CN207935032U - 一种液压风力发电机组低风速启动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于风力发电技术领域。为了解决常规液压风力发电机组在风速较低时不足以启动整个系统进行发电的问题，本实用新型公开了一种液压风力发电机组低风速启动系统。该低风速启动系统，包括主循环系统和补油系统；其中，在主循环系统的高压油路和低压油路之间并联设有第一节流阀和第二节流阀；在补油系统中设有补油泵、回油路、回油控制阀和回油溢流阀，补油泵通过补油路与低压油路连接，回油控制阀和回油溢流阀并联连接位于回油路中。本实用新型的液压风力发电机组低风速启动系统，可以实现在低风速下的平稳顺畅启动，从而提高对风能的利用率，保证发电质量。

Description

一种液压风力发电机组低风速启动系统

技术领域

本实用新型属于风力发电技术领域，具体涉及一种液压风力发电机组低风速启动系统。

背景技术

随着近几年来世界传统能源的枯竭，新型能源纷纷登上能源舞台。风力发电长足发展，为世界能源的枯竭和环境危机做出了应有的贡献。因此，新型液压风力发电机组设备得到了前所未有的关注，并且在世界各地已经开始试验或投入使用，将会逐步取代传统机械齿轮传动的发电机组。

其中，低风速启动是新型液压风力发电机组在实际使用过程中的重要技术问题之一，也是发电机组正常运行的必要要求。然而，在新型液压风力发电机组进行正常工作的时候，经常会出现在风速较低或风速不稳定的工况下，风轮无法带动液压泵正常转动，即整个系统无法正常进行发电或持续稳定发电，从而降低了对风能的利用率，同时也无法保证发电质量。

实用新型内容

为了解决常规液压风力发电机组在风速较低时不足以启动整个系统进行发电的问题，本实用新型提出了一种全新的液压风力发电机组低风速启动系统。该系统，包括主循环系统、补油系统、风轮和发电机；其中，

所述主循环系统，包括液压泵、液压马达、高压油路、低压油路、单向阀以及第一节流阀和第二节流阀；所述液压泵的输入轴与所述风轮连接，所述液压马达的输出轴与所述发电机连接；所述高压油路的两端分别与所述液压泵的出油口和所述液压马达的进油口连接，所述低压油路的两端分别与液压泵的进油口和所述液压马达的出油口连接；所述单向阀位于所述液压泵的进油口位置；所述第一节流阀与所述液压泵并联连接，并且所述第一节流阀与所述低压油路的连接位置位于所述液压泵的进油口和所述单向阀之间；所述第二节流阀与所述液压马达并联连接，并且与所述第一节流阀相比较更靠近所述液压马达；

所述补油系统，包括补油泵、补油路、回油路、回油控制阀、回油溢流阀和油箱；所述补油泵的进油口与所述油箱连接，所述补油路的一端与所述补油泵的出油口连接，另一端与所述低压油路连接，并且该端位于所述液压泵的进油口和所述单向阀之间；所述回油路的一端与所述油箱连接，另一端与所述低压油路连接，并且该端位于靠近所述第二节流阀与所述低压油路连接的位置；所述回油控制阀和所述回油溢流阀并联连接，并且位于所述回油路上；所述回油控制阀可以在通路和断路之间切换。

优选的，所述回油控制阀采用两位两通电磁换向阀。

优选的，所述主循环系统中还设有主溢流阀，所述主溢流阀位于所述高压油路和所述低压油路之间，并且所述主溢流阀与所述低压油路的连接位置位于所述单向阀与所述液压马达的出油口之间。

优选的，所述主循环系统中还设有速度传感器，所述速度传感器位于所述液压泵的输入轴位置，用于检测所述风轮带动所述液压泵的转速。

优选的，所述补油系统中还设有补油溢流阀，所述补油溢流阀的一端与所述补油泵的出油口连接，另一端与所述油箱连接。

优选的，在所述高压油路、所述低压油路和所述补油路上分别设有压力传感器，用于检测对应油路中的油液压力。

优选的，所述补油系统中还设有补油单向阀，所述补油单向阀位于所述补油路与所述低压油路的连接位置。

本实用新型的液压风力发电机组低风速启动系统，具有以下有益效果：

1、在本实用新型的低风速启动系统中，通过第一节流阀、第二节流阀、补油泵以及回油控制阀和回油溢流阀的相互配合控制，实现对启动系统由开环系统到闭环系统的切换，并且在此过程中完成对风轮和液压泵的平稳顺畅启动，使其达到最佳转速，从而大大降低启动时对外界风速的要求实现低风速启动，进而提高了对风能的利用率，保证了发电质量。

2、在对本实用新型的低风速启动系统进行启动的过程中，通过对第一节流阀和第二节流阀开口量的配合调节以及对回油控制阀的操作，实现了对系统多阶段的分步启动。这样，在保持风轮和液压泵转速稳定的情况下，通过分别逐步将液压泵和液压马达先后切入主循环系统中，使整个启动过程中液压泵的负载逐渐稳定增加，最终完成对液压马达的正常驱动运转。这样，不仅降低了对液压泵启动时的负载，进而降低对风速的要求，满足更低风速工况下的启动，而且通过两个节流阀对油液流动的逐步控制，保证了液压泵和液压马达切入过程的平稳顺畅，避免了冲击的产生，保证了系统的稳定和安全。

附图说明

图1为本实用新型液压风力发电机组低风速启动系统的原理图；

图2为本实用新型液压风力发电机组低风速启动系统为开环系统时的原理图；

图3为本实用新型液压风力发电机组低风速启动系统为闭环系统时的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细介绍。

结合图1所示，本实用新型的液压风力发电机组低风速启动系统，包括主循环系统1、补油系统2、风轮3和发电机4。

主循环系统1，包括液压泵11、液压马达12、高压油路13、低压油路14、单向阀15以及第一节流阀16和第二节流阀17。在本实施例中，液压泵11采用定量泵，并且液压泵11的输入轴与风轮3连接。液压马达12采用变量马达，并且液压马达12的输出轴与发电机4连接，从而驱动发电机4工作进行发电。

高压油路13的两端分别与液压泵11的出油口和液压马达12的进油口连接，低压油路14的两端分别与液压泵11的进油口和液压马达12的出油口连接，从而形成一个液压泵-液压马达的闭环液压系统。单向阀15位于液压泵11的进油口位置，防止位于液压泵11进油口位置的油液发生倒流，并且反向流至液压马达12的出油口位置造成液压马达12的反向转动而对设备造成损坏。

第一节流阀16与液压泵11并联连接，并且第一节流阀16的进油口与高压油路13连接，出油口与低压油路14连接，同时第一节流阀16的出油口与低压油路14的连接位置位于液压泵11的进油口和单向阀15之间，从而使流过第一节流阀16的油液重新流至液压泵11的进油口位置。

第二节流阀17与液压马达12并联连接，并且第二节流阀17的进油口与高压油路13连接，出油口与低压油路14连接，同时第二节流阀17与第一节流阀16相比较更靠近液压马达12，此时通过第二节流阀17可以对液压马达12进行短路。

补油系统2，包括补油泵21、补油路22、回油路23、回油控制阀24、回油溢流阀25和油箱26。在本实施例中，补油泵21采用定量泵，并且通过电机驱动工作。补油泵21的进油口与油箱26连接，补油路22的一端与补油泵21的出油口连接，另一端与低压油路14连接，并且补油路22与低压油路14的连接位置位于液压泵11的进油口和单向阀15之间。回油路23的一端与油箱26连接，另一端与低压油路14连接，并且该端位于靠近第二节流阀17与低压油路14连接的位置。

回油控制阀24和回油溢流阀25并联连接，并且同时位于回油路23上。在本实施例中，回油控制阀24采用两位两通的电磁换向阀，此时当回油控制阀24处于通路状态时，可以对回油溢流阀25进行短路，将低压油路14与油箱26直接接通，对低压油路14中的油液直接进行回油。

此外，在主循环系统1中还设有一个主溢流阀18。主溢流阀18位于高压油路13和低压油路14之间，作为主循环系统1的安全阀对系统的最高压力进行限定，保证系统的安全运行。

优选的，在补油系统2中还设有补油溢流阀27，用于对补油泵21输出的油液进行压力限定，从而保证输出油液压力的稳定性以及保证补油系统2的安全可靠运行。其中，补油溢流阀27的进油口与补油路22连接，出油口与油箱26连接。

此外，在补油路22上还设有一个补油单向阀28，并且位于靠近补油路22与低压油路14连接的位置。这样，可以防止低压油路14中的油液沿补油路22流至补油泵21中，对补油泵21的正常工作造成影响。

优选的，在主循环系统1中还设有两个速度传感器19，分别位于液压泵11的输入轴附近和液压马达12的输出轴附近，用于分别对风轮3和发电机4的转速进行检测。

同时，在高压油路13、低压油路14和补油路22上还分别设有压力传感器5，用于检测不同油路中油液的压力，从而实现对整个系统中油液压力的实时检测和控制，保证系统的正常安全运行。

本实用新型的液压风力发电机组低风速启动系统从启动到正常运行工作的过程中分为以下几个阶段：

第一阶段，充油排气阶段。结合图2所示，首选，将第一节流阀16和第二节流阀17的开口量调至最大，分别对液压泵11和液压马达12进行短路，同时将回油控制阀24调整至通路状态，对回油溢流阀15进行短路。此时在补油泵21、第一节流阀16、高压油路13、第二节流阀17、低压油路14、回油路23、回油控制阀24以及油箱26之间形成一个完整的开环液压系统。接着，启动补油泵21并输出油液，使油液充满整个系统并流回至油箱26中，完成充油排气操作。

第二阶段，启动风轮和液压泵并进入低速运转阶段。结合图2所示，首先，将第一节流阀16的开口量调至为0，将第二节流阀17的开口量调至最大，同时将回油控制阀24调整至通路状态，对回油溢流阀15进行短路。此时在补油泵21、液压泵11、高压油路13、第二节流阀17、低压油路14、回油路23、回油控制阀24以及油箱26之间形成一个完整的开环液压系统。接着，启动补油泵21并输出高压油液，高压油液流入液压泵11同时推动液压泵11带动风轮3一起进行转动，流出液压泵11的油液通过高压油路13、第二节流阀17、低压油路14以及回油路23和回油控制阀24后流回至油箱26。在此阶段，液压泵11作为执行元件，在补油泵21输出油液的驱动下克服风轮3和液压泵11启动时的阻力，从而完成启动并带动风轮3进入低转速状态。

第三阶段，风轮和液压泵转速提升阶段。由于补油泵21输出流量较小，在风轮3和液压泵11完全启动后，即速度传感器19对液压泵11转速检测转速稳定后，继续单纯依靠补油泵21输出的流量是无法对风轮3和液压泵11的转速进一步提升，使其达到其发电所需转速，因此需要借助外界风能对风轮3和液压泵11的转速做进一步提升。

结合图2所示，在维持第二节流阀17最大开口量和回油控制阀24通路状态不变的情况下，保持补油泵21持续输出油液，并且将第一节流阀16打开，在液压泵11和第一节流阀16之间形成一个局部闭环系统。此时，在风能对风轮3驱动以及补油泵21对液压泵11驱动的共同作用下，实现对风轮3和液压泵11转速的提升。在此过程中，随着液压泵11转速的提高，液压泵11输出的油液一部分通过第二节流阀17和回油路23流回至油箱，另一部油液则通过第一节流阀16直接流回至液压泵11的进油口位置并进入液压泵11，补充由于液压泵11转速的提升而对更多油液的需求，从而避免在该阶段液压泵11出现吸空问题，保证系统的稳定可靠运行。

第四阶段，将主循环系统由开环系统切换为闭环系统。结合图3所示，随着风轮3和液压泵11转速的不断提高直至达到最佳转速时，即达到风力发电机组可以进行发电的转速要求时，将回油控制阀24切换至断路状态。此时，回油路23在回油溢流阀25的作用下产生背压，从而使通过第二节流阀17流入低压油路14中的油液穿过单向阀15流至液压泵11的进油口位置，在液压泵11、高压油路13、第二节流阀17和低压油路14之间形成一个闭环系统，从而为液压泵11提供更多的油液，满足其转速进一步提高的需求。

第五阶段，将液压泵完全切入主循环系统中。此时，对第一节流阀16的开口量进行逐步调小直至完全关闭，从而切断液压泵11和第一节流阀16之间的局部闭环系统，使液压泵11输出的油液全部通过第二节流阀17流入低压油路14中，将液压泵11完全切入主循环系统中。

第六阶段，将液压马达切入主循环系统中。在完成液压泵11向主循环系统的完全切入后，待系统中的压力和风轮3的转速稳定后，逐步将第二节流阀17的开口量调小，使高压油路13中的一部分油液流入液压马达12并驱动液压马达12开始转动，直至第二节流阀17完全关闭，完成液压马达12向主循环系统的切入。此时，由于液压泵11的转速已经达到正常发电需要的转速，因此液压马达12在液压泵11的驱动下直接进入工作阶段，带动发电机4进行发电。至此，完成对液压泵11的低风速启动，并使整个液压风力发电机组平稳顺利的进入正常运行状态。

此外，在将液压泵11和液压马达12向主循环系统进行切入的过程中，补油泵21始终处于正常工作状态，对主循环系统进行补油操作，保证主循环系统的正常运行，避免液压泵发生吸空问题。同时，补油泵21输出的多余油液可以通过补油溢流阀27直接流回至油箱26中。

Claims (7)

1.一种液压风力发电机组低风速启动系统，其特征在于，包括主循环系统、补油系统、风轮和发电机；其中，

所述主循环系统，包括液压泵、液压马达、高压油路、低压油路、单向阀以及第一节流阀和第二节流阀；所述液压泵的输入轴与所述风轮连接，所述液压马达的输出轴与所述发电机连接；所述高压油路的两端分别与所述液压泵的出油口和所述液压马达的进油口连接，所述低压油路的两端分别与液压泵的进油口和所述液压马达的出油口连接；所述单向阀位于所述液压泵的进油口位置；所述第一节流阀与所述液压泵并联连接，并且所述第一节流阀与所述低压油路的连接位置位于所述液压泵的进油口和所述单向阀之间；所述第二节流阀与所述液压马达并联连接，并且与所述第一节流阀相比较更靠近所述液压马达；

所述补油系统，包括补油泵、补油路、回油路、回油控制阀、回油溢流阀和油箱；所述补油泵的进油口与所述油箱连接，所述补油路的一端与所述补油泵的出油口连接，另一端与所述低压油路连接，并且该端位于所述液压泵的进油口和所述单向阀之间；所述回油路的一端与所述油箱连接，另一端与所述低压油路连接，并且该端位于靠近所述第二节流阀与所述低压油路连接的位置；所述回油控制阀和所述回油溢流阀并联连接，并且位于所述回油路上；所述回油控制阀可以在通路和断路之间切换。

2.根据权利要求1所述的液压风力发电机组低风速启动系统，其特征在于，所述回油控制阀采用两位两通电磁换向阀。

3.根据权利要求1所述的液压风力发电机组低风速启动系统，其特征在于，所述主循环系统中还设有主溢流阀，所述主溢流阀位于所述高压油路和所述低压油路之间，并且所述主溢流阀与所述低压油路的连接位置位于所述单向阀与所述液压马达的出油口之间。

4.根据权利要求1所述的液压风力发电机组低风速启动系统，其特征在于，所述主循环系统中还设有速度传感器，所述速度传感器位于所述液压泵的输入轴位置，用于检测所述风轮带动所述液压泵的转速。

5.根据权利要求1所述的液压风力发电机组低风速启动系统，其特征在于，所述补油系统中还设有补油溢流阀，所述补油溢流阀的一端与所述补油泵的出油口连接，另一端与所述油箱连接。

6.根据权利要求1所述的液压风力发电机组低风速启动系统，其特征在于，在所述高压油路、所述低压油路和所述补油路上分别设有压力传感器，用于检测对应油路中的油液压力。

7.根据权利要求1所述的液压风力发电机组低风速启动系统，其特征在于，所述补油系统中还设有补油单向阀，所述补油单向阀位于所述补油路与所述低压油路的连接位置。