专利名称：一种直驱式容积电液伺服风机变桨控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风力发电的技术，特别是涉及一种直驱式容积电液伺服风机变桨 控制系统的技术。
背景技术：
兆瓦级及兆瓦级以上的大功率风力发电机组均配有液压变桨系统，其主要功能是 通过液压变化实时控制液压缸活塞动作，进而控制风力发电机的桨距角变化，因此液压变 桨系统的优劣关系到风力发电机组的运行安全和发电功率。传统风力发电机的液压变桨控制都采用阀控油动机的电液伺服系统，这种系统采 用由外部供油的电液伺服阀控制油缸活塞杆的伸缩，由于采用外部供油需要油箱的体积较 大，而风力发电机的机舱都狭小且拥挤，因此大体积的油箱在机舱内布置比较困难。另外， 由于电液伺服换向阀本身固有的结构特点，使得这种系统具有以下缺点1)电液伺服阀的 加工精度要求较高，其价格十分昂贵；2)由于电液伺服阀结构细小且阀体较脆弱，因此对油 液污染特别敏感，其阀芯容易被油液中的杂质磨损而导致失灵，因此必须配备过滤精度很 高的过滤系统；3)由于电液伺服阀对温度变化较敏感，而阀控油动机电液伺服系统的能量 损耗很严重，其节流发热较大，因此必须配备较完善的冷却系统；4)由于电液伺服阀由外部 供油，因此需要一套泵站系统提供恒压油源，从而增大了系统整体的体积和复杂程度；5)当 系统处于非工作周期时(保压工况和空转工况)，系统仍处运行状态，其控制功率较高，增加 了运行成本。上述缺点使得阀控油动机电液伺服系统的成本较高。为了克服阀控油动机电液伺服系统的缺点，出现了一种直驱式容积电液伺服控制 系统(DDVC系统)，这种系统的液压主回路采用闭式油路，其油泵的两个油口分别连接油缸 的两个工作腔，在系统中还设有用于平衡系统正反运行时油量容积差的液控吸油单向阀及 用于锁住活塞杆的液控出油阀；运行时通过交流伺服电机控制油泵的输出流量和液压油的 流动方向，进而控制油缸的活塞行程。这种系统具有以下优点1)由于液压主回路是闭式 回路，系统用油量很少且受外界污染机会较少，因此只需要小油箱(油罐)即可，而且系统中 无敏感元件，因此也不需要配备过滤装置；2)由于直驱式容积控制电液伺服系统中没有节 流元件，压力损耗很小，因此油泵工作时产生的热量很少，系统可以自散热，不需要配备冷 却系统；3)系统只在执行机构工作时，才启动交流伺服电机，当系统处于非工作周期时(保 压工况和空转工况)几乎不消耗能量。上述优点使得直驱式容积控制电液伺服系统相对阀 控油动机电液伺服系统成本较低，但是现有直驱式容积控制电液伺服系统都是由油泵直接 驱动油缸的活塞杆动作的，这种驱动方式使其控制功率较高，而且控制平稳性差。
实用新型内容针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种控 制功率低、控制平稳、运行成本低且结构体积小的直驱式容积电液伺服风机变桨控制系统。为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种直驱式容积电液伺服风机变桨
3控制系统，包括油箱、伺服电机、泵、两个补油阀、双液控单向阀和油缸；所述油箱的箱体内装有过滤器；所述伺服电机经一联轴器连接并控制泵运行；所述油缸具有两个工作腔，其中一个工作腔为有杆腔，另一个工作腔为无杆腔，其 活塞杆设于有杆腔中；所述泵具有两个油口，分别为出油口和吸油口 ；所述两个补油阀均为液控单向阀，两个补油阀的进油口均连接油箱内的过滤器， 其中一个补油阀的出油口连接泵的出油口，该补油阀的控制油口连接泵的吸油口，另一个 补油阀的出油口连接泵的吸油口，该补油阀的控制油口连接泵的出油口 ；所述泵的出油口和吸油口分别连接双液控单向阀的两个进油口，所述双液控单向 阀的两个出油口分别连接油缸的无杆腔和有杆腔；所述油缸的活塞杆与风机桨叶的根部固接，在油缸内设有液位传感器，所述液位 传感器经一解调器、一伺服放大器连接并控制伺服电机运行；其特征在于还包括液控安全阀和快关电磁阀；所述液控安全阀具有一个控制油口、一个进油口和一个出油口，其控制油口经一 节流阀连接油缸的无杆腔，其进油口经另一节流阀连接油缸的无杆腔，其出油口连接油箱， 并经一单向阀连接油缸的有杆腔；所述快关电磁阀具有一个进油口和一个出油口，其进油口连接液控安全阀的控制 油口，其出油口连接油箱；所述油缸的无杆腔和有杆腔各经一溢流阀连接油箱。进一步的，所述油箱是设有进气口的封闭式油箱，其进气口经一预压式空气滤清 器连接外部大气，其箱体上装有温度传感器、液位计。本实用新型提供的直驱式容积电液伺服风机变桨控制系统，由伺服电机和泵对风 机桨距角进行低速变桨控制，由液控安全阀、快关电磁阀和节流阀对风机桨距角进行快速 安全变桨控制，其控制功率低，控制平稳；而且由于液压主回路是闭式回路，因此只需要小 油箱即可，其体积较小；另外，由于油缸是由伺服电机直接驱动的，与伺服阀驱动油缸的液 压执行机构相比，其有效工作压力提高了三分之一，也即相同尺寸油缸推拉力大了三分之 一；对液压系统液压清洁度的要求也可以从伺服阀控系统的NAS5级降低到NAS8级，大大降 低了系统运行维护的成本，提高了系统运行的可靠性。
图1是本实用新型实施例的直驱式容积电液伺服风机变桨控制系统的液压图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用 于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型 的保护范围。如图1所示，本实用新型实施例所提供的一种直驱式容积电液伺服风机变桨控制 系统，包括油箱TKl、伺服电机SMl、泵PMl、两个补油阀(RCVl、RCV2 )、双液控单向阀RCV3和 油缸CYl ；所述油箱TKl是设有进气口的封闭式油箱，其进气口经一预压式空气滤清器AFl连接外部大气，其箱体上装有温度传感器TS1、液位计YWJ1，其箱体内装有过滤器FLl ；所述 伺服电机SMl经一联轴器LZQl连接并控制泵PMl运行；所述油缸CYl具有两个工作腔，其中一个工作腔为有杆腔PY2，另一个工作腔为无 杆腔PYl，其活塞杆设于有杆腔中；所述泵具有两个油口，分别为出油口 Pl和吸油口 P2 ；所述两个补油阀(RCVl、RCV2)均为液控单向阀，两个补油阀(RCV1、RCV2)的进油 口均连接油箱TKl内的过滤器FLl，其中一个补油阀RCVl的出油口连接泵PMl的出油口 Pl， 该补油阀RCVl的控制油口连接泵PMl的吸油口 P2，另一个补油阀RCV2的出油口连接泵PMl 的吸油口 P2，该补油阀RCV2的控制油口连接泵PMl的出油口 Pl ；所述泵PMl的出油口 Pl和吸油口 P2分别连接双液控单向阀RCV3的两个进油口， 所述双液控单向阀RCV3的两个出油口分别连接油缸CYl的无杆腔PYl和有杆腔PY2 ；所述油缸CYl的活塞杆与风机桨叶的根部固接，在油缸CYl内设有液位传感器，所 述液位传感器经一解调器TD1、一伺服放大器Sl连接并控制伺服电机SMl运行；其特征在于还包括液控安全阀CTVl和快关电磁阀CCFl ；所述液控安全阀CTVl具有一个控制油口、一个进油口和一个出油口，其控制油口 经一节流阀ORIl连接油缸CYl的无杆腔，其进油口经另一节流阀0RI2连接油缸CYl的无 杆腔，其出油口连接油箱TKl，并经一单向阀RCV4连接油缸CYl的有杆腔；所述快关电磁阀CCFl具有一个进油口和一个出油口，其进油口连接液控安全阀 CTVl的控制油口，其出油口连接油箱TKl ；所述油缸CYl的无杆腔PYl经一溢流阀RFl连接油箱TKl，其有杆腔PY2经另一溢 流阀RF2连接油箱TKl。本实用新型实施例中，所述油缸CYl的无杆腔PYl接有一压力传感器PI1，并经一 截止阀SHl连接一压力表M1，其有杆腔PY2接有另一压力传感器PI2，并经另一截止阀SH2 连接另一压力表M2。本实用新型实施例控制风机桨叶变桨时，将风机的桨距角控制信号CTRL接入伺 服放大器Sl ；在正常状态下，快关电磁阀CCFl处于关断状态，此时其进油口与其出油口关闭， 使得液控安全阀CTVl因其控制油口受压而截止，风机桨叶由伺服电机SMl根据桨距角控制 信号CTRL和油缸CYl内的液位传感器的反馈信号进行低速度精确控制，当伺服放大器Sl 检测到桨距角控制信号CTRL发生变化时，即将其与液位传感器的反馈信号进行比较后将 变化值送至伺服电机SMl，伺服电机SMl根据上述变化值控制泵PMl正转或反转，进而控制 油缸CYl的活塞杆伸出或缩回，使油缸CYl的活塞杆带动风机桨叶变桨，此时泵PMl泵出的 液压油全部流入油缸CYl ；当风机快速顺桨时，快关电磁阀CCF处于得电状态，此时其进油口与其出油口导 通，使得液控安全阀CTVl因其控制油口失压而导通，此时泵PMl泵出的液压油中，一部分液 压油流入油缸CY1，另一部分液压油经节流阀0RI1、0RI2、液控安全阀CTV1、快关电磁阀CCF 回流至油箱TK1，使得油缸CYl的活塞杆快速缩回，从而带动风机桨叶快速顺桨；本实用新 型实施例中的节流阀0RI2为可变节流阀，通过调节可变节流阀0RI2的开度，能控制快速顺 桨速度，减小桨叶振动幅度和对轮毂结构的冲击。
权利要求1.一种直驱式容积电液伺服风机变桨控制系统，包括油箱、伺服电机、泵、两个补油阀、 双液控单向阀和油缸；所述油箱的箱体内装有过滤器；所述伺服电机经一联轴器连接并控制泵运行； 所述油缸具有两个工作腔，其中一个工作腔为有杆腔，另一个工作腔为无杆腔，其活塞 杆设于有杆腔中；所述泵具有两个油口，分别为出油口和吸油口 ；所述两个补油阀均为液控单向阀，两个补油阀的进油口均连接油箱内的过滤器，其中 一个补油阀的出油口连接泵的出油口，该补油阀的控制油口连接泵的吸油口，另一个补油 阀的出油口连接泵的吸油口，该补油阀的控制油口连接泵的出油口 ；所述泵的出油口和吸油口分别连接双液控单向阀的两个进油口，所述双液控单向阀的 两个出油口分别连接油缸的无杆腔和有杆腔；所述油缸的活塞杆与风机桨叶的根部固接，在油缸内设有液位传感器，所述液位传感 器经一解调器、一伺服放大器连接并控制伺服电机运行； 其特征在于还包括液控安全阀和快关电磁阀；所述液控安全阀具有一个控制油口、一个进油口和一个出油口，其控制油口经一节流 阀连接油缸的无杆腔，其进油口经另一节流阀连接油缸的无杆腔，其出油口连接油箱，并经 一单向阀连接油缸的有杆腔；所述快关电磁阀具有一个进油口和一个出油口，其进油口连接液控安全阀的控制油 口，其出油口连接油箱；所述油缸的无杆腔和有杆腔各经一溢流阀连接油箱。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述油箱是设有进气口的封闭式油 箱，其进气口经一预压式空气滤清器连接外部大气，其箱体上装有温度传感器、液位计。
专利摘要一种直驱式容积电液伺服风机变桨控制系统，涉及风力发电技术领域，所解决的是降低控制功率、运行成本，及提高控制平稳性的技术问题。该系统包括油箱、伺服电机、泵、两个补油阀、双液控单向阀、油缸、液控安全阀和快关电磁阀；所述两个补油阀的进油口连接油箱，出油口分别连接泵的出油口和吸油口；所述泵的出油口和吸油口经双液控单向阀分别连接油缸的无杆腔和有杆腔；所述液控安全阀的控制油口经一节流阀连接油缸的无杆腔，其进油口经另一节流阀连接油缸的无杆腔，其出油口连接油箱，并经一单向阀连接油缸的有杆腔；所述快关电磁阀的进油口连接液控安全阀的控制油口，其出油口连接油箱。本实用新型提供的系统，运行成本低、控制平稳性高。
文档编号F03D7/00GK201786555SQ201020529918
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者万保中, 汤荣贵, 王伟晓, 田贞明, 陈建华 申请人:上海汇益控制系统股份有限公司