CN113738593B - 风力发电机组液压变桨系统的测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风力发电机组液压变桨系统的测试系统。所述测试系统包括：齿圈，固定到变桨轴承定圈，并且在齿圈的面向变桨轴承动圈的圆周侧表面上设置有齿；驱动齿轮，安装到变桨轴承动圈，并与齿圈啮合；变桨阻力施加组件，用于在驱动齿轮随着变桨轴承动圈变桨而沿着齿圈的圆周侧表面旋转的情况下，对驱动齿轮施加使驱动齿轮反向旋转的变桨阻力。本发明的测试系统可以模拟叶片变桨时施加到变桨系统的变桨阻力，检测液压变桨系统是否可以根据载荷输入要求提供足够的变桨力，从而提高液压变桨系统的出厂合格率，降低现场风力发电机组运行故障，提高风力发电机组的可靠性。

Description

风力发电机组液压变桨系统的测试系统

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种用于对风力发电机组的液压变桨系统进行离线检测的测试系统。

背景技术

风力发电机组是一种通过叶轮转动将风能转化为电能的大型发电装置，风力发电机组利用液压变桨系统根据风速的变化对叶片的桨叶角度进行调节以控制叶轮对风能的吸收。然而，总装厂出厂测试完全合格，但是出厂后到现场运行时，各种故障报出，例如，漏油故障频繁，极大的增加了现场运维成本。另外，由于叶片在不同桨叶角度情况下，需要的开桨力矩不同，现场使用时，一些机组的液压变桨系统无法根据需要的开桨力矩提供足够的力，出现开桨卡桨状态，后期难以进行更改，并且开桨卡桨是风力发电机组的致命性缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电机组液压变桨系统的测试系统，在未安装叶片的情况下，模拟叶片变桨时施加到变桨系统的变桨阻力，并检测液压变桨系统是否可以根据载荷输入要求提供足够的变桨力，从而提高液压变桨系统的出厂合格率，降低现场风力发电机组运行故障，提高风力发电机组的可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供一种风力发电机组液压变桨系统的测试系统。所述测试系统包括：齿圈，固定到变桨轴承定圈，并且在齿圈的面向变桨轴承动圈的圆周侧表面上设置有齿；驱动齿轮，安装到变桨轴承动圈，并与齿圈啮合；变桨阻力施加组件，用于在驱动齿轮随着变桨轴承动圈变桨而沿着齿圈的圆周侧表面旋转的情况下，对驱动齿轮施加使驱动齿轮反向旋转的变桨阻力。

可选地，变桨阻力施加组件可以包括：液压马达，液压马达的输出轴与驱动齿轮同轴固定连接。

可选地，变桨阻力施加组件还可以包括马达固定架，马达固定架用于固定安装在变桨轴承动圈上，液压马达安装在马达固定架上。

可选地，测试系统还可以包括：比例溢流阀，设置在液压马达的出油口处；以及第一控制单元，根据变桨阻力控制比例溢流阀的溢流压力。

可选地，液压马达可以包括第一油液进出口和第二油液进出口，第一油液进出口和第二油液进出口中的一个作为进油口，另一个作为出油口，测试系统可以包括：第一进油管路和第一回油管路，与第一油液进出口)连通；第一比例溢流阀，设置在第一回油管路上，第一比例溢流阀在第一油液进出口作为出油口时导通；第二进油管路和第二回油管路，与第二油液进出口连通；以及第二比例溢流阀，设置在第二回油管路上，第二比例溢流阀在第二油液进出口作为出油口时导通。

可选地，测试系统还可以包括：第三进油管路，与第一进油管路和第二进油管路连接，用于通过第一进油管路或第二进油管路向液压马达供应液压油；以及第一流动路径切换装置，设置在第一进油管路与第三进油管路以及第二进油管路与第三进油管路之间，以在第一油液进出口用作进油口时，使第一进油管路与第三进油管路连通，并使第二进油管路与第三进油管路断开，以及在第二油液进出口用作进油口时，使第二进油管路与第三进油管路连通，并使第一进油管路与第三进油管路断开。

可选地，第一流动路径切换装置可以包括：第一单向阀，设置在第一进油管路与第三进油管路之间并且沿进油方向导通；第二单向阀，设置在第二进油管路与第三进油管路之间并且沿进油方向导通。

可选地，测试系统还可以包括：液压泵，液压泵的入口与油源连接，液压泵的出口与第三进油管路连接；电机，用于向液压泵提供动力；第三单向阀，设置在液压泵的出口处，第三单向阀位于第三进油管路上并沿进油方向导通；以及第二控制单元，根据液压马达的转速控制液压泵的排油量。

可选地，变桨阻力施加组件还可以包括：泄压管路，与液压泵并联地连接在第三进油管路与油源之间；溢流阀，设置在泄压管路上；以及换向阀，换向阀为溢流阀的旁通阀。

可选地，测试系统还可以包括：第一备用进油管路，用于使第一油液进出口与油源连接；第二备用进油管路，用于使第二油液进出口与油源连接；第二流动路径切换装置，设置在第一备用进油管路和第二备用进油管路上，以在第一油液进出口用作进油口时，使第一备用进油管路与油源连通，并使第二备用进油管路与油源断开，以及在第二油液进出口用作进油口时，使第二备用进油管路与油源连通，并使第一备用进油管路与油源断开。

可选地，第二流动路径切换装置可以包括：第四单向阀，设置在第一备用进油管路上并且沿进油方向导通；以及第五单向阀，设置在第二备用进油管路上并且沿进油方向导通。

可选地，第一回油管路可以包括：第一部分管路，设置有沿回油方向导通的第六单向阀；第二部分管路，设置有第一比例溢流阀；和第三部分管路，为第一回油管路的除了第一回油管路的第一部分管路和第二部分管路之外的其余部分管路。

可选地，第一备用进油管路可包括：第一部分管路，设置有第四单向阀，并且与第一回油管路的第一部分管路并联连接；第二部分管路，与第一回油管路的第二部分管路并联连接，并且设置有沿进油方向导通的第七单向阀；和第三部分管路，为第一备用进油管路的除了第一备用进油管路的第一部分管路和第二部分管路之外的其余部分管路，并且第一备用进油管路的第三部分管路与第一回油管路的第三部分管路共用。

可选地，第二回油管路可以包括：第一部分管路，设置有沿回油方向导通的第八单向阀；第二部分管路，设置有第二比例溢流阀；和第三部分管路，为第二回油管路的除了第二回油管路的第一部分管路和第二部分管路之外的其余部分管路。

可选地，第二备用进油管路可包括：第一部分管路，设置有第五单向阀，并且与第二回油管路的第一部分管路并联连接；第二部分管路，与第二回油管路的第二部分管路并联连接，并且设置有沿进油方向导通的第九单向阀；和第三部分管路，为第二备用进油管路的除了第二备用进油管路的第一部分管路和第二部分管路之外的其余部分管路，并且第二备用进油管路的第三部分管路与第二回油管路的第三部分管路共用。

可选地，变桨阻力施加组件可以包括与液压马达的进油口连通的进油管路以及与液压马达的出油口连通的回油管路，进油管路和回油管路上可设置有用于对油液进行过滤的过滤器，回油管路上还可设置有对油液进行冷却的冷却器，进油管路和回油管路上可设置有快换接头，快换接头包括连接在一起时导通而彼此分开时关闭的第一部分和第二部分；变桨阻力施加组件还可包括：截止阀，设置在回油管路上并与比例溢流阀并联连接。

可选地，测试系统还可包括：检测单元，用于检测液压变桨系统的变桨角度；以及判别单元，被配置为用于根据检测到的液压变桨系统的变桨角度是否达到预定变桨角度，来判断液压变桨系统是否满足载荷输入要求，其中，载荷输入要求是指液压变桨系统变桨到预定变桨角度所需的变桨力。

可选地，判别单元还可被配置为用于判断液压变桨系统是否漏油，其中，如果变桨轴承动圈能够转动，并且液压变桨系统的故障预警装置提示报警，则判断液压变桨系统出现漏油；如果变桨轴承动圈无法转动，并且液压变桨系统的故障预警装置提示报警，则判断液压变桨系统出现漏油或者液压变桨系统中的压力阀组出现故障。

根据本发明的测试系统，能够在叶片安装到风力发电机组之前，直接验证变桨系统的能力，是否符合设计要求，降低变桨系统开发能力不足的风险。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是根据示例性实施例的风力发电机组液压变桨系统的测试系统的示意图。

图2是图1中的变桨阻力施加组件的控制框图。

附图标记说明：

100-轴承定圈，200-轴承动圈，1-齿圈，2-驱动齿轮，3-液压马达，31-第一油液进出口，32-第二油液进出口，33-转速传感器，4-马达固定架，5-进油管路，51-第一进油管路，52-第二进油管路，53-第三进油管路，6-回油管路，61-第一回油管路，611-第一回油管路的第一部分管路，612-第一回油管路的第二部分管路，613-第一回油管路的第三部分管路，62-第二回油管路，621-第二回油管路的第一部分管路，622-第二回油管路的第二部分管路，623-第二回油管路的第三部分管路，7-比例溢流阀，71-第一比例溢流阀，72-第二比例溢流阀，8-第一流动路径切换装置，81-第一单向阀，82-第二单向阀，9-液压泵，10-电机，11-第三单向阀，12-泄压管路，13-溢流阀，14-换向阀，15-第一备用进油管路，151-第一备用进油管路的第一部分管路，152-第一备用进油管路的第二部分管路，153-第一备用进油管路的第三部分管路，16-第二备用进油管路，161-第二备用进油管路的第一部分管路，162-第二备用进油管路的第二部分管路，163-第二备用进油管路的第三部分管路，17-第二流动路径切换装置，171-第四单向阀，172-第五单向阀，18-第六单向阀，19-第七单向阀，20-第八单向阀；21-第九单向阀，22-过滤器，221-第一回油过滤器，222-第二回油过滤器，223-高压过滤器，23-冷却器，231-第一冷却器，232-第二冷却器，24-快换接头，241-第一快换接头，242-第二快换接头，243-第三快换接头，25-截止阀，251-第一截止阀，252-第二截止阀。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例的风力发电机组液压变桨系统的测试系统。

将理解的是，术语第一、第二等的使用可以不指示顺序或者重要性，而是可以使用术语第一、第二等来将一个部件与另一个部件区分开。

另外，为叙述方便，下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致，但并不对本发明的组件的结构起限定作用。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1是根据示例性实施例的风力发电机组液压变桨系统的测试系统的示意图。

如图1中所示，液压变桨系统可以包括变桨轴承和液压变桨油缸，变桨轴承包括变桨轴承定圈100和变桨轴承动圈200，变桨轴承定圈100固定安装在轮毂上，变桨轴承定圈100为固定件；变桨轴承动圈200在液压变桨油缸的驱动下旋转，变桨轴承动圈200为旋转件，叶片固定安装在变桨轴承动圈200上。其中，变桨轴承定圈100可以为外圈，变桨轴承动圈200可以为内圈，但本发明不限于此，可选地，变桨轴承定圈100可以为内圈，而变桨轴承动圈200可以为外圈。下面以变桨轴承定圈100为外圈，变桨轴承动圈200为内圈为例，对测试系统的具体结构进行说明。

液压变桨系统对叶片进行变桨时，变桨轴承动圈200相对于变桨轴承定圈100转动，从而调整变桨角度。由于叶片会受到风的阻力，因此，液压变桨系统在对叶片变桨时需要提供足够的力(即，载荷输入数据或载荷输入要求)，才能将叶片调整到预定的变桨角度，这里，将液压变桨系统使叶片变桨到预定变桨角度所需的变桨力称为载荷输入数据或载荷输入要求。现有的液压变桨系统均是在现场运行过程中，发生故障，才能验证液压变桨系统的设计载荷输入数据是否满足要求，使得风力发电机组的运行可靠性难以得到保证。因此，本发明提供了一种用于风力发电机组的液压变桨系统的测试系统，用于在将液压变桨系统安装到风力发电机组之前，验证变桨系统的能力是否符合设计要求，提高液压变桨系统的运行可靠性。

根据本发明示例性实施例用于风力发电机组的液压变桨系统的测试系统包括齿圈1，固定(例如，通过螺栓连接)到变桨轴承定圈100，并且在齿圈的面向变桨轴承动圈200的圆周侧表面上设置有齿；驱动齿轮2，安装到变桨轴承动圈200，并与齿圈1啮合；变桨阻力施加组件，用于在驱动齿轮2随着变桨轴承动圈200变桨而沿着齿圈1的圆周侧表面旋转的情况下，对驱动齿轮2施加使驱动齿轮2反向旋转的变桨阻力。

上述测试系统，通过变桨阻力施加组件、驱动齿轮2和齿圈1的配合来模拟叶片受到风的阻力而施加到液压变桨系统的变桨阻力，从而可以在叶片尚未安装到液压变桨系统时模拟现场工况，对液压变桨系统进行离线检测。也就是说，无需安装叶片，就能直接验证液压变桨系统是否符合载荷输入要求，降低液压变桨系统因开发能力不足而导致的故障风险。

液压变桨系统在开桨至每个变桨角度所需要的扭矩不同。例如，液压变桨系统开桨到10°时，载荷输入数据要求为350KNm，此时，测试系统需要提供350KNm变桨阻力，液压变桨系统的油缸在额定压力状态下的输出扭矩应大于等于350KNm时，液压变桨系统才能正常变桨；如果液压变桨系统的油缸在额定压力状态下的输出扭矩小于350KNm，则液压变桨系统无法变桨，出现卡桨状态，证明变桨系统设计不满足载荷输入要求，需要修改设计。

为了检测液压变桨系统是否正常变桨，测试系统还可以包括检测单元和判别单元。其中检测单元用于检测液压变桨系统的变桨角度，检测单元可以是位移传感器。判别单元被配置为用于根据检测到的液压变桨系统的变桨角度是否达到预定的变桨角度，来判断液压变桨系统是否满足载荷输入要求。

例如，液压变桨系统的设计变桨角度是0度～90度，液压变桨系统开始进行变桨驱动之后，如果位移传感器检测到液压变桨系统的变桨角度为0度，无法开桨，或者位移传感器检测到液压变桨系统的变桨角度处在某一角度(例如，40度)时变桨轴承动圈200不再转动，出现卡桨，则说明液压变桨系统设计有问题，例如，液压变桨系统提供的变桨力不足，不满足载荷输入要求等，需要修改设计。经过验证后的变桨系统进行挂机测试，能够防止挂机运行机组出现卡桨故障，提高新型变桨系统的成熟度，降低投产损失率。

在上述测试系统对液压变桨系统进行测试的过程中，还可能出现漏油故障，通常有以下三种漏油情况：

(1)如果液压变桨系统中的油管接头未拧紧状态下，出现快速漏油情况，则会报出液压变桨系统快速漏油故障。

(2)如果在上述测试系统提供变桨阻力下，液压变桨无法正常变桨或顺桨，证明液压变桨系统漏油或液压变桨系统中的压力阀组出现故障，需要进行排查，例如液压变桨系统中的油管接头未接触的情况。

(3)如果在上述测试系统测试的整个过程中，液压变桨系统未报快速泄漏故障，并且运行情况良好，停止测试后，需检查液压变桨系统是否存在安装导致慢速泄漏，确保出厂机组的合格率。

为了模拟并检测叶片变桨时是否有漏油的风险，判别单元还可以被配置为用于判断液压变桨系统是否漏油。

其中，在上述测试系统开始测试时，液压变桨系统开始进行变桨驱动，如果变桨轴承动圈200正常转动，并且在预定时间(例如，3～5秒钟)时液压变桨系统的故障预警装置提示报警，则判别单元判断液压变桨系统出现第(1)种漏油情况；如变桨轴承动圈200无法转动(即，无法进行顺桨或开桨)，并且在预定时间(例如，3～5秒钟)时液压变桨系统的故障预警装置提示报警，则判断液压变桨系统出现漏油或者液压变桨系统中的压力阀组出现故障，即出现第(2)种漏油情况；如果变桨轴承动圈200正常转动，且在预定时间(例如，3～5秒钟)时未发生液压变桨系统的故障报警，则进行常规漏油检查，避免出现漏油量小，积少成多造成故障，则出现上述第(3)种漏油情况。

在对新设计的液压变桨系统进行测试时，载荷输入数据为产品设计方提供的理想值，根据该理想值计算并设置叶片变桨时对应的扭矩值(即变桨力)。在进行漏油检测时，载荷输入数据为实际机组运行的使用的数据，而此时可以直接利用机组中关于载荷输入数据与叶片变桨对应的扭矩值即可。理想值是大于机组实际运行时使用的值。

下面将参照图1和图2对变桨阻力施加组件如何实现提供变桨阻力的结构进行详细说明。

参见图1，变桨阻力施加组件包括液压马达3。液压马达3可通过马达固定架4安装到变桨轴承动圈200上。具体地，马达固定架4固定安装在变桨轴承动圈200上，例如，马达固定架4通过螺栓与变桨轴承动圈200固定。液压马达3安装在马达固定架4上，例如，液压马达3可以通过螺栓与马达固定架4固定。液压马达3具有可以转动的输出轴，驱动齿轮2安装在液压马达3的输出轴上并且可以与液压马达3的输出轴一起转动，具体地，驱动齿轮2可以包括与液压马达3的输出轴配合的轴孔，液压马达3的输出轴穿过驱动齿轮2的轴孔而与驱动齿轮2固定在一起。在本实施例中，马达固定架4包括第一部分、第二部分以及容纳槽，容纳槽由第一部分和第二部分围成，并且容纳槽面向齿圈1的齿的一侧形成有开口，容纳槽可以为凹槽。马达固定架4的第一部分固定安装在变桨轴承动圈200上，液压马达3安装在马达固定架4的第二部分上并且液压马达3的输出轴伸入容纳槽中，驱动齿轮2设置在容纳槽中并且固定在液压马达3的输出轴上。

液压马达3提供的变桨阻力通过驱动齿轮2和齿圈1的啮合，传递到马达固定架4，然后，马达固定架4传递给变桨轴承动圈200。

图2中示出了对三个液压变桨系统进行控制的变桨阻力施加组件示意图，以下以其中一个液压变桨系统进行描述。

参照图2，测试系统可以包括比例溢流阀7和第一控制单元，比例溢流阀7设置在液压马达3的出油口处，第一控制单元能够根据需要提供的变桨阻力控制比例溢流阀7的溢流压力，第一控制单元可以为液压变桨系统内的PLC程序，PLC留有接口以控制比例溢流阀7。

上述变桨阻力施加组件通过控制液压马达3的出油口处的压力，为液压马达3的输出轴提供旋转阻力，也就是说，为液压马达3提供旋转的反方向力矩，从而使得液压马达3能够向变桨轴承提供足够的变桨阻力。

其中，比例溢流阀7可以为电动比例溢流阀(又称为电比例溢流阀)。由于不同的变桨角度需要配合提供不同的变桨阻力，因此，可以通过变桨油缸的位移传感器确定变桨角度的输入信号，通过PLC程序准确实时地控制比例溢流阀7的溢流压力大小，确保变桨阻力施加组件输出需要的变桨阻力。但本发明不限于此，比例溢流阀7还可以为液动比例溢流阀等。

在实施例中，变桨阻力施加组件还可以包括与液压马达3的进油口连通的进油管路5以及与液压马达3的出油口连通的回油管路6。比例溢流阀7设置在回油管路6上。

参照图2，液压马达3包括第一油液进出口31和第二油液进出口32，第一油液进出口31和第二油液进出口32均可以用作进油口和出油口，并且当第一油液进出口31和第二油液进出口32中的一个作为进油口时，另一个可以作为出油口。例如，第一油液进出口31作为进油口时，第二油液进出口32作为出油口；或者，第一油液进出口31作为出油口时，第二油液进出口32作为进油口。

进油管路5可以包括分别与第一油液进出口31和第二油液进出口32连接的第一进油管路51和第二进油管路52，回油管路6可以包括分别与第一油液进出口31和第二油液进出口32连接的第一回油管路61和第二回油管路62。也就是说，第一回油管路61和第一进油管路51均与第一油液进出口31连通；第二回油管路62和第二进油管路52均与第二油液进出口32连通。

比例溢流阀7可以包括设置在第一回油管路61上的第一比例溢流阀71、设置在第二回油管路62上的第二比例溢流阀72。第一比例溢流阀71在第一油液进出口31作为出油口时导通；第二比例溢流阀72在第二油液进出口32作为出油口时导通。

进油管路5还可以包括第三进油管路53，第三进油管路53的一端与第一进油管路51和第二进油管路52连接，第三进油管路53的另一端与油源连接，用于通过第一进油管路51或第二进油管路52向液压马达3供应液压油。也就是说，第三进油管路53可以看作是第一进油管路51和第二进油管路52的共用管路部分，从油源供应的液压油经过第三进油管路53后分流进入第一进油管路51和第二进油管路52。但本发明不限于此，第一进油管路51或第二进油管路52还可以直接与油源连接。

测试系统还可以包括第一流动路径切换装置8，第一流动路径切换装置8用于切换油液的流动路径，以使第一进油管路51和第二进油管路52中与进油口连接的一个连通。具体地，第一流动路径切换装置8设置在第一进油管路51与第三进油管路53之间以及第二进油管路52与第三进油管路53之间，以在第一油液进出口31用作进油口时，使第一进油管路51与第三进油管路53连通，并使第二进油管路52与第三进油管路53断开，以及在第二油液进出口32用作进油口时，使第二进油管路52与第三进油管路53连通，并使第一进油管路51与第三进油管路53断开。

在实施例中，第一流动路径切换装置8可以包括第一单向阀81和第二单向阀82。第一单向阀81设置在第一进油管路51与第三进油管路53之间并且沿进油方向导通。第二单向阀82设置在第二进油管路52与第三进油管路53之间并且沿进油方向导通。第一单向阀81和第二单向阀82起到梭阀作用，向液压马达3的低压出口侧供油，高压出口侧封闭。

由于液压马达3在输出轴旋转过程中吸油，如果进油管路5的管程压力损失大，加上第一单向阀81和第二单向阀82的开启压力比较高，导致液压马达3会出现吸空现象，液压马达3吸空会产生气腐，导致液压马达3的柱塞表面或者齿轮表面气腐，最终导致液压马达3的容积效率低，液压马达3被损坏。

为了解决上述问题，测试系统还可以包括液压泵9和电机10。液压泵9的入口与油源(例如，油箱)连接，液压泵9的出口与进油管路5连接，具体地，液压泵9的出口与第三进油管路53连接，电机10用于向液压泵9提供动力。通过液压泵9向液压马达3补油，避免液压马达3出现吸空现象。

对于液压变桨速度不同的工况，例如，变桨速度在0～6°/s变化，液压泵9的补油流量需要根据液压马达3的旋转速度不同而提供流量变化，因此液压泵9优选采用电比例伺服液压泵。

测试系统还可以包括第二控制单元，第二控制单元可以根据液压马达3的转速大小控制液压泵9的排油量，液压马达3的转速可以由液压马达3的转速传感器33获得，转速传感器33用于测量变桨轴承在变桨改变角度时液压马达3的旋转速度。具体地，第二控制单元可以接收转速传感器33的输出信号，并通过PLC程序控制电比例伺服液压泵的排油量，从而满足液压马达3的液压油液需求，实现自动调节补油量控制，降低能量损耗，提高效率。

液压泵9的出口处设置有第三单向阀11，第三单向阀11位于第三进油管路53上，第三单向阀11沿进油方向导通，以防止油液倒流，损坏液压泵9。

测试系统还可以包括泄压管路12、溢流阀13和换向阀14。泄压管路12与液压泵9并联地连接在第三进油管路53与油源之间。溢流阀13设置在泄压管路12上，溢流阀13确保液压泵9输出油液的压力，也具有液压泵的保护作用。泄压管路12上还可以设置有压力表，若压力表测得输出油液的压力过高，则通过溢流阀13泄压，确保液压泵9不会超压运行。换向阀14为溢流阀13的旁通阀，控制变桨阻力施加组件的压力启停作用，降低变桨阻力施加组件发热及能量损耗，换向阀14可以为电磁换向阀。

为了防止液压泵9出现故障时，液压马达3没有足够的油液运行损坏，变桨阻力施加组件还可以包括第一备用进油管路15、第二备用进油管路16和第二流动路径切换装置17。第一备用进油管路15用于使液压马达3的第一油液进出口31与油源连接；第二备用进油管路16用于使液压马达3的第二油液进出口32与油源连接。第二流动路径切换装置17设置在第一备用进油管路15和第二备用进油管路16上，第二流动路径切换装置17用于切换油液的流动路径，以使第一备用进油管路15和第二备用进油管路16中与液压马达3的进油口连接的一个连通。具体地，在第一油液进出口31用作进油口时，使第一备用进油管路15与油源连通，并使第二备用进油管路16与油源断开，以及在第二油液进出口32用作进油口时，使第二备用进油管路16与油源连通，并使第一备用进油管路15与油源断开。

第二流动路径切换装置17包括第四单向阀171和第五单向阀172。第四单向阀171设置在第一备用进油管路15上并且沿进油方向导通。第五单向阀172设置在第二备用进油管路16上并且沿进油方向导通。第四单向阀171和第五单向阀172起到梭阀作用，向液压马达3的低压出口侧供油，高压出口侧封闭。

第一回油管路61可以包括第一部分管路、第二部分管路和第三部分管路。第一回油管路的第一部分管路611上设置有沿回油方向导通的第六单向阀18，第六单向阀18起背压作用，防止管路中油液因自重流回油箱，油管内形成真空，导致液压马达3中出现气蚀/气腐；第一比例溢流阀71设置在第一回油管路的第二部分管路612上；第一回油管路的第三部分管路613为第一回油管路61的除了第一回油管路的第一部分管路611和第一回油管路的第二部分管路612之外的其余部分管路。

第一备用进油管路15可以包括第一部分管路、第二部分管路和第三部分管路。第一备用进油管路的第一部分管路151上设置有第四单向阀171，并且与第一回油管路的第一部分管路611并联连接。第一备用进油管路的第二部分管路152与第一回油管路的第二部分管路612并联连接，并且设置有沿进油方向导通的第七单向阀19，第七单向阀19在第一备用进油管路15进行补油时导通，实现液压马达3的进油口无压力，液压马达3的出油口油液经过电比例溢流阀，达到负载阻力的实现。第一备用进油管路的第三部分管路153为第一备用进油管路15的除了第一备用进油管路的第一部分管路151和第一备用进油管路的第二部分管路152之外的其余部分管路，并且第一备用进油管路的第三部分管路153可以与第一回油管路的第三部分管路613共用，即为公共管路。

第二回油管路62可以包括第一部分管路、第二部分管路和第三部分管路。第二回油管路的第一部分管路621上设置有沿回油方向导通的第八单向阀20，第八单向阀20类似于第六单向阀18，起背压作用，防止管路中油液因自重流回油箱，油管内形成真空，导致液压马达3中出现气蚀/气腐；第二比例溢流阀72设置在第二回油管路的第二部分管路622上。第二回油管路的第三部分管路623为第二回油管路62的除了第二回油管路的第一部分管路621和第二回油管路的第二部分管路622之外的其余部分管路。

第二备用进油管路16包括第一部分管路、第二部分管路和第三部分管路。第二备用进油管路的第一部分管路161设置有第五单向阀172，并且与第二回油管路的第一部分管路621并联连接。第二备用进油管路的第二部分管路162与第二回油管路的第二部分管路622并联连接，并且设置有沿进油方向导通的第九单向阀21，第九单向阀21的作用类似于第七单向阀19，这里不再赘述。第二备用进油管路的第三部分管路163为第二备用进油管路16的除了第二备用进油管路的第一部分管路161和第二备用进油管路的第二部分管路162之外的其余部分管路，并且第二备用进油管路的第三部分管路163与第二回油管路的第三部分管路623共用。

优选地，进油管路5和回油管路6上可以设置有用于对油液进行过滤的过滤器22。例如，在实施例中，第一回油管路的第一部分管路611和第二回油管路的第一部分管路621上分别设置有回油过滤器。也就是说，第一回油管路的第一部分管路611上设置有第一回油过滤器221，第二回油管路的第一部分管路621上设置有第二回油过滤器222。由于变桨阻力施加组件中的各阀件运行过程中会产生磨损，产生杂质，通过回油过滤器将油过滤后再回油箱，防止液压泵吸入杂质，加速液压泵磨损。第三进油管路53上设置有高压过滤器223，高压过滤器223用于对液压泵9输出的液压油过滤，确保输出油液的清洁度，提高变桨阻力施加组件的各部件的使用寿命，降低变桨阻力施加组件故障。

由于所有的阻力都转化成热能传递给液压油，所以需要将液压油进行冷却，确保系统良好工作。因此，优选地，回油管路6上还设置有对油液进行冷却的冷却器23。在实施例中，第一回油管路的第一部分管路611和第二回油管路的第一部分管路621上分别设置有冷却器。也就是说，第一回油管路的第一部分管路611上设置有第一冷却器231，第二回油管路的第一部分管路621上设置有第二冷却器232。

进油管路5和回油管路6上还可以设置有快换接头24。快换接头24包括连接在一起时导通而彼此分开时关闭的第一部分和第二部分。快换接头用于快速连接管路，并且快换接头具有自封闭功能，减少油管拆卸液压油外流。在实施例中，第一回油管路的第三部分管路613和第一备用进油管路的第三部分管路153上设置有第一快换接头241，第二回油管路的第三部分管路623和第二备用进油管路的第三部分管路163上设置有第二快换接头242，第一进油管路51和第二进油管路52的公共部分管路(即第三进油管路53)上设置有第三快换接头243。

变桨阻力施加组件还可以包括设置在回油管路6上并与比例溢流阀7并联连接的截止阀25。在实施例中，变桨阻力施加组件可以包括第一截止阀251和第二截止阀252，第一截止阀251与第一回油管路的第二部分管路612并联连接，第二截止阀252与第二回油管路的第二部分管路622并联连接。测试系统测试完成之后，将液压马达3两侧的截止阀25打开，释放液压马达3两端油液的压力，防止拆卸管路时高压油泄漏伤人。

下面将参照图1和图2说明根据本发明示例性实施例的风力发电机组液压变桨系统的测试系统的使用过程：

当液压变桨油缸开始变桨时，变桨轴承动圈200开始旋转。此时，由于齿圈1和驱动齿轮2相互啮合，因此，齿圈1可以带动驱动齿轮2自转，驱动齿轮2可以带动与其安装在一起的液压马达3的输出轴旋转。第一控制单元控制比例溢流阀7的溢流压力，从而为液压马达3提供旋转阻力，以模拟叶片变桨阻力。在此过程中，电机10带动液压泵9旋转，将油箱内油液通过液压泵9、第三单向阀11、高压过滤器223、第三快换接头243、第一流动路径切换装置8为液压马达3供油，以确保液压马达3有充足的液压油。

具体地，当液压变桨系统开桨时，齿圈1和变桨轴承动圈200带动驱动齿轮2顺时针旋转，液压马达3的输出轴随着驱动齿轮2顺时针旋转，液压马达3通过第一进油管路51从液压马达3左侧的第一油液进出口31吸油，在此过程中，电机10带动液压泵9旋转，使油箱内的油液通过液压泵9、第三单向阀11、高压过滤器223、第三快换接头243、第一单向阀81为液压马达3供油。液压马达3旋转并将油液从液压马达3右侧的第二油液进出口32排出，油液经过第二比例溢流阀72时，第一控制单元控制第二比例溢流阀72的动作，为液压马达3的旋转提供反向扭矩，油液通过第二比例溢流阀72后，经过第二快换接头242、第八单向阀20、第二冷却器232、第二回油过滤器222后回油箱。

测试系统在提供的上述反向扭矩的作用下，通过检测单元检测液压变桨系统的变桨角度是否达到预定的变桨角度，确定液压变桨系统提供的变桨力是否满足载荷输入要求，从而提高液压变桨系统的出厂合格率，降低现场风力发电机组运行故障，提高风力发电机组的可靠性。

假如当液压变桨系统开桨时，液压泵9出现故障时，无法为液压马达3提供液压油，此时通过液压马达3的自吸能力，将油箱内液压油液通过第一备用进油管路15，经由第四单向阀171、第一快换接头241、第七单向阀19到液压马达3左侧第一油液进出口31。

当液压变桨系统顺桨时，齿圈1和变桨轴承动圈200带动驱动齿轮2逆时针旋转，液压马达3随同驱动齿轮2逆时针旋转，液压马达3通过第二进油管路52从液压马达3右侧的第二油液进出口32吸油，在此过程中，电机10带动液压泵9旋转，使油箱内的油液通过液压泵9、第三单向阀11、高压过滤器223、第三快换接头243、第二单向阀82为液压马达3供油。液压马达3旋转并将油液从液压马达3左侧的第一油液进出口31排出，油液经过第一比例溢流阀71时，第一控制单元控制第一比例溢流阀71的动作，为液压马达3的旋转提供反向扭矩，油液通过第一比例溢流阀71之后，经过第一快换接头241、第六单向阀18、第一冷却器231、第一回油过滤器221后回油箱。

假如当液压变桨系统顺桨时，液压泵9出现故障时，无法为液压马达3提供液压油，此时通过液压马达3的自吸能力，将油箱内液压油液通过第二备用进油管路16，经由第五单向阀172、第二快换接头242、第九单向阀21到液压马达3右侧第二油液进出口32。

尽管上述的描述过程是针对一个液压变桨系统的测试过程的描述，实际测试过程中，三个液压变桨系统会同时进行测试，需要说明的是，三个测试系统的液压泵、冷却器、过滤器以及进油管路、回油管路和备用进油管路的部分管道均也可以共用，例如，回油管路的第一部分管路和第三部分管路、备用进油管路的第一部分管路和第三部分管路以及第三进油管路可以共用，且均根据三个液压变桨系统的情况统一进行控制。

根据本发明，利用载荷输入数据-变桨角度-液压马达扭矩之间存在的对应关系，根据载荷输入数据，对应设计并计算出变桨阻力施加组件在变桨时需要提供的扭矩(即，液压马达3提供给轴承动圈200的阻力)，并通过第一控制单元控制比例溢流阀7的溢流压力，从而为液压马达3提供旋转阻力，液压马达3的阻力通过驱动齿轮2、齿圈1和马达固定架4传递给变桨轴承动圈200，从而模拟风机正常运行状态下运行时，叶片受到风的阻力而施加到变桨系统的变桨阻力，使得总装厂出厂测试时模拟现场工况进行测试，可以验证液压变桨系统在模拟叶片变桨时是否可以根据变桨情况提供足够的力，例如，是否符合载荷设计要求，确保液压变桨系统出厂的合格率，降低现场机组运行故障，提高可靠性。此外，本发明的测试系统还可以检测液压变桨系统在模拟叶片变桨时是否发生漏油，为风力发电机组的可靠运行提供保障。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (15)

1.一种风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述测试系统包括：

齿圈，固定到变桨轴承定圈，并且在所述齿圈的面向变桨轴承动圈的圆周侧表面上设置有齿；

驱动齿轮，安装到所述变桨轴承动圈，并与所述齿圈啮合；

变桨阻力施加组件，在叶片未安装到所述液压变桨系统的离线检测过程中用于在所述驱动齿轮随着所述变桨轴承动圈变桨而沿着所述齿圈的所述圆周侧表面旋转的情况下，对所述驱动齿轮施加使所述驱动齿轮反向旋转的变桨阻力，

其中，所述变桨阻力施加组件包括：液压马达，所述液压马达的输出轴与所述驱动齿轮同轴固定连接，

其中，所述测试系统还包括：

比例溢流阀，设置在所述液压马达的出油口处；

第一控制单元，在所述离线检测过程中控制所述比例溢流阀的溢流压力以调整所述变桨阻力；

检测单元，用于检测所述液压变桨系统的变桨角度；

判别单元，被配置为用于根据所述检测到的液压变桨系统的变桨角度是否达到预定变桨角度，来判断所述液压变桨系统是否满足载荷输入要求，其中，所述载荷输入要求是指所述液压变桨系统变桨到所述预定变桨角度所需的变桨力。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述变桨阻力施加组件还包括马达固定架，所述马达固定架用于固定安装在所述变桨轴承动圈上，所述液压马达安装在所述马达固定架上。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述液压马达包括第一油液进出口和第二油液进出口，所述第一油液进出口和所述第二油液进出口中的一个作为进油口，另一个作为所述出油口，所述测试系统包括：

第一进油管路和第一回油管路，与所述第一油液进出口连通；

第一比例溢流阀，设置在所述第一回油管路上，所述第一比例溢流阀在所述第一油液进出口作为出油口时导通；

第二进油管路和第二回油管路，与所述第二油液进出口连通；以及

第二比例溢流阀，设置在所述第二回油管路上，所述第二比例溢流阀在所述第二油液进出口作为出油口时导通。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括：

第三进油管路，与所述第一进油管路和所述第二进油管路连接，用于通过所述第一进油管路或所述第二进油管路向所述液压马达供应液压油；以及

第一流动路径切换装置，设置在所述第一进油管路与所述第三进油管路以及所述第二进油管路与所述第三进油管路之间，以在所述第一油液进出口用作进油口时，使所述第一进油管路与所述第三进油管路连通，并使所述第二进油管路与所述第三进油管路断开，以及在所述第二油液进出口用作进油口时，使所述第二进油管路与所述第三进油管路连通，并使所述第一进油管路与所述第三进油管路断开。

5.根据权利要求4所述的风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述第一流动路径切换装置包括：

第一单向阀，设置在所述第一进油管路与所述第三进油管路之间并且沿进油方向导通；

第二单向阀，设置在所述第二进油管路与所述第三进油管路之间并且沿进油方向导通。

6.根据权利要求4所述的风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括：

液压泵，所述液压泵的入口与油源连接，所述液压泵的出口与所述第三进油管路连接；

电机，用于向所述液压泵提供动力；

第三单向阀，设置在所述液压泵的出口处，所述第三单向阀位于所述第三进油管路上并沿进油方向导通；以及

第二控制单元，根据所述液压马达的转速控制所述液压泵的排油量。

7.根据权利要求6所述的风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述变桨阻力施加组件还包括：

泄压管路，与所述液压泵并联地连接在所述第三进油管路与所述油源之间；

溢流阀，设置在所述泄压管路上；以及

换向阀，所述换向阀为所述溢流阀的旁通阀。

8.根据权利要求3所述的风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括：

第一备用进油管路，用于使所述第一油液进出口与油源连接；

第二备用进油管路，用于使所述第二油液进出口与油源连接；

第二流动路径切换装置，设置在所述第一备用进油管路和所述第二备用进油管路上，以在所述第一油液进出口用作进油口时，使第一备用进油管路与所述油源连通，并使所述第二备用进油管路与所述油源断开，以及在所述第二油液进出口用作进油口时，使第二备用进油管路与所述油源连通，并使所述第一备用进油管路与所述油源断开。

9.根据权利要求8所述的风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述第二流动路径切换装置包括：

第四单向阀，设置在所述第一备用进油管路上并且沿进油方向导通；以及

第五单向阀，设置在所述第二备用进油管路上并且沿进油方向导通。

10.根据权利要求9所述的风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述第一回油管路的第一部分管路设置有沿回油方向导通的第六单向阀；

所述第一回油管路的第二部分管路设置有所述第一比例溢流阀；并且

所述第一回油管路的第三部分管路为所述第一回油管路的除了所述第一回油管路的第一部分管路和所述第一回油管路的第二部分管路之外的其余部分管路。

11.根据权利要求10所述的风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述第一备用进油管路的第一部分管路设置有所述第四单向阀，并且与所述第一回油管路的第一部分管路并联连接；

所述第一备用进油管路的第二部分管路与所述第一回油管路的第二部分管路并联连接，并且设置有沿进油方向导通的第七单向阀；并且

所述第一备用进油管路的第三部分管路为所述第一备用进油管路的除了所述第一备用进油管路的第一部分管路和所述第一备用进油管路的第二部分管路之外的其余部分管路，并且所述第一备用进油管路的第三部分管路与所述第一回油管路的第三部分管路共用。

12.根据权利要求9所述的风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述第二回油管路的第一部分管路设置有沿回油方向导通的第八单向阀；

所述第二回油管路的第二部分管路设置有所述第二比例溢流阀；并且

所述第二回油管路的第三部分管路为所述第二回油管路的除了所述第二回油管路的第一部分管路和所述第二回油管路的第二部分管路之外的其余部分管路。

13.根据权利要求12所述的风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述第二备用进油管路的第一部分管路设置有所述第五单向阀，并且与所述第二回油管路的第一部分管路并联连接；

所述第二备用进油管路的第二部分管路与所述第二回油管路的第二部分管路并联连接，并且设置有沿进油方向导通的第九单向阀；并且

所述第二备用进油管路的第三部分管路为所述第二备用进油管路的除了所述第二备用进油管路的第一部分管路和所述第二备用进油管路的第二部分管路之外的其余部分管路，并且所述第二备用进油管路的第三部分管路与所述第二回油管路的第三部分管路共用。

14.根据权利要求1所述的风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述变桨阻力施加组件包括与所述液压马达的进油口连通的进油管路以及与所述液压马达的出油口连通的回油管路，

所述进油管路和所述回油管路上设置有用于对油液进行过滤的过滤器，

所述回油管路上还设置有对油液进行冷却的冷却器，

所述进油管路和所述回油管路上设置有快换接头，所述快换接头包括连接在一起时导通而彼此分开时关闭的第一部分和第二部分；

所述变桨阻力施加组件还包括：截止阀，设置在所述回油管路上并与所述比例溢流阀并联连接。

15.根据权利要求14所述的风力发电机组液压变桨系统的测试系统，其特征在于，所述判别单元还被配置为用于判断所述液压变桨系统是否漏油，其中，

如果所述变桨轴承动圈能够转动，并且所述液压变桨系统的故障预警装置提示报警，则判断所述液压变桨系统出现漏油；

如果所述变桨轴承动圈无法转动，并且所述液压变桨系统的故障预警装置提示报警，则判断所述液压变桨系统出现漏油或者所述液压变桨系统中的压力阀组出现故障。