变桨液压系统及风力发电机组的制作方法

本发明属于风力发电组技术领域，更具体地讲，涉及一种变桨液压系统，尤其涉及一种风力发电机组的变桨辅助液压系统以及具有该变桨辅助液压系统的风力发电机组。

背景技术：

目前，风力发电机组通过变桨液压系统来驱动叶片旋转以调整叶片的迎风面与风向形成的夹角，从而使风力发电机组在高风速时不吸收超过发电能力的风能并防止飞车。

不仅仅是在风力发电机组的在役运行时需要变桨，在风力发电机组的装配过程以及叶片吊装过程中也需要变桨，因此需要对变桨油缸及叶片锁销油缸的伸缩进行控制。

在装配过程中，目前一般通过液压站驱动变桨油缸以执行伸缩操作，液压站是独立的液压装置，在使用时需要将液压站与执行机构(例如，变桨油缸)用油管相连，即可实现各种规定的动作，并按驱动装置要求供油，并控制液压油流动的方向、压力和流量，将电能转化为液压油的压力能。

然而，在装配过程以及叶片吊装过程中，使用液压站操作变桨油缸非常不方便，且管路连接复杂。此外，现有的液压站在掉电状态下会出现变桨油缸的伸缩不可控的情况，这在叶片吊装过程中是非常危险的。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于克服上述技术问题。

根据本发明的一方面，提供一种变桨液压系统，该变桨液压系统可包括：变桨油缸，变桨油缸具有第一小腔和第一大腔；驱动单元，驱动单元驱动变桨液压系统内的液压油以形成供油路径和回油路径；平衡阀单元，平衡阀单元连接在变桨油缸与驱动单元之间；控制单元，控制单元控制平衡阀单元以通过回油路径使第一小腔和第一大腔中的一个放油并通过供油路径向另一个供油。

根据本发明的实施例，平衡阀单元可以为双向液压平衡阀，双向液压平衡阀的第一出口和第二出口分别与第一大腔和第一小腔连通，控制单元可控制平衡阀单元以使放油和供油同时进行。

根据本发明的实施例，平衡阀单元可包括第一平衡阀和第二平衡阀，第一平衡阀和第二平衡阀在同一时刻所处的液压油路径可具有不同的类型。

根据本发明的实施例，变桨液压系统还可包括调节单元，调节单元可同时激活供油回路和回油回路。

根据本发明的实施例，变桨液压系统还可包括调节单元，调节单元可包括彼此独立的第一阀门单元和第二阀门单元，第一阀门单元和第二阀门单元能够在控制单元的控制下打开和关闭。

根据本发明的实施例，变桨液压系统调节单元可包括换向阀，换向阀可设置在供油路径和回油路径的公共路径上。

根据本发明的实施例，换向阀的a口和b口可分别与第一平衡阀和第二平衡阀的入口连通，第一平衡阀和第二平衡阀的出口可分别与第一大腔和第一小腔连通，换向阀的p口可以与驱动单元连通，换向阀的t口可以与收集回油路径的液压油的第一油箱连通。

根据本发明的实施例，变桨液压系统还可包括第二油箱，驱动单元可包括泵，换向阀的p口可通过泵与第二油箱连通。

根据本发明的实施例，变桨液压系统还可包括第一单向阀、第一截止阀和调速阀，泵的出口可连接到第一单向阀的入口，第一单向阀的出口可连接到第一截止阀的入口，第一截止阀的出口可连接到调速阀的入口，调速阀的出口可连接到换向阀的p口。

根据本发明的实施例，变桨液压系统还可包括叶片锁销油缸，叶片锁销油缸可包括第二小腔、第二大腔以及设置在第二大腔内的弹性部件。

根据本发明的实施例，变桨液压系统还可包括第二单向阀和第二截止阀，第二单向阀的入口可与驱动单元连通，第二单向阀的出口可与第二截止阀的入口连通，第二截止阀的出口可与第二小腔的入口连通。

根据本发明的实施例，变桨液压系统还可包括第三截止阀和第一油箱，第三截止阀的入口可与第二小腔的出口连通，第三截止阀的出口可与第一油箱连通。

根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括上述变桨液压系统。

根据本发明的实施例的变桨液压系统不需要动用变桨液压站。

根据本发明的实施例的变桨液压系统可以使变桨油缸在断电状态下保持不动，以提高安全性。

根据本发明的实施例的变桨液压系统可以使变桨油缸的驱动杆的伸缩保持平稳。

根据本发明的实施例的变桨液压系统可以使实现变桨微调，利于叶片的吊装。

附图说明

通过结合附图，从下面的实施例的描述中，本发明这些和/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是根据本发明的实施例的变桨油缸的示意图；

图2是根据本发明的实施例的叶片锁销油缸的示意图；

图3是根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统的示意图；

图4是示出根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统的调节单元的第一构造的示意图；

图5是示出根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统的调节单元的第二构造的示意图；

图6是根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统的原理图。

附图标号：

10：变桨油缸；11：第一活塞；12：驱动杆；s3：第一小腔；s4：第一大腔；s1：第二小腔；s2：第二大腔；20：叶片锁定油缸；21：第二活塞；22：锁销；30：平衡阀单元；31：第一平衡阀；32：第二平衡阀；40：调节单元；41：第一阀门单元；42：第二阀门单元；46：换向阀；50：驱动单元；60：第一油箱；70：第二油箱；80：泵；81；第一单向阀；82：第一截止阀；83：调速阀；84：第二单向阀；85：第二截止阀；86：第三截止阀；90：过滤器；91：第四截止阀；92：第五截止阀；93：蓄能器；94：溢流阀。

具体实施方式

根据本发明的实施例的变桨液压系统通过平衡阀设计使变桨油缸在断电的情况下保持不动，以避免在风力发电机组的装配过程以及叶片吊装过程中，变桨油缸不期望地运动。

根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统可以用作风力发电机组的吊装及装备过程中的辅助液压系统。在下文中，以风力发电机组的辅助液压系统为例描述本发明的技术构思，但本发明不限于此。

下面将参照附图来描述本发明的实施例，在附图中相同的标号始终指示相同的部件。

图1是根据本发明的实施例的变桨油缸的示意图，图2是根据本发明的实施例的叶片锁销油缸的示意图。

如图1所示，根据本发明实施例的变桨油缸10可包括第一小腔s3、第一大腔s4以及设置在第一小腔s3内的驱动杆12。

驱动杆12可设置在变桨油缸10的活塞杆(未示出)上或直接连接到第一活塞11，变桨油缸10的第一小腔s3和第一大腔s4可通过第一活塞11分隔开。

当需要使驱动杆12缩回时，可以向第一小腔s3供油，并释放第一大腔s4中的液压油。当需要使驱动杆12伸出时，可以向第一大腔s4供油，并释放第一小腔s3中的液压油。

变桨油缸10的一端可固定连接到风力发电机组的轮毂，另一端可通过驱动杆12连接到风力发电机组的变桨轴承的变速盘，变桨轴承的外圈可固定连接到轮毂，并且变桨轴承的内圈连接到叶片和变速盘。另外，变桨轴承的内圈可固定连接到轮毂，并且变桨轴承的外圈连接到叶片和变速盘。

如图2所示，根据本发明的实施例的叶片锁销油缸20可包括第二小腔s1、第二大腔s2以及设置在第二小腔s1内的锁销22。

锁销22可设置在叶片锁销油缸20的活塞杆(未示出)上或直接连接到第二活塞21，叶片锁销油缸20的第二小腔s1和第二大腔s2可通过第二活塞21分隔开。

与图1所示的变桨油缸10不同的是，叶片锁销油缸20的第二大腔s2内可设置有弹性部件(例如，弹簧)，弹性部件可设置在第二大腔s2的内壁与第二活塞21之间。

当需要使锁销22缩回时，可以向第二小腔s1供油。当需要使锁销22伸出时，可以使第二小腔s1放油。

虽然附图中示出弹性部件设置在第二大腔s2中，但本发明不限于此，弹性部件也可设置在第二小腔s1中。在这种情况下，当需要使锁销22缩回时，可以使第二大腔s2放油。当需要使锁销22伸出时，可以向第二大腔s2供油。

叶片锁销油缸20的一端可固定连接到风力发电机组的轮毂，在叶片连接到变桨轴承的内圈的情况下，另一端可通过锁销22插入到风力发电机组的变桨轴承的内圈上安装的铁块的凹槽。在叶片连接到变桨轴承的外圈的情况下，另一端可通过锁销22插入到风力发电机组的变桨轴承的外圈上安装的铁块的凹槽。

下面将结合图3至图6详细描述根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统。

图3是根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统的示意图。

如图3所示，根据本发明的实施例，变桨辅助液压系统可包括变桨油缸10和平衡阀单元30。

变桨油缸10可具有第一小腔s3和第一大腔s4，平衡阀单元30可以与变桨油缸10连通。

具体地，变桨油缸10的第一小腔s3和第一大腔s4可分别设置有油口，油口的数量可以一个或多个，在设置多个油口的情况下，按照功能可以将这些油口称为供油口和出油口。另外，在设置两个油口的情况下，其中一个油口用于供油，另一个油口用于出油。

优选地，变桨油缸10的第一小腔s3和第一大腔s4可分别仅设置有一个油口，该油口可以在供油时用作供油口，并在释放油时用作出油口。

虽然图3中没有示出，但根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统还可包括驱动单元50(见图6)和控制单元。

例如，驱动单元可包括泵，并且可以驱动变桨辅助液压系统内的液压油以形成供油路径和回油路径。控制单元可以控制平衡阀单元30以通过回油路径使第一小腔s3和第一大腔s4中的一个放油并通过供油路径向另一个供油。

在本发明的附图中，虽然没有示出控制单元的构造、安装位置以及与系统内的可控部件之间的连接关系，但本领域的技术人员知晓，控制单元可设置在风力发电机组的机座中，也可另外提供。控制单元可包括通过集成ic形成的控制器，该控制器可以控制液压系统内的各种可控部件。例如，控制各种电气阀门的供电、开关或开度等。

可选地，平衡阀单元30可以同时与第一小腔s3以及第一大腔s4连通，控制单元可以控制平衡阀单元30以使向第一小腔s3供油以及使第一大腔s4放油同时进行，或者使第一小腔s3放油以及向第一大腔s4供油同时进行。

根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统通过平衡阀设计使变桨油缸的伸缩平稳，并且可在变桨辅助液压系统断电的情况下，防止变桨油缸的驱动杆随意伸缩或晃动。此外，根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统不需要动用变桨液压站。

如图3所示，根据本发明的实施例的平衡阀单元30可以是双向液压平衡阀，可包括第一平衡阀31和第二平衡阀32。双向液压平衡阀的第一出口a2和第二出口b2分别与第一大腔s4和第一小腔s3连通。双向液压平衡阀的第一入口a1和第二入口b1可以分别与驱动单元(例如，驱动泵等)连通。

当需要使驱动杆22伸出时，可以通过第一平衡阀31向第一大腔s4供油，同时通过第二平衡阀32使第一小腔s3放油。此时，第一平衡阀31位于供油路径上，第二平衡阀32位于回油路径上。因此，在同一时刻，第一平衡阀31和第二平衡阀32所处的液压油路径可具有不同的类型，这里的类型不同是指油路的供油和回油用途的差别。

第一平衡阀31和第二平衡阀32可包括单向阀和外控顺序阀。例如，当通过第一平衡阀31向第一大腔s4供油时，液压油通过单向阀供油到第一大腔s4而无法通过外控顺序阀向第一大腔s4供油。此时，供应到第一平衡阀31的液压油通过路径d1流到第二平衡阀32的外控顺序阀，外控顺序阀打开(例如，外控顺序阀的开度发生变化)，从而使第一小腔s3内的液压油能够通过第二平衡阀32流出，具体流动方式将在下文详细描述。

根据本发明的实施例的变桨液压系统，还可包括调节单元40，调节单元40可同时激活供油回路和回油回路。

图4是示出根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统的调节单元的第一构造的示意图。

图4中所示的变桨油缸10、平衡阀单元30等部件可以与图3所示的相应部件相同，这里不再赘述。

如图4所示，根据本发明的实施例，调节单元40可包括第一阀门单元41和第二阀门单元42，第一阀门单元41和第二阀门单元42可在控制单元的控制下打开和关闭，以使供油回路和回油回路同时运转。

第一阀门单元41和第二阀门单元42可以是电磁阀，可通过控制单元同时向第一阀门单元41和第二阀门单元42供电，从而使第一阀门单元41和第二阀门单元42打开。

第一阀门单元41和第二阀门单元42的操作可彼此独立。即，对第一阀门单元41和第二阀门单元42的控制可互不影响。

第一阀门单元41和第二阀门单元42可分别包括多个阀门。为简化油路构造，第一阀门单元41和第二阀门单元42可以分别仅包括单个电磁阀，例如，两位两通电磁阀等。

虽然图4中没有示出，但是第一阀门单元41和第二阀门单元42可分别通过可控的开关元件(例如，电磁阀)连接到供油油箱或回油油箱，以在第一阀门单元41位于供油路径且第二阀门单元42位于回油路径上时，控制连接到第一阀门单元41的可控的开关元件打开，并使连接到第二阀门单元42的可控的开关元件打开，以实现通过第一阀门单元41的供油以及通过第二阀门单元42的回油。

通过上述构造，可以使第一大腔s4和第一小腔s3的供油路径和回油路径分开，并可实现对变桨油缸的驱动杆伸缩的微调。

图5是示出根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统的调节单元的第二构造的示意图。

图5中所示的变桨油缸10、平衡阀单元30等部件可以与图3和图4中所示的相应部件相同，这里不再赘述。

根据本发明的实施例，变桨辅助液压系统的调节单元40可包括换向阀46，换向阀46可以设置在供油路径和回油路径的公共路径上，换向阀46可以是单个手动换向阀，换向阀46也可以是单个电磁阀。换向阀46可以是各种类型的电磁阀，只要该电磁阀可以在控制单元的控制下同时激活变桨油缸10的供油路径和回油路径即可。

具体地，如图5所示，换向阀46可以为三位四通换向阀，换向阀46的a口和b口可分别与第一平衡阀31和第二平衡阀32的入口连通，第一平衡阀31和第二平衡阀32的出口可分别与第一小腔s3和第一大腔s4连通，换向阀46的p口与驱动单元(例如，驱动泵)连通，换向阀46的t口可以与收集回油路径的液压油的油箱连通。下面将结合图6详细描述通过单个换向阀(例如，电磁阀)同时激活供油路径和回油路径的原理。

图6是根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统的原理图。

图6中所示的变桨油缸10、平衡阀单元30等部件可以与图3至图5中所示的相应部件相同，这里不再赘述。

根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统还可包括第一油箱60，第二油箱70等部件。上文提及的驱动单元可以为如图6所示的驱动单元50，该驱动单元50可包括驱动泵80。可选地，上述驱动单元还可包括各种阀门等。

如图6所示，换向阀46的p口可通过泵80与第二油箱70连通，换向阀46的t口可以与第一油箱60连通。

根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统还可包括第一单向阀81、第一截止阀82以及调速阀83，泵80的出口可连接到第一单向阀81的入口，第一单向阀81的出口可连接到第一截止阀82的入口，第一截止阀82的出口可连接到调速阀83的入口，调速阀83的出口可连接到换向阀46的p口。

另外，换向阀46的t口可通过过滤器90连接到第一油箱60。

当向第一大腔s4供油，并使第一小腔s3放油时，变桨液压辅助系统内的可控部件(例如，各种阀门)可在控制单元的控制下执行相应的操作(例如，控制向换向阀46供电，以使p口和a口连通，同时使b口和t口连通)。

在这种情况下，第二油箱70内的液压油在驱动单元50(例如，泵80)的驱动下，依次流过第一单向阀81、第一截止阀82、调速阀83、换向阀46的p口和a口、第一平衡阀31(例如，流过第一平衡阀31中的单向阀而不流过其中的外控顺序阀)进入第一大腔s4。与此同时，流到第一平衡阀31中部分液压油可沿路径d1流到第二平衡阀32(例如，流到第二平衡阀32中的外控顺序阀)，以使第二平衡阀32的回油路径激活，第一小腔s3中的液压油可依次经过第二平衡阀32(例如，流过第二平衡阀32中的外控顺序阀而不流过其中的单向阀)、换向阀46(例如，流过换向阀46的b口和t口)、过滤器90和第一油箱60。

类似地，当向第一小腔s3供油，并使第一大腔s4放油时，变桨液压辅助系统内的可控部件(例如，各种阀门)可在控制单元的控制下执行相应的操作(例如，控制向换向阀46供电，以使a口和t口连通，同时使p口和b口连通)。

在这种情况下，第二油箱70内的液压油在驱动单元50(例如，泵80)的驱动下，依次流过第一单向阀81、第一截止阀82、调速阀83、换向阀46的p口和b口、第二平衡阀32(例如，流过第二平衡阀31中的单向阀而不流过其中的外控顺序阀)进入第一小腔s3。与此同时，流到第二平衡阀32中部分液压油可沿路径或方向d2流到第一平衡阀31(例如，流到第一平衡阀31中的外控顺序阀)，以使第一平衡阀31的回油路径激活，第一大腔s4中的液压油可依次经过第一平衡阀31(例如，流过第一平衡阀31中的外控顺序阀而不流过其中的单向阀)、换向阀46(例如，流过换向阀46的a口和t口)、过滤器90和第一油箱60。

另外，可以控制调速阀83来控制变桨辅助液压系统内的液压油的流速，以平稳地向第一大腔s4或第一小腔s3供油，以使变桨油缸的驱动杆平衡地伸缩。另外，通过双平衡阀的设计可以有利地避免第一大腔s4与第一小腔s3之间的油压差变化过快，从而可以使驱动杆平稳地伸缩。

虽然图6中示出了各种阀门，但在保证变桨液压系统正常运行以及安全性的情况下，可省略其中的部分阀门，也可另外添加其他阀门。

再者，根据本发明的实施例的变桨液压系统还可包括叶片锁定液压系统。例如，根据本发明的实施例的变桨液压系统还可包括叶片锁销油缸20，叶片锁销油缸20可包括第二小腔s1、第二大腔s2以及设置在第二大腔s2内的弹性部件(叶片锁销油缸20的具体结构可参见图2)。

根据本发明的实施例，变桨辅助液压系统还可包括第二单向阀84和第二截止阀85。第二单向阀84的入口可以与驱动单元50连通，第二单向阀84的出口可以与第二截止阀85的入口连通，第二截止阀85的出口可以与叶片锁销油缸20的第二小腔s1的入口连通。

可选地，叶片锁销油缸20的出口可以与第三截止阀86的入口以及蓄能器93连通，第三截止阀86的出口可以与第一油箱60连通，具体地，第三截止阀86的出口可以通过过滤器90与第一油箱60连通。

如图6所示，根据本发明的实施例的变桨辅助液压系统还可包括溢流阀94，溢流阀94可以设置在供油路径以及回油路径之间，以调节系统的最高压力。具体地，溢流阀94的入口可以与第一单向阀81的出口连通，溢流阀94的出口可以与过滤器90的入口连通。

可选地，第一大腔s4与回油收集油箱(例如，第一油箱60)之间可设置有第四截止阀91。类似地，第一小腔s3与回油收集油箱(例如，第一油箱60)之间也可设置有第五截止阀92。

在装配过程以及吊装过程中，当需要变桨时，可首先控制第一截止阀82、第三截止阀86、第四截止阀91、第五截止阀92关闭，控制第二截止阀85打开，以将第二油箱70内的液压油供应到叶片锁销油缸20的第二小腔s1，从而使叶片锁销油缸20的锁销22缩回。然后，控制第一截止阀82打开并控制第二截止阀85关闭，再对变桨油缸10的第一大腔s4进行供油同时使第一小腔s3放油，以执行变桨操作。

在吊装及装配过程中，当需要对准叶片和变桨轴承的零刻度线时，可以调小调速阀5，并通过控制单元和/或手动调整系统内的阀门，可以实现变桨油缸的伸缩微动，有利于叶片的吊装。

在本发明的实施例中，第一油箱60和第二油箱70可以是同一油箱，并同时用于供油和回油。

另外，控制单元可控制向变桨辅助液压系统内的可控部件供电或使其断电，或向可控部件发送控制指令，最终使驱动杆按照正确的指令执行正确的伸缩操作。

此外，根据本发明的上述实施例的变桨液压系统还可包括其他类型的各种阀门、泵、传感器等辅助性部件。

根据本发明的实施例的变桨液压系统可包括在风力发电机组中。

根据本发明的实施例的变桨液压系统不需要动用变桨液压站。

根据本发明的实施例的变桨液压系统可以使变桨油缸在断电状态下保持不动，以提高安全性。

根据本发明的实施例的变桨液压系统可以使变桨油缸的驱动杆的伸缩保持平稳。

根据本发明的实施例的变桨液压系统可以使实现变桨微调，利于叶片的吊装。

根据本发明的实施例的变桨液压系统可精确控制变桨油缸的驱动杆的伸缩量，提高整个系统的可靠性。

根据本发明的实施例的变桨液压系统，油路连接简单易于搭建，为风力发电机组的装配以及叶片的吊装带来了极大的便利。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内容易想到的改变或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。