CN201739083U - 一种风力发电机机械传动动力液压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风力发电系统，包括发电机(8)、增速箱、传动系统、油路、高速轴(6)、液压泵(25)，所述高速轴(6)设置于所述增速箱中并与发电机(8)连接，所述液压泵(25)通过油路与所述传动系统连接，其特征在于，所述高速轴(6)还与所述液压泵(25)连接。本实用新型的液压泵实现泵和马达的双重作用，其利用风力发电机增速箱的高速轴所输出的动力来驱动。液压泵又供给齿轮箱所需要的一定流量、压力的润滑油，满足增速箱的润滑需要；本实用新型的传动系统通过液压基本回路的组合，在风力发电机需要制动时提供制动力矩；本实用新型的蓄能器在需要对风轮进行机械锁定时通过液压系统提供反相扭矩所需的能量，使叶轮旋转速率变慢，实现机械锁销与销孔的对正。

Description

一种风力发电机机械传动动力液压系统

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电系统。

背景技术

由于能源的短缺和枯竭，风能已经成为一种新的替代能源。目前大规模投入使用的带齿轮箱的双馈式风力发电机存在若干缺点。

首先，针对齿轮箱的润滑，采用配置单独的润滑装置(通常为润滑泵)的方法。这种润滑装置只要风力发电机旋转，不管其是否处于发电状态，都要启动润滑泵，尤其在风力发电机待机时不但不能发电而且还要消耗电能，造成一定的浪费，而且也使润滑泵和过滤装置的寿命大大降低，如果按照风力发电机工作寿命二十年计算，这种浪费和损失是相当客观的。

第二，在对风力发电机轮毂内机构进行调试维修时，需要停机制动并使用机械锁将风轮锁死，而机械锁销轴与销孔对正也比较麻烦，一般是利用风轮的低速旋转，待销孔与销轴对正时启动制动器，然后将风轮锁死，但由于风轮的转速变化大，使得这项工作进行起来很困难，常常是反复操作才能实现。因此，风力发电机同时也需配备高速轴的制动装置，单独设立一套液压系统，增加了成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新的风力发电系统，包括发电机、增速箱、传动系统、油路、高速轴、液压泵，所述高速轴设置于所述增速箱中并与发电机连接，所述液压泵通过油路与所述传动系统连接，另外，所述高速轴还与所述液压泵连接。

优选地，所述增速箱还包括依次连接的行星架、中心轮轴、中间轴，所述增速箱行星架通过刚性联轴器与风机叶轮连接，所述中间轴与所述高速轴连接，所述高速轴分别通过第一弹性联轴器和第二弹性联轴器与所述发电机和液压泵连接。

优选地，所述传动系统包括通过油路连接的以下部件：油分配器、第二弹性联轴器、第一电接点压力表、油冷却器、第一单向阀、第一调速阀、二位三通电磁阀、第一二位二通电磁阀、第二电接点压力表、第二二位二通电磁阀、第二单向阀、第一溢流阀、第二调速阀、第三二位二通电磁阀、第二溢流阀、第三单向阀、滤油器；所述液压泵通过油路分别与第二单向阀和第三单向阀连接。

优选地，所述传动系统还包括蓄能器，其通过油路与第二电接点压力表和第二二位二通电磁阀连接。

本实用新型的有益效果如下。

本实用新型的液压泵实现泵和马达的双重作用，其利用风力发电机增速箱的高速轴所输出的动力来驱动。液压泵又供给齿轮箱所需要的一定流量、压力的润滑油，满足增速箱的润滑需要。

本实用新型的传动系统通过液压基本回路的组合，在风力发电机需要制动时提供制动力矩。

本实用新型的蓄能器在需要对风轮进行机械锁定时通过液压系统提供反相扭矩所需的能量，使叶轮旋转速率变慢，实现机械锁销与销孔的对正。

附图说明

图1是本实用新型的风力发电系统的结构示意图。

图2是本实用新型的风力发电系统的润滑油路的示意图。

图3是本实用新型的风力发电系统的制动油路的示意图。

图4是本实用新型的风力发电系统的驱动油路的示意图。

1、风机叶轮，2、刚性联轴器，3、增速箱行星架，4、中心轮轴，5、中间轴，6、高速轴，7、第一弹性联轴器，8、发电机，9、油分配器，10、第二弹性联轴器，11、第一电接点压力表，12、油冷却器，13、第一单向阀，14、第一调速阀，15、二位三通电磁阀，16、第一二位二通电磁阀，17、第二电接点压力表，18、蓄能器，19、第二二位二通电磁阀，20、第二单向阀，21、第一溢流阀，22、第二调速阀，23、第三二位二通电磁阀，24、第二溢流阀，25、液压泵，26、第三单向阀，27、滤油器。

具体实施方式

结合附图1，对本实用新型的风力发电系统及其润滑过程进行更详尽的说明。

风机叶轮1把所获取的风能转化为机械能并通过刚性联轴器2、增速箱行星架3、中心轮轴4、中间轴5传输到高速轴6，再经第一弹性联轴器7带动发电机8发电。在高速轴6的左端通过第二弹性联轴器10串接了液压泵25。当风力发电机工作时，液压泵25的进油口从增速箱的油池吸油，经滤油器27、第三单向阀26并通过液压泵25将润滑油加压。润滑油通过第二单向阀20，再经由二位三通电磁阀15分配进入油冷却器12，冷却后经油分配器9输出到齿轮箱的各个润滑点。

结合附图2，进一步对本实用新型的风力发电系统的润滑过程进行描述。

当风力发电机的叶轮以低速正常工作时，本实用新型的液压系统的液流方向如图2中虚线所表示。将第一溢流阀21调定压力为润滑系统所需的低压，此时，二位三通电磁阀15、第一二位二通电磁阀16、第二二位二通电磁阀19、第三二位二通电磁阀23的阀芯均处于图示位置，以确保润滑油只能进入润滑通路。

此时，如果风力发电机转速高，所需润滑油量就大，而同时液压泵的转速也高，输出的润滑油量就多，可以满足齿轮箱的运转需要；如果由于风速的原因使风力发电机的转速下降，虽然使得液压泵的输出油量下降，但这时增速箱的润滑油需求量也同时降低，因而并不影响增速箱的工作需要，同时液压泵的转速下降也有利于提高泵的寿命。

结合附图3，对本实用新型的风力发电系统的制动过程进行描述。

当风力发电机需要制动时，液压系统的状态如图3所示，图中虚线所示为油的流动方向。

风力发电机叶片变桨制动后，第三二位二通阀23进入右位导通状态，第一溢流阀21的调定压力由第二溢流阀24确定，液压泵25经二位三通阀15向蓄能器18充压，液压泵25的输出压力逐渐增加，当液压泵25的负载达到蓄能器18的设定值后与叶轮传至高速轴的动力相平衡，从而达到自动制动的作用。

结合附图4，对本实用新型的风力发电系统的液压泵的驱动过程进行说明。

在需要对风轮进行机械锁定时，液压系统的驱动原理图见图4，图中虚线所示为油的流动方向。

此时的液压泵25作为马达使用，点动第二二位二通电磁阀19，蓄能器18中的高压油经第二二位二通电磁阀19、第二调速阀22进入液压泵25，带动增速箱的高速轴6做低速转动，从而使叶轮缓慢转动以利于机械锁销进入锁销孔。液压马达出口的润滑油经由润滑通道、油分配器9输送到增速箱各个润滑点。

为了让风力发电机最大可能利用风能，通过一系列控制系统来实现发电机组对风速及风向的响应，机组上安装风向及风力传感器，将得到的风力数据转化成电信号，通过控制系统控制机组中的若干电机运转。为了使叶片最大可能将风能转化为动能，控制系统控制偏航电机运转，调整机组方向，使其正向迎风，使叶片最大受力；同时为了保证风轮转速稳定，使其输出的电能稳定，控制系统通过对风速的感应控制风轮轮毂内的变桨电机运转，来改变叶片的受力角，以此保证风轮转速稳定。同样，通过控制系统，当风速超过机组运行的最大风速时，可控制风轮叶片顺风向转浆，使其不再受力，从而使风轮停转，以保护发电机组安全。

本实用新型的液压系统取代了现有风力发电机增速箱的润滑系统和高速轴的制动系统，增加了低速驱动叶轮的功能，降低了风力发电机的成本，方便了操作和维修，尤其是减少了风力发电机待机状态下的能耗，使得风力发电机作为新能源的开发载体设计上更合理。在技术上也具有明确的可行性，只要计算出增速箱润滑油流量、压力和风力发电机的制动力就可以对液压系统的各个元件进行选型号，最终确定本实用新型液压系统的设计。在使用上本实用新型的液压系统也非常安全，因为作为液压系统防止过载的能力很强，流量、压力都是可以在调试和使用中调整。

Claims (4)

1.一种风力发电系统，包括增速箱、传动系统、油路、发电机(8)、高速轴(6)、液压泵(25)，所述高速轴(6)设置于所述增速箱中并与所述发电机(8)连接，所述液压泵(25)通过油路与所述传动系统连接，其特征在于，所述高速轴(6)还与所述液压泵(25)连接。

2.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，所述增速箱还包括依次连接的行星架(3)、中心轮轴(4)、中间轴(5)，所述增速箱行星架(3)通过刚性联轴器(2)与风机叶轮(1)连接，所述中间轴(5)与所述高速轴(6)连接，所述高速轴(6)分别通过第一弹性联轴器(7)和第二弹性联轴器(10)与所述发电机(8)和液压泵(25)连接。

3.根据权利要求2所述的风力发电系统，其特征在于，所述传动系统包括通过油路连接的以下部件：油分配器(9)、第二弹性联轴器(10)、第一电接点压力表(11)、油冷却器(12)、第一单向阀(13)、第一调速阀(14)、二位三通电磁阀(15)、第一二位二通电磁阀(16)、第二电接点压力表(17)、第二二位二通电磁阀(19)、第二单向阀(20)、第一溢流阀(21)、第二调速阀(22)、第三二位二通电磁阀(23)、第二溢流阀(24)、第三单向阀(26)、滤油器(27)；所述液压泵(25)通过油路分别与第二单向阀(20)和第三单向阀(26)连接。

4.根据权利要求3所述的风力发电系统，其特征在于，所述传动系统还包括蓄能器(18)，其通过油路与第二电接点压力表(17)和第二二位二通电磁阀(19)连接。

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