夹紧状态时该工作腔内的油液经由单向节流阀7的节流阀流回，由此，可以调节夹持油缸3运动速度，从而在控制程序中匹配盘车装置的盘车销60插拔和主油缸30伸缩等复合动作，确保液压站的泵输出流量与各执行元件所需的流量之间的匹配。

另外，本实施方式提供的液压夹持系统中，夹持油缸3的控制回路中增设有蓄能器8，如图所示，该蓄能器8连接于有杆腔油路中，并配置为：位于该带载油路的近夹持油缸3的工作腔一侧。当压力油液输出至有杆腔时，同时可对蓄能器8进行冲压，可补偿夹持液压系统中可能存在的泄露，以维持系统压力，蓄能器8可作为应急动力源，保证夹紧力满足功能需要。

特别说明的是，盘车作业过程中涉及主油缸30的控制和锁定油缸70的控制，本方案中夹持油缸3的液控系统可综合考虑主油缸和锁定油缸的液控系统，共用系统构成。结合图4所示，夹持油缸3与主油缸30和锁定油缸70可共用液压站5分配油源，便于现场组装和作业。为了获得更佳的执行元件间负载匹配，优选将夹持油缸3与锁定油缸70共用一路压力油路，主油缸30单独使用一路压力油路。这里，液压站5的具体实现方式可以根据实际需求进行设定，本文不再赘述。

作为优选，本实施方式所述夹持液控系统还可增设工作位置传感器9，用于采集可表征夹块1的工作位置的位置信号，根据所获取的夹块位置信号，控制装置可输出控制信号至相应的控制阀模块4，以确保夹块1准确到达夹紧工作位置以及可靠的回收。具体地，该工作位置传感器9可以为位置检测传感器或位移检测传感器，通过不同的信号类型采用相应的算法即可实现精确控制。

需要说明的是，本实施方式提供的上述实施例，并非局限于图1所示具有五个驱动单元的描述基础，具体可以根据实际功能要求进行选定，例如但不限于三个、四个或其他复数个。应当理解，只要核心构思与本方案一致均在本申请请求保护的范围内。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.发电机盘车装置的液压夹持系统，用于风力发电机组，其特征在于，包括：

至少三个夹持油缸，分别与所述盘车装置的至少三个驱动单元相应设置，以径向驱动相应所述驱动单元的夹块在松开工作位置与夹紧工作位置之间切换，并配置为：位于夹紧工作位置的所述夹块与发电机转子径向相抵；其中，每个所述夹持油缸的两腔油路由一个控制阀模块控制；

控制装置，根据盘车执行状态控制所述控制阀模块，以调节压力油路和回油油路分别与每个所述夹持油缸的两腔油路的导通状态。

2.根据权利要求1所述的液压夹持系统，其特征在于，所述控制阀模块包括连接于所述夹持油缸的两腔油路的换向阀，所述控制装置通过所述换向阀调节压力油路和回油油路分别与每个所述夹持油缸的两腔油路的导通状态。

3.根据权利要求2所述的液压夹持系统，其特征在于，所述换向阀包括：

第一换向阀，连接于所述夹持油缸的有杆腔油路；

第二换向阀，连接于所述夹持油缸的无杆腔油路。

4.根据权利要求2所述的液压夹持系统，其特征在于，每个所述夹持油缸配置为：其有杆腔与压力油路连通时，所述夹块可切换至所述夹紧工作位置，所述两腔油路中的有杆腔油路为带载油路；或者，其无杆腔与压力油路连通时，所述夹块可切换至所述夹紧工作位置，所述两腔油路中的无杆腔油路为带载油路。

5.根据权利要求4所述的液压夹持系统，其特征在于，所述控制阀模块还包括：

平衡阀，连接于所述两腔油路中的带载油路，且配置为：所述平衡阀的控制端与所述两腔油路中的另一油路连通。

6.根据权利要求4所述的液压夹持系统，其特征在于，所述控制阀模块还包括：

液压锁，连接于所述两腔油路中的带载油路。

7.根据权利要求5或6所述的液压夹持系统，其特征在于，所述控制阀模块还包括：

单向节流阀，连接于所述两腔油路中的带载油路，且配置为：所述单向节流阀的单向流出口连通至所述夹持油缸的工作腔。

8.根据权利要求1所述的液压夹持系统，其特征在于，还包括：

工作位置传感器，用于采集可表征所述夹块的工作位置的位置信号，所述控制装置根据所述位置信号输出控制信号至所述控制阀模块。

9.根据权利要求4所述的液压夹持系统，其特征在于，还包括：

蓄能器，连接于所述两腔油路中的带载油路，并配置为：位于所述带载油路的近所述夹持油缸的工作腔一侧。

10.根据权利要求1所述的液压夹持系统，其特征在于，所述压力油路可与所述盘车装置的其他液压执行元件共用油源。

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