CN206429349U

CN206429349U - 比例阀控制两级螺旋摆动油缸驱动的风力机变桨距系统

Info

Publication number: CN206429349U
Application number: CN201720111981.6U
Authority: CN
Inventors: 黄烨
Original assignee: Zhejiang Industry Polytechnic College
Current assignee: Zhejiang Industry Polytechnic College
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2017-02-07
Publication date: 2017-08-22
Anticipated expiration: 2027-02-07

Abstract

本实用新型公开了一种比例阀控制两级螺旋摆动油缸驱动的风力机变桨距系统，液压系统正常工作时，液压泵输出压力油经比例换向阀进入两级螺旋摆动油缸，两级螺旋摆动油缸驱动桨叶正、反转或停止，两级螺旋摆动油缸回油经比例换向阀后流回油箱；比例换向阀上的左电磁铁以及右电磁铁带电后分别控制桨叶正转和反转，而比例换向阀阀芯开度大小决定转动速度；紧急情况时，由顺桨蓄能器经第一电磁换向阀、第三单向阀和液压锁对两级螺旋摆动油缸供油，两级螺旋摆动油缸转动桨叶，使桨叶回到安全顺桨位置；而且整体结构更加紧凑，安装调试方便，安全性能高，同时系统响应速度满足使用要求。

Description

比例阀控制两级螺旋摆动油缸驱动的风力机变桨距系统

技术领域：

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种比例阀控制两级螺旋摆动油缸驱动的风力机变桨距系统。

背景技术：

风轮和叶片桨叶是风力发电机组的重要部件，叶片的桨距角β自动进行调节是指叶片可以沿着其纵轴方向旋转，具体过程是：当风力发电机启动时，桨距角β在90⁰附近，以获得足够的启动转矩；当风速过高时，增大β以改变气流对叶片的攻角，从而改变风力发电机获得的空气动力转矩，控制风轮能量吸收，以保持一定的输出功率和平稳；当风速过低低于额定风速时，桨叶节距角β减小或等于0，捕获最大风能，而且输出电能频率不变；而在紧急关机时，变桨距机构调节桨叶节距角为90⁰，使桨叶顺桨，风轮转速降低，减小对风力机负载的冲击，提高系统寿命。

变桨距调节的优点是机组启动性能好，输出功率稳定，机组结构受力小，停机方便安全；虽然增加了变桨距装置，控制比较复杂，但变桨距系统提高了发电机的运行效率，并可使风机在不同风力、风向和风速下可靠运行。

变桨距系统一般分为电动和液压两种，前者是由电机带动齿轮机构驱动桨叶转动，后者是由电液伺服比例阀控制液压缸，由液压缸驱动桨叶转动。液压变桨距常用的驱动机构为液压缸推动连杆，连杆推动桨叶转动，改变桨距角，但是这种机构需要大的推力和足够的空间。

实用新型内容：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的问题，提供一种将液压缸推动机构改为用两级螺旋摆动油缸旋转驱动齿轮，齿轮带动齿圈转动，从而调节桨距角，而且结构变得更加紧凑，安装调试方便，同时系统响应速度满足使用要求的比例阀控制两级螺旋摆动油缸驱动的风力机变桨距系统。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种比例阀控制两级螺旋摆动油缸驱动的风力机变桨距系统，包括液压控制回路和驱动装置，所述液压控制回路包括油箱、液压泵、比例换向阀和液压锁，所述油箱通过管道与液压泵相连，所述液压泵通过管道与比例换向阀的A口相连，所述液压泵与比例换向阀的A口之间的管道上安装有第一单向阀，所述比例换向阀的B口通过管道与油箱相连，所述比例换向阀的B口与油箱之间的管道上安装有第二单向阀；所述比例换向阀的C口通过管道与液压锁的第一连接口相连，所述比例换向阀的D口通过管道与液压锁的第二连接口相连；所述驱动装置装置包括两级螺旋摆动油缸、回转支承轴承和安装在回转支承轴承内环侧面上的桨叶，所述两级螺旋摆动油缸的第一油口通过管道与液压锁的第三连接口相连，所述两级螺旋摆动油缸的第二油口通过管道与液压锁的第四连接口相连；所述两级螺旋摆动油缸的转轴上安装有驱动齿轮，所述驱动齿轮与安装在回转支承轴承内环上的齿圈啮合相连。

所述液压控制回路还包括顺桨蓄能器、第一电磁换向阀和第二电磁换向阀，所述顺桨蓄能器通过管道与第一电磁换向阀相连，所述第一电磁换向阀通过管道与液压锁的第一连接口相连，所述第一电磁换向阀与液压锁的第一连接口之间的连接管道上安装有第三单向阀；所述第二电磁换向阀的两个连接端分别通过管道与第二单向阀以及液压锁的第二连接口相连。

所述液压控制回路还包括安全溢流阀，所述安装溢流阀的两个连接端分别通过管道与第一单向阀以及油箱相连。

所述回转支承轴承的外环上安装有固定环。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的比例阀控制两级螺旋摆动油缸驱动的风力机变桨距系统，液压系统正常工作时，液压泵输出压力油经比例换向阀进入两级螺旋摆动油缸，两级螺旋摆动油缸驱动桨叶正、反转或停止，两级螺旋摆动油缸回油经比例换向阀后流回油箱；比例换向阀上的左电磁铁以及右电磁铁带电后分别控制桨叶正转和反转，而比例换向阀阀芯开度大小决定转动速度；紧急情况时，由顺桨蓄能器经第一电磁换向阀、第三单向阀和液压锁对两级螺旋摆动油缸供油，两级螺旋摆动油缸转动桨叶，使桨叶回到安全顺桨位置；而且整体结构更加紧凑，安装调试方便，安全性能高，同时系统响应速度满足使用要求。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型驱动装置的放大结构示意图。

具体实施方式：

实施例1

如图1-2所示的比例阀控制两级螺旋摆动油缸驱动的风力机变桨距系统，包括液压控制回路1和驱动装置2，所述液压控制回路1包括油箱11、液压泵12、比例换向阀13和液压锁14，所述油箱11通过管道与液压泵12相连，所述液压泵12通过管道与比例换向阀13的A口相连，所述液压泵12与比例换向阀13的A口之间的管道上安装有第一单向阀3，所述比例换向阀13的B口通过管道与油箱11相连，所述比例换向阀13的B口与油箱11之间的管道上安装有第二单向阀31。所述比例换向阀13的C口通过管道与液压锁14的第一连接口41相连，所述比例换向阀13的D口通过管道与液压锁14的第二连接口42相连。所述驱动装置2装置包括两级螺旋摆动油缸5、回转支承轴承6和安装在回转支承轴承6内环侧面上的桨叶7，所述两级螺旋摆动油缸5的第一油口51通过管道与液压锁14的第三连接口43相连，所述两级螺旋摆动油缸5的第二油口52通过管道与液压锁14的第四连接口44相连；所述两级螺旋摆动油缸5的转轴53上安装有驱动齿轮54，所述驱动齿轮54与安装在回转支承轴承6内环上的齿圈61啮合相连。所述回转支承轴承6的外环上安装有固定环66，回转支承轴承6的外环通过固定环66进行固定，两级螺旋摆动油缸5通过驱动齿轮54和齿圈61驱动桨叶7转动。

当液压泵站启动完成后，液压系统处于正常工作状态，桨叶7的变化会经历两种模式：开桨（桨距角增大）和关桨（桨距角减小）。当风力发电机组中的风力检测装置检测到的风力小于规定值时，比例换向阀13上的左电磁铁21带电，液压泵12从油箱11内抽取的压力油经第一单向阀3和比例换向阀13，从比例换向阀13的C口流出进入液压锁14，经液压锁14内部的第一液控单向阀71后从液压锁14的第三连接口43流出进入两级螺旋摆动油缸5的第一油口51，这时两级螺旋摆动油缸5的转轴53转动带动桨叶正向转动转角增大。回油从两级螺旋摆动油缸5的第二油口52流出，经液压锁14的第四连接口44、液压锁14内部的第二液控单向阀72、液压锁14的第二连接口42，从比例换向阀13的D口进入，B口流出，再通过第二单向阀31流回油箱11。此处第二单向阀31起背压作用，防止比例换向阀阻尼室内“阻尼”消失，影响比例换向阀13不稳定而产生振动。

当风力检测装置检测到的风力大于规定值时，比例换向阀13上的右电磁铁22带电，液压泵12从油箱11内抽取的压力油经第一单向阀3和比例换向阀13，从比例换向阀13的D口流出进入液压锁14，经液压锁14内部的第二液控单向阀72后从液压锁14的第四连接口44流出进入两级螺旋摆动油缸5的第二油口52，这时两级螺旋摆动油缸5的转轴53转动带动桨叶反向转动转角减小。回油从两级螺旋摆动油缸5的第一油口51流出，经液压锁14的第三连接口43、液压锁14内部的第一液控单向阀71、液压锁14的第一连接口41，从比例换向阀13的C口进入，B口流出，再通过第二单向阀31流回油箱11。当桨距角调节到位后，左电磁铁21、右电磁铁22均不带电，比例换向阀13回到中位。液压锁14锁紧，两级螺旋摆动油缸5停止转动，桨叶7就固定停留在某一角度。这样通过控制比例换向阀13上的左电磁铁21、右电磁铁22带电就能够分别控制桨叶7的正转和反转；而两级螺旋摆动油缸5的转动速度则由比例换向阀13的阀芯开度大小决定，这只需调整控制左电磁铁21和右电磁铁22的控制信号大小电压高低即可。

当遇到大风、故障、断电等紧急情况时，所述液压控制回路1还包括顺桨蓄能器8、第一电磁换向阀81和第二电磁换向阀82，所述顺桨蓄能器8通过管道与第一电磁换向阀81相连，所述第一电磁换向阀81通过管道与液压锁14的第一连接口41相连，所述第一电磁换向阀81与液压锁14的第一连接口41之间的连接管道上安装有第三单向阀32；所述第二电磁换向阀82的两个连接端分别通过管道与第二单向阀31以及液压锁14的第二连接口42相连。正常情况下，第一电磁换向阀81和第二电磁换向阀82处于通电关闭状态，当遇到紧急情况如大风、故障、断电等情况，此时第一电磁换向阀81和第二电磁换向阀82失电后就会处于导通状态，顺桨蓄能器8的压力油经第一电磁换向阀81、第三单向阀32和液压锁14内部的第一液控单向阀71后进入两级螺旋摆动油缸5的第一油口51，回油则从两级螺旋摆动油缸5的第二油口52，经液压锁14的第四连接口44、液压锁14内部的第二液控单向阀72、液压锁14的第二连接口42，然后再经过第二电磁换向阀82和第二单向阀31流回油箱11，使两级螺旋摆动油缸5转动，实现顺浆。

为了防止液压控制回路1内的液压过高，所述液压控制回路1还包括安全溢流阀9，所述安全溢流阀9的两个连接端分别通过管道与第一单向阀3以及油箱11相连，在液压控制回路1内的液压过高时能够自动泄压，确保液压控制回路1内的液压稳定，提高安全性。另外，本变桨距系统可以与风力机的刹车系统和偏航系统共用一个液压系统，另有系统蓄能器提供补充油液泄漏、稳定系统压力等作用。

本实施例中，桨距角范围β=0°～90°，即桨叶最多只需旋转90°，故采用两级螺旋摆动油缸，其旋转角度超过360°，驱动齿轮54与内齿圈61传动比可大于4。

本实施例的比例阀控制两级螺旋摆动油缸驱动的风力机变桨距系统，液压系统正常工作时，液压泵输出压力油经比例换向阀进入两级螺旋摆动油缸，两级螺旋摆动油缸驱动桨叶正、反转或停止，两级螺旋摆动油缸回油经比例换向阀后流回油箱；比例换向阀上的左电磁铁以及右电磁铁带电后分别控制桨叶正转和反转，而比例换向阀阀芯开度大小决定转动速度；紧急情况时，由顺桨蓄能器经第一电磁换向阀、第三单向阀和液压锁对两级螺旋摆动油缸供油，两级螺旋摆动油缸转动桨叶，使桨叶回到安全顺桨位置；而且整体结构更加紧凑，安装调试方便，安全性能高，同时系统响应速度满足使用要求。

Claims

1.一种比例阀控制两级螺旋摆动油缸驱动的风力机变桨距系统，包括液压控制回路（1）和驱动装置（2），其特征在于：所述液压控制回路（1）包括油箱（11）、液压泵（12）、比例换向阀（13）和液压锁（14），所述油箱（11）通过管道与液压泵（12）相连，所述液压泵（12）通过管道与比例换向阀（13）的A口相连，所述液压泵（12）与比例换向阀（13）的A口之间的管道上安装有第一单向阀（3），所述比例换向阀（13）的B口通过管道与油箱（11）相连，所述比例换向阀（13）的B口与油箱（11）之间的管道上安装有第二单向阀（31）；所述比例换向阀（13）的C口通过管道与液压锁（14）的第一连接口（41）相连，所述比例换向阀（13）的D口通过管道与液压锁（14）的第二连接口（42）相连；所述驱动装置（2）装置包括两级螺旋摆动油缸（5）、回转支承轴承（6）和安装在回转支承轴承（6）内环侧面上的桨叶（7），所述两级螺旋摆动油缸（5）的第一油口（51）通过管道与液压锁（14）的第三连接口（43）相连，所述两级螺旋摆动油缸（5）的第二油口（52）通过管道与液压锁（14）的第四连接口（44）相连；所述两级螺旋摆动油缸（5）的转轴（53）上安装有驱动齿轮（54），所述驱动齿轮（54）与安装在回转支承轴承（6）内环上的齿圈（61）啮合相连。

2.根据权利要求1所述的比例阀控制两级螺旋摆动油缸驱动的风力机变桨距系统，其特征在于：所述液压控制回路（1）还包括顺桨蓄能器（8）、第一电磁换向阀（81）和第二电磁换向阀（82），所述顺桨蓄能器（8）通过管道与第一电磁换向阀（81）相连，所述第一电磁换向阀（81）通过管道与液压锁（14）的第一连接口（41）相连，所述第一电磁换向阀（81）与液压锁（14）的第一连接口（41）之间的连接管道上安装有第三单向阀（32）；所述第二电磁换向阀（82）的两个连接端分别通过管道与第二单向阀（31）以及液压锁（14）的第二连接口（42）相连。

3.根据权利要求1或2所述的比例阀控制两级螺旋摆动油缸驱动的风力机变桨距系统，其特征在于：所述液压控制回路（1）还包括安全溢流阀（9），所述安全溢流阀（9）的两个连接端分别通过管道与第一单向阀（3）以及油箱（11）相连。