CN210623279U - 用于风力发电机组的偏航液压系统及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于风力发电机组的偏航液压系统及风力发电机组，偏航液压系统包括：偏航制动器组，与偏航制动器组的供油口和回油口连通的路径为公共路径；驱动单元，将液压源的液压油通过供油口供应到偏航制动器组；电磁阀单元，与驱动单元和液压源连通以形成第一供油路径，并且与收集油箱连通以形成第一回油路径；补油单元，形成在第一供油路径和第一回油路径之间，并在余压偏航模式下将液压源的液压油供应到第一回油路径。本实用新型的偏航液压系统可以利用补油路径限定偏航余压的范围，使偏航余压满足台风型风力发电机组的台风工况要求。

Description

用于风力发电机组的偏航液压系统及风力发电机组

技术领域

本实用新型属于风力发电领域，更具体地讲，涉及一种用于风力发电机组的偏航液压系统及风力发电机组。

背景技术

在风力发电机组的偏航过程中，偏航液压系统对风力发电机组进行偏航调节，将风力发电机组的叶轮调整为迎风方向。当风向发生改变后，叶轮需要相应的转向对风，此时的偏航液压系统需要给风力发电机组提供相应的阻尼力，偏航液压系统需要提供偏航余压，提高偏航速度稳定性。当机头偏航到设定角度后，需要提供稳定的刹车压力。为了避免风力发电机组的长期偏航造成扭缆，偏航系统需偏航整圈解缆，此时要求偏航液压系统的偏航压力为零。

简而言之，在风力发电机组正常运行时，偏航液压系统应具备全压刹车、余压偏航及零压解缆的功能。

现有的偏航液压系统通常没有考虑台风等极端条件下的偏航，无法提供长时间持续偏航所需的偏航余压，如果偏航液压系统持续偏航，那么液压系统的偏航余压持续减小。这样的偏航液压系统仅能在正常条件下执行偏航，而无法应对诸如台风等的极端环境，无法提供长时间连续偏航所需的偏航余压。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种能够提供长时间连续偏航所需的偏航余压的偏航液压系统。

根据本实用新型的一方面，提供一种用于风力发电机组的偏航液压系统，偏航液压系统包括：偏航制动器组，与偏航制动器组的供油口和回油口连通的路径为公共路径；驱动单元，将液压源的液压油通过供油口供应到偏航制动器组；电磁阀单元，与驱动单元和液压源连通以形成第一供油路径，并且与收集油箱连通以形成第一回油路径；补油单元，形成在第一供油路径和第一回油路径之间，并在余压偏航模式下将液压源的液压油供应到第一回油路径。

可选地，补油单元可包括：溢流阀，设置在第一回油路径上；减压阀，设置在第一供油路径上的第一节点与溢流阀的入口之间以形成补油路径，液压源的液压油可通过补油路径供应到第一回油路径。

可选地，第一回油路径上还可设置有蓄能器，蓄能器可连接到减压阀的出口以及溢流阀的入口。

可选地，减压阀的设定压力可小于溢流阀的设定压力。

可选地，第一回油路径上还可设置有第一压力继电器，第一压力继电器的设定压力可小于减压阀的设定压力。

可选地，电磁阀单元可包括第一电磁阀和第二电磁阀，在刹车模式下，第一电磁阀和第二电磁阀均可处于第一状态，液压源的液压油可依次通过第一电磁阀和第二电磁阀供应到偏航制动器组；在余压偏航模式下，第一电磁阀和第二电磁阀可分别处于第二状态和第一状态，偏航制动器组的液压油可经由公共路径和第一回油路径释放到收集油箱；在解缆模式下，第一电磁阀和第二电磁阀均可处于第二状态，偏航制动器组的液压油可以经由公共路径和第二回油路径释放到收集油箱，第一回油路径和第二回油路径可具有公共节点。

可选地，第一电磁阀可以为第一两位三通电磁阀，第一两位三通电磁阀的P口可以与液压源连通，第一两位三通电磁阀的T口可以与溢流阀的入口连通，第二电磁阀可以为第二两位三通电磁阀，第二两位三通电磁阀的P口可以与第一两位三通电磁阀的A口连通，第二两位三通电磁阀的T口可以与溢流阀的出口连通，第二两位三通电磁阀的A口可以与公共路径连通。

可选地，第一两位三通电磁阀的阀芯可以在掉电的情况下机械定位并保持在第二状态。

可选地，偏航液压系统还可以包括控制驱动单元和/或电磁阀单元的控制器。

根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机组，风力发电机组包括上述偏航液压系统。

本实用新型的偏航液压系统可以提供长时间连续偏航所需的偏航余压。

本实用新型的偏航液压系统可以适用于台风型风力发电机组。

本实用新型的偏航液压系统可以提高风力发电机组的安全性。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本实用新型的这些和/或其它方面及优点将会变得清楚，并且更易于理解，其中：

图1是根据本实用新型的第一实施例的偏航液压系统的控制原理图；

图2是根据本实用新型的第二实施例的偏航液压系统的控制原理图；

图3是根据本实用新型的第三实施例的偏航液压系统的控制原理图。

附图标号说明：

1：液压源；2：单向阀；30：补油单元；11：减压阀；12：第一压力继电器；4：第二压力继电器；15：第一电磁阀；13：放气阀；5：偏航制动器组；20：电磁阀单元；7：第二电磁阀；6：压力传感器；8：截止阀；14：溢流阀；10：收集油箱；16：蓄能器；C：第一节点；D：公共节点；F：入口； G：出口。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的实施例，在附图中相同的标号始终指示相同的部件。

现有的偏航液压系统切换为余压偏航模式时，液压源的高压油与偏航制动器无通路，在风力发电机组上实测时发现，偏航余压在风力发电机组的偏航过程中会逐渐降低，这主要是由于偏航制动器微泄漏、偏航制动器承受载荷波动等原因引起的。因此，现有的偏航液压系统无法长时间持续提供较为稳定的偏航余压，不适用于台风工况。

根据本实用新型的实施例，偏航液压系统可包括设置在补油路径上的补油单元，通过该补油单元可在诸如台风等极端天气条件下持续提供偏航余压。下面结合图1至图3对本实用新型的技术构思进行详细描述。本实用新型的偏航液压系统可应用于台风型风力发电机组，但不限于此。

图1是根据本实用新型的第一实施例的偏航液压系统的控制原理图，图 2是根据本实用新型的第二实施例的偏航液压系统的控制原理图，图3是根据本实用新型的第三实施例的偏航液压系统的控制原理图。

本实用新型的偏航液压系统可包括偏航制动器组5、驱动单元、电磁阀单元20和补油单元30。

偏航制动器组5可以包括至少一个偏航制动器，偏航制动器组5中的偏航制动器的数量可以为N，N为诸如1、2、3、4、5等的正整数，当偏航制动器组5包括多个偏航制动器时，每个偏航制动器彼此串联连接。

偏航制动器组5中的偏航制动器的一端可以安装在机头座(例如，塔筒) 上，偏航制动器组5的另一端(例如，制动销)可以伸出并接触机头(例如，机舱)的一部分。

具体地，在需要偏航制动时，可以向偏航制动器组供油，使得偏航制动器组的销与机头的一部分接触，以通过摩擦的方式实现对风力发电机组的偏航制动。

当风向改变需要使风力发电机组偏航时，可以释放偏航制动器组内的油，从而使风力发电机组能够顺利偏航。偏航制动器可以是液压油缸，虽然附图中没有示出，但是液压油缸可以具有活塞和位于活塞两侧的大腔和小腔以及连接到活塞的销(例如，制动销)。

如图1至图3所示，偏航制动器组5可包括从右至左串联连接的第一偏航制动器、第二偏航制动器……第N偏航制动器，偏航制动器组5的出口G 在偏航制动器组5的初次供油过程中通过放气阀13打开，在偏航过程中关闭。即，放气阀13可以用于初次供油过程中的排气，并且用于在维护过程中冲洗偏航制动器。

偏航制动器组5的入口F可以为多个，部分入口F可以用作供油口，部分入口F可以用作回油口，入口F可以仅为一个，即，同时用作供油口和回油口，与偏航制动器组5的回油口和供油口连通的路径为公共路径。

虽然附图没有示出，但是驱动单元可以包括泵、电机等各个部件，驱动单元可以驱动液压油在系统管路内流动，并且可以将液压源1内的液压油供应到系统内的各个部件。例如，驱动单元可以将液压源1的液压油通过供油口供应到偏航制动器组5。

如图1至图3所示，电磁阀单元20可以与驱动单元以及液压源1连通，以形成第一供油路径，并且电磁阀单元20可以与收集油箱10连通，以形成第一回油路径。第一供油路径上还可设置有单向阀2和第二压力继电器4，单向阀2的入口与液压源1连通，单向阀2的出口与电磁阀单元20连通，第一供油路径可以在刹车模式(例如，全压刹车模式)下激活，第二压力继电器4可以在刹车模式下监测第一供油路径上的油压，以保证刹车压力不小于第一预定阈值(例如，165bar)。

补油单元30可以形成在第一供油路径和第一回油路径之间，并在作为第二工作模式的余压偏航模式下将液压源1的液压油供应到第一回油路径。

补油单元30可以在第一供油路径未被激活的情况下，通过补油路径将液压源1中的液压油补充供应到第一回油路径上，从而在偏航的过程中，使偏航余压保持在预定范围，以保证长时间持续偏航。

例如，补油单元30可以包括设置在第一回油路径上的溢流阀14和减压阀11。溢流阀14的入口可以与补油单元30的出口以及电磁阀单元20连通，减压阀11可以设置在第一供油路径上的第一节点C与溢流阀14的入口之间以形成补油路径，液压源1的液压油通过补油路径供应到第一回油路径。

可选地，补油单元30还可以包括设置在跨接在第一供油路径和第一回油路径之间的补油路径上的截止阀和电磁阀等，截止阀和电磁阀等部件可以与减压阀11等串联和/或并联连接。然而，本实用新型不限于此，也可以通过其他部件实现补油。

如图1至图3所示，电磁阀单元20可以包括第一电磁阀15和第二电磁阀7，第一电磁阀15和第二电磁阀7可以具有不同的类型，并且可具有不同的接通状态。例如，第一电磁阀15和第二电磁阀7可具有至少两种状态，以使偏航液压系统工作在不同的模式下。

例如，在刹车模式(例如，全压刹车模式)下，第一电磁阀15和第二电磁阀7均可处于第一状态，液压源1的液压油依次通过第一电磁阀15和第二电磁阀7供应到偏航制动器组5。具体地，在刹车模式下，系统油路的整体供油路径为液压源1→第一供油路径(1→2→15)→公共路径(7→偏航制动器组5)。在第一电磁阀15和第二电磁阀7处于第一状态的情况下，第一供油路径被激活而第一回油路径未被激活。

在余压偏航模式下，第一电磁阀15和第二电磁阀7可分别处于第二状态和第一状态，偏航制动器组5的液压油经由公共路径和第一回油路径释放到收集油箱10。具体地，在余压偏航模式下，系统油路的整体回油路径为偏航制动器组5→公共路径(5→7)→第一回油路径(7→15→14→10)。此外，在余压偏航模式下，第一供油路径未被激活，而第一回油路径被激活，此时，液压源1中的液压油通过补油单元30补充供应到第一回油路径，即，液压油的流动路径为1→2→11。在第一电磁阀15处于第二状态且第二电磁阀7处于第一状态的情况下，第一供油路径未被激活而第一回油路径被激活。

在解缆模式下，第一电磁阀15和第二电磁阀7均可处于第二状态，偏航制动器组5的液压油经由公共路径和第二回油路径释放到收集油箱10，这里，第二回油路径和第一回油路径具有公共节点D。第一回油路径和第二回油路径可以彼此并联连接。

具体地，在解缆模式下，系统油路的整体回油路径为偏航制动器组5→公共路径(5→7)→第二回油路径(7→10)。此外，在解缆模式下，第一供油路径和第一回油路径未被激活，即，液压油的流动路径为5→7→10。在第一电磁阀15和第二电磁阀7均处于第二状态的情况下，第一供油路径未被激活而第二回油路径被激活。

如上所述，电磁阀单元20可以包括具有不同类型的多个电磁阀(例如，

第一电磁阀15和第二电磁阀7)，电磁阀单元20的电磁阀的数量及连接方式不受具体限制，只要能够持续提供偏航余压即可。

具体地，如图1所示，第一电磁阀15可以为第一两位三通电磁阀，第一两位三通电磁阀的P口可以与液压源1连通，第一两位三通电磁阀的T口可以与溢流阀14的入口或者减压阀11的出口连通。第一电磁阀15也可以包括多个两位两通的电磁阀，多个两位两通的电磁阀可以串联或并联。另外，第一电磁阀15也可具有不同的位数和通数。

第二电磁阀7可以为第二两位三通电磁阀，第二两位三通电磁阀的P口可以与第一两位三通电磁阀的A口连通，第二两位三通电磁阀的T口可以与溢流阀14的出口连通，第二两位三通电磁阀的A口可以与公共路径连通。公共路径上可以设置有压力传感器6，压力传感器6可以实时采集偏航制动器组的油路的压力，并且可以将感测的压力传输到控制器和/或显示器，显示器可以显示油路的油压。控制器也可以根据第一压力继电器12和第二压力继电器4传输的信号控制电磁阀、截止阀、溢流阀等。第一压力继电器12和第二压力继电器4可以分别设置在下文将描述的第一回油路径以及第一供油路径。

即，控制器可以控制偏航液压系统的各个阀、驱动单元等。虽然附图中没有示出控制器的具体位置和构造，但控制器可由集成IC实现，并且可被安装在风力发电机组的任意位置或者独立于风力发电机组，只要能够控制偏航液压系统中的受控部件即可。

类似地，第二电磁阀7也可以包括多个两位两通的电磁阀，多个两位两通的电磁阀可以串联或并联。另外，第二电磁阀7也可具有不同的位数和通数。

在刹车模式(例如，全压刹车模式)下，第一电磁阀15和第二电磁阀7 均不得电，第一电磁阀15的A口与P口连通(第一状态)，第二电磁阀7的 A口与P口连通(第一状态)，液压源1的液压油依次通过第一电磁阀15的 P口和A口→第二电磁阀7的P口和A口→公共路径供应到偏航制动器组5。具体地，在全压刹车模式下，第二压力继电器4可以监测第一供油路径上的油压，以保证供油油压大于或等于上述第一预定阈值。系统油路的整体供油路径为(1→2→15的P口→15的A口→7的P口→7的A口→5)。

在余压偏航模式下，控制器可以控制向第一电磁阀15供电，而不向第二电磁阀7供电，在得电状态下，第一电磁阀15的A口和T口连通，在不得电的情况下，第二电磁阀7的P口与A口连通，此时，第一供油路径上的高压油无法通过第一电磁阀15供应到偏航制动器组5，而偏航制动器组5中的液压油通过第二电磁阀7和第一电磁阀15释放到收集油箱10。具体地，在余压偏航模式下，第一压力继电器12可以监测第一回油路径上的油压，当第一压力继电器12监测的油压低于第二预定阈值时，控制器可以基于来自第一压力继电器12的信号控制驱动单元，以通过补油路径(1→2→11)补油。系统油路的整体回油路径为5→7的A口→7的P口→15的A口→15的T口→14→10。减压阀11的设定压力(第一预定压力，例如，20bar)可以小于溢流阀14的设定压力(第二预定压力，例如，30bar)。

因此，在余压偏航模式下，第一回油路径上的油压可以保持在第一预定压力和第二预定压力之间。即，通过设置在第一回油路径上的第一压力继电器12控制驱动单元驱动液压源1中液压油通过补油单元30供应到第一回油路径上，从而在余压偏航模式下提供较为稳定的偏航余压F(例如，20bar≤F ≤30bar)。

在解缆模式下，控制器可以控制向第二电磁阀7供电，在得电状态下，第二电磁阀7换向，第二电磁阀7的A口与T口连通，液压源1的液压油无法通过第二电磁阀7供应到偏航制动器组5。然而，偏航制动器组5中的液压油经由公共路径和第二回油路径释放到收集油箱10。具体地，在解缆模式下，系统油路的整体回油路径为5→7的A口→7的T口→10。

在第二电磁阀7的A口与收集油箱10之间还可设置有截止阀8，截止阀 8可用于偏航制动器组5的油路泄压，并且可以在偏航液压站维护的时候使用。

如上所述，减压阀11的设定压力可以小于溢流阀14的设定压力。此外，第一压力继电器12的设定压力可以小于减压阀11的设定压力，并且，第二压力继电器4、第一压力继电器12、减压阀11、溢流阀14的设定压力均可根据用户需求进行适应性调整。

如图2所示，作为第一两位三通电磁阀的第一电磁阀15的阀芯在掉电的情况下可以机械定位并保持在第二状态。换言之，即使在掉电的状态下，第一电磁阀15的A口和T口始终保持在连通状态。

因此，在掉电的情况下，偏航制动器组5的液压油可以通过第一回油路径释放到收集油箱10。利用第一电磁阀15的失电保持功能，偏航液压系统可以在台风等工况而意外掉电的情况下保持较为稳定的偏航余压。

如图3所示，第一回油路径上还可设置有蓄能器16，蓄能器16可以连接到减压阀11的出口以及溢流阀14的入口。在偏航的过程中，蓄能器16可以视为补油单元30的一部分。

图2与图1相比，区别在于图2中示出的偏航液压系统中的第一电磁阀 15的阀芯带机械定位功能。图3与图2相比，图3中的第一回油路径上还设置有蓄能器16，蓄能器16可以将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，也可以将压缩能或位能转变为液压能而释放出来，重新补供给系统。例如，蓄能器16可以在偏航过程中单独或与其他部件(例如，液压源1、包括泵的驱动单元)一起提供偏航余压。

本实用新型中的对图1至图3中的相同部件的描述可以相互参考并引用，图1至图3中描述的实施例的不同之处可以彼此叠加，例如，可以在图1中示出的第一回油路径上设置蓄能器16等。

根据本实用新型的偏航液压系统可以包括图1至图3中没有示出的其他部件，例如，偏航液压系统还可以包括设置在第一供油路径上的压力表、蓄能器、压力传感器等部件。根据本实用新型的偏航液压系统也可以省略附图中示出的部分部件，例如，截止阀8、压力传感器6、第二压力继电器4等。

根据本实用新型的实施例的偏航液压系统可以满足在台风期间偏航系统不间断工作，偏航液压系统长时间保持偏航余压。

本实用新型的实施例的偏航液压系统可以满足GB/T 31519《台风型风力发电机组》的要求：台风期间且电网失电后的至少6h内，风力发电机组控制系统应具备持续工作能力，且偏航系统具备不间断的偏航调节能力。

根据本实用新型的实施例的偏航液压系统可以用于在极端条件下为风力发电机组提供长时间偏航所需的偏航余压，可适用于台风等极端条件下的长时间连续偏航。

包含上述偏航液压系统的风力发电机组可具有更高的安全性，可以应对诸如台风等的极端天气。

根据本实用新型的偏航液压系统采用两个两位三通电磁阀实现的全压刹车、余压偏航及零压解缆的功能。

根据本实用新型的偏航液压系统可以在台风工况意外掉电时，偏航液压系统能够为风力发电机组持续提供较为稳定的偏航余压。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内容易想到的改变或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于风力发电机组的偏航液压系统，其特征在于，包括：

偏航制动器组(5)，与所述偏航制动器组(5)的供油口和回油口连通的路径为公共路径；

驱动单元，将液压源(1)的液压油通过所述供油口供应到所述偏航制动器组(5)；

电磁阀单元(20)，与所述驱动单元和所述液压源(1)连通以形成第一供油路径，并且与收集油箱(10)连通以形成第一回油路径；

补油单元(30)，形成在所述第一供油路径和所述第一回油路径之间，并在余压偏航模式下将所述液压源(1)的液压油供应到所述第一回油路径。

2.根据权利要求1所述的用于风力发电机组的偏航液压系统，其特征在于，所述补油单元(30)包括：

溢流阀(14)，设置在所述第一回油路径上；

减压阀(11)，设置在所述第一供油路径上的第一节点(C)与所述溢流阀(14)的入口之间以形成补油路径，所述液压源(1)的液压油通过所述补油路径供应到所述第一回油路径。

3.根据权利要求2所述的用于风力发电机组的偏航液压系统，其特征在于，所述第一回油路径上还设置有蓄能器(16)，所述蓄能器(16)连接到所述减压阀(11)的出口以及所述溢流阀(14)的入口。

4.根据权利要求2所述的用于风力发电机组的偏航液压系统，其特征在于，所述减压阀(11)的设定压力小于所述溢流阀(14)的设定压力。

5.根据权利要求4所述的用于风力发电机组的偏航液压系统，其特征在于，所述第一回油路径上还设置有第一压力继电器(12)，所述第一压力继电器(12)的设定压力小于所述减压阀(11)的设定压力。

6.根据权利要求2所述的用于风力发电机组的偏航液压系统，其特征在于，所述电磁阀单元(20)包括第一电磁阀(15)和第二电磁阀(7)，

在刹车模式下，所述第一电磁阀(15)和所述第二电磁阀(7)均处于第一状态，所述液压源(1)的液压油依次通过所述第一电磁阀(15)和所述第二电磁阀(7)供应到所述偏航制动器组(5)；

在所述余压偏航模式下，所述第一电磁阀(15)和第二电磁阀(7)分别处于第二状态和第一状态，所述偏航制动器组(5)的液压油经由所述公共路径和所述第一回油路径释放到所述收集油箱(10)；

在解缆模式下，所述第一电磁阀(15)和所述第二电磁阀(7)均处于第二状态，所述偏航制动器组(5)的液压油经由所述公共路径和第二回油路径释放到所述收集油箱(10)，所述第一回油路径和所述第二回油路径具有公共节点(D)。

7.根据权利要求6所述的用于风力发电机组的偏航液压系统，其特征在于，所述第一电磁阀(15)为第一两位三通电磁阀，第一两位三通电磁阀的P口与所述液压源(1)连通，所述第一两位三通电磁阀的T口与所述溢流阀(14)的入口连通，

所述第二电磁阀(7)为第二两位三通电磁阀，所述第二两位三通电磁阀的P口与所述第一两位三通电磁阀的A口连通，所述第二两位三通电磁阀的T口与所述溢流阀(14)的出口连通，所述第二两位三通电磁阀的A口与所述公共路径连通。

8.根据权利要求7所述的用于风力发电机组的偏航液压系统，其特征在于，所述第一两位三通电磁阀的阀芯在掉电的情况下机械定位并保持在所述第二状态。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于风力发电机组的偏航液压系统，其特征在于，还包括控制所述驱动单元和/或所述电磁阀单元(20)的控制器。

10.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括根据权利要求1-9中任一项所述的偏航液压系统。

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