CN220248260U - 被动偏航机构及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种被动偏航机构及风力发电机组，该风力发电机组包括被动偏航机构，该被动偏航机构包括液压回路、补油油路和油箱，所述液压回路上连接有液压马达和节流元件，所述液压马达用于与风力发电机组的偏航齿圈传动连接，所述补油油路的进油端与所述油箱连通、出油端与所述液压回路连通且连通点位于所述液压马达的进油侧，所述补油油路上连接有用于防止液压油回流至所述油箱的单向阀。本申请提供的被动偏航机构能在没有电力供应的情况下运行。

Description

被动偏航机构及风力发电机组

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，特别涉及一种被动偏航机构及包括该被动偏航机构的风力发电机组。

背景技术

风力发电机组在利用主动偏航机构对机头进行强制对风后，还会对机头进行自然对风，以消除主动对风偏差。

在进行自然对风时，由于对风偏差的存在，风力较大时，机头会偏摆，偏摆能量传递到塔筒，容易导致塔筒疲劳损伤甚至倾倒以及整个机组振荡。为此风力发电机组会设置被动偏航机构，利用被动偏航机构消耗机头的偏摆能量，以规避偏摆能量对塔筒的不利影响。

然而，现有的被动偏航机构只能在有电力供应的情况下运行，而在风力发电机组刚吊装完成或者电网异常掉电等没有电力供应的情况下是无法运行的。也就是说，风力发电机组没有电力供应时被动偏航机构是不发挥作用的，因而，风力发电机组没有电力供应时，机头的偏摆能量仍然会传递到塔筒，从而容易导致塔筒疲劳损伤甚至倾倒以及整个机组振荡。

有鉴于此，如何使被动偏航机构能在没有电力供应的情况下运行，是需要本领域技术人员解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本申请提供一种被动偏航机构，所述被动偏航机构包括液压回路、补油油路和油箱，所述液压回路上连接有液压马达和节流元件，所述液压马达用于与风力发电机组的偏航齿圈传动连接，所述补油油路的进油端与所述油箱连通、出油端与所述液压回路连通且连通点位于所述液压马达的进油侧，所述补油油路上连接有用于防止液压油回流至所述油箱的单向阀。

被动偏航机构的一种实施方式，所述油箱是自带正压力的油箱或者是不带压力的油箱。

被动偏航机构的一种实施方式，所述节流元件是节流阀、阻尼孔或者调速阀。

被动偏航机构的一种实施方式，所述被动偏航机构包括减速机，所述液压马达与所述减速机的输出轴连接，所述减速机的输入轴上连接有齿轮，所述齿轮用于与风力发电机组的偏航齿圈啮合。

被动偏航机构的一种实施方式，所述液压马达的数量为一个或者多个，多个所述液压马达并联连接在所述液压回路上。

被动偏航机构的一种实施方式，所述液压马达为双向液压马达，所述双向液压马达的两侧能够切换成为进油侧。

被动偏航机构的一种实施方式，所述双向液压马达的所述两侧各连接有一条所述补油油路，两条所述补油油路上均连接有用于防止液压油回流至所述油箱的单向阀。

被动偏航机构的一种实施方式，所述液压回路上连接有溢流阀。

被动偏航机构的一种实施方式，所述液压回路上连接有开关阀。

另外，本申请还提供一种风力发电机组，包括机头、偏航齿圈和被动偏航机构，所述偏航齿圈与所述机头连接，能随所述机头同步旋转，所述被动偏航机构为上述任一项所述的被动偏航机构，所述被动偏航机构的液压马达与所述偏航齿圈传动连接，以由所述偏航齿圈带动着运转。

由于本申请提供的被动偏航机构的液压马达不需要电力供应就能运转，并且，油箱内的液压油不需要电力供应就能补充到液压回路中，所以本申请提供的被动偏航机构能在没有电力供应的情况下运行，因此，当风力发电机组没有电力供应时，被动偏航机构也能正常运行，从而也能消除机头的偏摆能量，避免机头的偏摆能量传递到塔筒导致塔筒疲劳损伤甚至倾倒以及导致整个机组振荡的问题。

附图说明

图1为本申请提供的被动偏航机构一种实施例的示意图；

图2为图1所示的实施例在液压马达正向运转时的液压油流向示意图；

图3为图1所示的实施例在液压马达反向运转时的液压油流向示意图

图4为被动偏航机构的液压马达与偏航齿圈传动连接的示意图。

附图标记说明如下：

10液压回路，101液压马达，102节流元件，103溢流阀，104开关阀；

20补油油路，201单向阀；

30油箱；

40减速机；

50偏航齿圈。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请的技术方案作进一步详细说明。

本申请提供一种风力发电机组和被动偏航机构。

本申请提供的风力发电机组包括机头、偏航齿圈50和本申请提供的被动偏航机构。

偏航齿圈50与机头连接，机头在风力作用下偏摆时，偏航齿圈50会随之旋转。

被动偏航机构包括液压回路10(图1中实线所示)，液压回路10上连接有液压马达101和节流元件102。

液压马达101与风力发电机组的偏航齿圈50传动连接。偏航齿圈50旋转时，液压马达101会随之运转。

由于液压马达101是在偏航齿圈50的带动下运转的，而偏航齿圈50是随机头的偏摆而旋转的，而机头的偏摆又是由风力造成的，因此，液压马达101运转的原动力是风力，所以，液压马达101不需要电力供应就能运转。

液压马达101运转时，驱动液压油在液压回路10中循环，液压油在液压回路10中循环时，不可避免地有泄漏和损耗，因此需要向液压回路10中补充液压油，如果不补充液压油，则被动偏航机构无法正常运行。为此，本申请提供的被动偏航机构还设有补油油路20(图1中虚线所示)和油箱30。

该被动偏航机构的补油油路20的进油端与油箱30连通、出油端与液压回路10连通且连通点位于液压马达101的进油侧。补油油路20上连接有单向阀201，单向阀201可防止液压回路10中的液压油通过补油油路20回流至油箱30。

液压马达101运转时，液压马达101的进油侧(也是节流元件102的出油侧)会形成负压区，由于补油油路20的出油端连在液压马达101的进油侧，所以油箱30内的液压油能自动向所述负压区流动，因而油箱30内的液压油不需要电力供应就能自动补充到液压回路10中，避免了液压马达101吸空导致被动偏航机构无法正常运行的问题，而且不需要额外设置蓄能器就能实现自动补油，节省了建设成本。

由于本申请提供的被动偏航机构的液压马达101不需要电力供应就能运转，并且，油箱30内的液压油不需要电力供应就能补充到液压回路10中，所以该被动偏航机构不需要电力供应就能运行，不用额外设置备用电源且免去了给备用电源充电的操作，节省了建设成本和运行成本。

在风力发电机组没有电力供应的情况下(刚吊装完成以及电网异常掉电等情况会导致风力发电机组没有电力供应)，当大风速吹动机头偏摆时，该被动偏航机构能够正常发挥作用，消耗机头的偏摆能量，避免机头的偏摆能量传递到塔筒导致塔筒疲劳损伤甚至倾倒以及导致整个机组振荡的问题。

被动偏航机构消耗机头的偏摆能量原理是：当大风速吹动机头偏摆时，偏航齿圈50随之旋转，液压马达101随之运转，驱动液压油在液压回路10中循环，从而使机头的偏摆能量转化为液压能，由于液压回路10上连接有节流元件102，所以液压油流经节流元件102时会消耗液压能，这也就变相消耗了机头的偏摆能量。

一种实施例中，油箱30是自带正压力的油箱。一种实施例中，油箱30是不带压力的油箱。自带正压力的油箱的正压力能使油箱30内的液压油更快速地补充到液压回路10中。

一种实施例中，节流元件102是节流阀。一种实施例中，节流元件102是阻尼孔。一种实施例中，节流元件102是调速阀。采用调速阀能保障机头的偏摆速度可控，避免机头的偏摆速度过快，机头的偏摆速度过快也可能导致塔筒倾倒。

一种实施例中，如图4所示，液压马达101与偏航齿圈50的传动连接结构为：液压马达101连在减速机40的输出轴上，减速机40的输入轴上连接有齿轮，该齿轮与偏航齿圈50啮合。这种传动连接结构传动可靠且占用的布置空间小。当然，其他类型的传动连接结构也可以，例如带传动连接结构、链条传动连接结构等。

一种实施例中，液压马达101的数量为一个。一种实施例中，液压马达101的数量为多个，多个是指两个及两个以上的任意数量。当设置多个液压马达101时，各液压马达101并联连接在液压回路10上，各液压马达101可以沿偏航齿圈50的周向依次间隔布置(参见图4)。

一种实施例中，如图1所示，液压马达101是双向液压马达。双向液压马达的两侧(图中左右两侧)能够切换成为进油侧。也就是说，双向液压马达正向运转时的出油侧，在双向液压马达反向运转时为进油侧；双向液压马达正向运转时的进油侧，在双向液压马达反向运转时为出油侧。

一种实施例中，如图1所示，双向液压马达的两侧(图中左右两侧)各连接有一条补油油路20，两条补油油路20上均连接有单向阀201。

如图2中粗实线所示，当双向液压马达正向运转时，双向液压马达的右侧为其进油侧，油箱30内的液压油可以通过右侧的补油油路20补充到液压回路10中。需说明，这种情况下，由于左侧的补油油路20上的单向阀201的左侧是与双向液压马达的出油侧连通的，而双向液压马达的出油侧形成高压区，因此该单向阀201在该高压作用下紧密闭合，使得液压油无法从右往左流经该单向阀201。

如图3中粗实线所示，当双向液压马达反向运转时，双向液压马达的左侧侧为其进油侧，油箱30内的液压油可以通过左侧的补油油路20补充到液压回路10中。需说明，这种情况下，由于右侧的补油油路20上的单向阀201的右侧是与双向液压马达的出油侧连通的，而双向液压马达的出油侧形成高压区，因此该单向阀201在该高压作用下紧密闭合，使得液压油无法从左往右流经该单向阀201。

一种实施例中，如图1所示，液压回路10上连接有溢流阀103。当液压回路10中的压力达到预设值时，可以通过溢流阀103溢流泄压，以避免压力过大造成液压马达101和偏航齿圈50之间的传动结构的扭矩超过极限而损坏。

一种实施例中，溢流阀103为单向溢流阀。一种实施例中，溢流阀103为双向溢流阀。一种实施例中，溢流阀103与节流元件102为并联关系。一种实施例中，溢流阀103与节流元件102为串联关系。

当液压马达101为双向液压马达时，可以设置流向相反的两个单向溢流阀(参见图1)或者设置一个双向溢流阀。

一种实施例中，如图1所示，液压回路10上连接有开关阀104，通过启闭开关阀104来导通或截断液压回路101。具体的，启用被动偏航机构104时，开启开关阀104，使液压回路101导通，不用时，则关闭开关阀104，使液压回路101截断。具体的，开关阀104可以采用电磁阀，以便实现自动控制。

上述各实施例在不冲突的情况下可以相互结合。

以上应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种被动偏航机构，其特征在于，所述被动偏航机构包括液压回路(10)、补油油路(20)和油箱(30)，所述液压回路(10)上连接有液压马达(101)和节流元件(102)，所述液压马达(101)用于与风力发电机组的偏航齿圈(50)传动连接，所述补油油路(20)的进油端与所述油箱(30)连通、出油端与所述液压回路(10)连通且连通点位于所述液压马达(101)的进油侧，所述补油油路(20)上连接有用于防止液压油回流至所述油箱(30)的单向阀(201)。

2.根据权利要求1所述的被动偏航机构，其特征在于，所述油箱(30)是自带正压力的油箱或者是不带压力的油箱。

3.根据权利要求1所述的被动偏航机构，其特征在于，所述节流元件(102)是节流阀、阻尼孔或者调速阀。

4.根据权利要求1所述的被动偏航机构，其特征在于，所述被动偏航机构包括减速机(40)，所述液压马达(101)与所述减速机(40)的输出轴连接，所述减速机(40)的输入轴上连接有齿轮，所述齿轮用于与风力发电机组的偏航齿圈(50)啮合。

5.根据权利要求1所述的被动偏航机构，其特征在于，所述液压马达(101)的数量为一个或者多个，多个所述液压马达(101)并联连接在所述液压回路(10)上。

6.根据权利要求1所述的被动偏航机构，其特征在于，所述液压马达(101)为双向液压马达，所述双向液压马达的两侧能够切换成为进油侧。

7.根据权利要求6所述的被动偏航机构，其特征在于，所述双向液压马达的所述两侧各连接有一条所述补油油路(20)，两条所述补油油路(20)上均连接有用于防止液压油回流至所述油箱(30)的单向阀(201)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的被动偏航机构，其特征在于，所述液压回路(10)上连接有溢流阀(103)。

9.根据权利要求1-7任一项所述的被动偏航机构，其特征在于，所述液压回路(10)上连接有开关阀(104)。

10.风力发电机组，包括机头、偏航齿圈(50)和被动偏航机构，所述偏航齿圈(50)与所述机头连接，能随所述机头同步旋转，其特征在于，所述被动偏航机构为权利要求1-9任一项所述的被动偏航机构，所述被动偏航机构的液压马达(101)与所述偏航齿圈(50)传动连接，以由所述偏航齿圈(50)带动着运转。