专利名称：风力发电机的独立液压变桨机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风力发电系统，具体地说是一种风力发电机的独立液压 变桨机构。
技术背景变桨距控制机构通常是通过电液比例控制系统对风力发电机3个桨叶 进行统一控制，即桨叶节距角变化一致。但由于在整个风轮扫及面上风速并 不均匀，由此会产生桨叶扭矩的波动并影响到风力发电机传动机构的机械应 力及其疲劳寿命。显然对3个桨叶进行单独控制更为合理。国内传统的风力发电机组变桨距执行机构均采用曲柄连杆机构的方式， 液压站和液压油缸放在机舱内，通过一套曲柄连杆机构同步推动3片桨叶旋 转，这种方案的变距力有限，而且不能对桨叶独立控制，已不能满足兆瓦级 风力发电机组的要求。 发明内容本实用新型的目的在于设计一种风力发电机的独立液压变桨机构，由于 风力发电机的每个桨叶都由一套独立的液压伺服系统驱动，因此， 一个桨叶 出现故障时，其他两个桨叶仍能正常工作，增加了系统的安全性。按照本实用新型提供的技术方案，在轮毂上安装3个回转支撑，在每个 回转支撑内分别转动连接内压板，并且，每块内压板分别固定安装于各自的桨叶的底部，其特征是在轮毂上分别安装与回转支撑对应的3个油缸座，在每个油缸座上分别安装一个油缸，每个油缸的活塞杆的外端分别与安装于 对应的内压板上的偏心块铰接。油缸与液压系统连接；在所述液压系统中，油缸的A 口利用油管和电磁换向阀DT1及比例阀相连，油缸的B口利用油管、电磁换向阀DT3和平 衡阀与出油口 T相连；紧急顺桨蓄能器利用油管和节流阀分别与出油口 T 和比例阀相连，再利用油管、节流阀、电磁换向阀DT2、单向阀与油缸的A 口相连；比例阀利用电磁换向阀DT4和单向阀与进油口 P相连，再利用油 管、电磁换向阀DT4、单向阀、电磁换向阀DT2与油缸的A 口相连；系统 蓄能阀利用油管与比例阀和出油口T分别相连，再利用油管与平衡阀、电磁换向阀DT3与油缸的B 口相连。变桨距风力发电机组就是风力发电机桨叶的节距角可以改变。机组启动 时，通过变桨距获得足够的启动转矩；而风速过高时，通过变桨距限制发电 机的输出功率。由于本实用新型采用独立液压变桨技术，对3个桨叶进行单独控制，不 仅可以使风力发电机组输出功率更加平稳，而且可以大大减小桨叶拍打振 动，进而减小作用在风轮、传动轴、齿轮箱上的负载波动。由于本机组的变 桨距控制系统采用了液压伺服技术和液压差动技术，对3个桨叶的控制精度 高达iO.P和系统执行机构的动力反应灵敏度高达100ms;此外，每个桨叶 的液压控制回路中都配备一个安全蓄能器，无论遇到什么意外情况都能使3 个桨叶迅速安全顺桨，系统安全性高。
图1为本实用新型的使用状态图。图2为液压系统图。图3为桨叶节距角增大时的油液循环路线如图。 图4为桨叶节距角减小时的油液循环路线如图。 图5为机组出现故障时的油液循环路线如图。
具体实施方式
图1中，1、轮毂，2、偏心块，3、活塞杆，4为桨叶，5为回转支撑， 17为油缸，7为油缸座，8为阀块，9为内压板。如图l所示安装于轮毂1上的3个回转支撑5，在每个回转支撑5内 分别转动连接内压板9，并且，每块内压板9分别固定安装于各自的桨叶4 的底部，在轮毂1上分别安装3个油缸座7，在每个油缸座7上分别安装一 个油缸17，每个油缸17的活塞杆3的外端分别与安装于对应的内压板9上 的偏心块2铰接。如图2所示油缸17与液压系统连接；在所述液压系统中，油缸17的 A 口利用油管和电磁换向阀DT1及比例阀20相连，油缸17的B 口利用油 管、电磁换向阔DT3和平衡阀13与出油口 T相连；紧急顺桨蓄能器ll利 用油管和节流阀22分别与出油口 T和比例阀20相连，再利用油管、节流阀22、电磁换向阀DT2、单向阀与油缸17的A 口相连；比例阀20利用电磁 换向阀DT4和单向阀与进油口 P相连，再利用油管、电磁换向阀DT4、单 向阀、电磁换向阀DT2与油缸17的A口相连；系统蓄能阀12利用油管相连，再利用油管与平衡阀13、电磁换向阀DT3 与油缸17的B 口相连。变桨距执行机构采用了独立液压变桨的方式，见图1，直接由油缸17 推动桨叶4旋转，油缸17放在轮毂1内，油通过液压滑环进入轮毂1。在本实用新型中，风力发电机的每个桨叶4都由一套独立的液压伺服系 统驱动， 一个桨叶4出现故障时，其他两个桨叶4仍能正常工作，从而增加 了系统的安全性。这种执行机构尤其适用于大型风力发电机组。变桨液压系统原理如图2所示。11为紧急顺桨蓄能器，安装在轮毂1 内；12和15为系统蓄能器，在正常的变桨距操作和有内泄漏时起补液作用， 安装在轮毂l内；13为平衡阀，起背压作用，使油缸17运行平稳；14为电 磁换向阀(常开)，用它来控制风机正常工作和紧急顺桨的两个状态；16为 测压接头，用来测量压力；17为油缸；18为节流孔，用来防止系统油路冲 击；19为单向阀；20为比例阀，装在油缸17上，风机自动控制系统通过借 助控制比例阀20来实现对桨叶4节距角的调节与控制；21为电磁换向阀(常 闭)，用它来控制风机正常工作和紧急顺桨的两个状态；22为节流阀，用来 控制油缸17的运动速度；23为压力开关，由它控制是否向蓄能器补油。当风机正常工作时，4个电磁换向阀DT1 (常闭)、DT2 (常开)、DT3 (常开)、DT4 (常闭)全部通电，比例阀20根据油缸17的位移传感器信 号确定其工作位置(平衡位置、向左或向右)；当风机故障时，4个电磁换 向阀失电，桨叶4紧急顺桨。油缸17的最左端和最右端两个极限位置分别 对应桨叶4节距角的90°和0Q，油缸17向左和向右运动，分别对应桨叶4 节距角的增大与较小。工作状态可分为正常工作和紧急顺桨两种。风机正常工作情况下，桨叶 4的节距角增大与减小时，对应的油液循环路线是不一样的。当桨叶4的节距角增大时，即油缸17中的活塞杆3向左运动时的液压 变桨系统油液循环路线如图3所示，图中加虚线表示油液的循环路线。此时， 电磁换向阀DT1、 DT2、 DT3、 DT4全部通电。油经电磁换向阀DT4、比例 阀20、 DT1后进入油缸17，推动油缸17向左运动；同时，位于活塞左侧的 油从油缸17出来后又经DT4、比例阀20、 DT1后回到油缸17，如此反复循环，直到油缸17到达指定位置，这样的液压差动技术显著提高了液压执行 机构的动力反应灵敏度。当桨叶4的节距角减小时，即油缸17中的活塞杆3向右运动时的液压变桨系统油液循环路线如图4所示，图中加虚线表示油液的循环路线。此时， 电磁换向阀DT1、 DT2、 DT3、 DT4全部通电。油经DT4和比例阀20后进 入油缸17，推动油缸17向右运动；同时，油经DT1和比例阀20后流回油 缸，如此反复循环，直到油缸17到达指定位置。当机组出现故障时，即桨叶4紧急顺桨时的液压变桨系统油液循环路线 如图5所示，图中加虚线表示油液的循环路线。此时，电磁换向阀DT1、 DT2、 DT3、 DT4全部失电。紧急顺桨时，蓄能器11给变桨距系统紧急供油， 油经节流阀22和DT2后进入油缸17，推动油缸17向左运动；同时，油经 DT3和平衡阀13后流回油缸17，如此反复循环，直到油缸17达到最左端， 即桨叶4的节距角到90G位置。
权利要求1. 风力发电机的独立液压变桨机构，包括安装于轮毂(1)上的3个回转支撑(5)，在每个回转支撑(5)内分别转动连接内压板(9)，并且，每块内压板(9)分别固定安装于各自的桨叶(4)的底部，其特征是在轮毂(1)上分别安装与回转支撑(5)对应的3个油缸座(7)，在每个油缸座(7)上分别安装一个油缸(17)，每个油缸(17)的活塞杆(3)的外端分别与安装于对应的内压板(9)上的偏心块(2)铰接。
2、 如权利要求1所述风力发电机的独立液压变桨机构，其特征是油 缸(17)与液压系统连接；在所述液压系统中，油缸(17)的(A) 口利用 油管和电磁换向阀(DT1)及比例阀(20)相连，油缸(17)的(B) 口利 用油管、电磁换向阀(DT3)和平衡阀(13)与出油口 (T)相连；紧急顺 桨蓄能器(11)利用油管和节流阀(22)分别与出油口 (T)和比例阀(20) 相连，再利用油管、节流阀(22)、电磁换向阀(DT2)、单向阀与油缸(17) 的(A) 口相连；比例阀(20)利用电磁换向阀(DT4)和单向阀与进油口(P)相连，再利用油管、电磁换向阀(DT4)、单向阀、电磁换向阀(DT2) 与油缸(17)的(A) 口相连；系统蓄能阀(12)利用油管与比例阀(20) 和出油口 (T)分别相连，再利用油管与平衡阀(13)、电磁换向阀(DT3) 与油缸(17)的(B) 口相连。
专利摘要本实用新型涉及风力发电系统，具体地说是一种风力发电机的独立液压变桨机构。按照本实用新型提供的技术方案，在轮毂上安装3个回转支撑，在每个回转支撑内分别转动连接内压板，并且，每块内压板分别固定安装于各自的桨叶的底部，其特征是在轮毂上分别安装与回转支撑对应的3个油缸座，在每个油缸座上分别安装一个油缸，每个油缸的活塞杆的外端分别与安装于对应的内压板上的偏心块铰接。由于风力发电机的每个桨叶都由一套独立的液压伺服系统驱动，因此，一个桨叶出现故障时，其他两个桨叶仍能正常工作，增加了系统的安全性。
文档编号F03D7/04GK201092931SQ20072003922
公开日2008年7月30日 申请日期2007年6月4日 优先权日2007年6月4日
发明者吕艾萍 申请人:无锡宝南机器制造有限公司