专利名称：液压型被动偏航系统的制作方法
技术领域：
本实用新型有关一种风力发电机组中的偏航系统，尤其是指一种能吸收机舱摆动 产生的能量的双回路油管路的液压型被动偏航系统。
技术背景 目前，在传统的小型风力发电机组中通常采用尾舵自然对风，但这种对风方式不 能满足大型风力发电机组的应用要求。在大型风力发电机组中，通常采用主动偏航方式，主 动偏航方式是通过采用偏航动力机构进行强制对风，对风完成后投入偏航制动系统，使机 舱和塔筒之间形成刚性耦合。由于主动偏航控制系统本身的测量误差及执行机构存在的调 节误差和死区，在强制对风完成后，往往会存在实际偏航方向与风速方向存在小角度偏差， 同时由于风速不稳定且分布不均，造成机舱及叶轮产生低频的小幅度摆动，这个摆动产生 的转矩会传递至塔筒，并通过塔筒的扭转来吸收摆动产生的能量，这种低频周期性的载荷 会产生塔筒的疲劳损害，对风力发电机组的安全造成威胁。为了抵抗这种载荷对塔筒造成 的影响，需要加大塔筒的直径并增加塔筒筒壁的厚度，造成成本的增加。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种能使风力发电机组对风精确、尽 可能最小化塔筒直径及筒壁厚度且成本低的双回路油管路的液压型被动偏航系统。为达到上述目的，本实用新型提供一种液压型被动偏航系统，其用于风力发电机 组的被动偏航，该液压型被动偏航系统包括有油泵、油箱、能工作于马达工况与油泵工况的 可逆式的油马达以及连通于油马达与油箱之间、油马达与油泵之间的双回路油管，油泵位 于所述油箱内。双回路油管包括连通于油马达与油泵之间的第一油管、连通于油马达与油箱之间 的第二油管和第四油管，以及连通第一油管与第二油管的第三油管；油马达具有连接油马 达下侧油口的第一进油口单向阀与第一出油口单向阀及连接油马达上侧油口的第二进油 口单向阀与第二出油口单向阀。第一油管上设置有三位四通电磁阀与两位两通电磁阀，第一油管位于三位四通电 磁阀与油马达之间的部分分为上腔第一油管与下腔第一油管，其中三位四通电磁阀的上腔 油路油口通过上腔第一油管连接油马达的下侧油口，三位四通电磁阀的下腔油路油口通过 下腔第一油管连接油马达的上侧油口，三位四通电磁阀的第三个油口通过第一油管上的两 位两通电磁阀连通至油泵的输出端油管；第二油管上依次设置有节流阀、两位两通电磁阀、 散热器及滤油器，其中滤油器设置在靠近油箱的一侧，第二油管通过第一出油口单向阀连 接油马达的下侧油口，同时第二油管并通过第二出油口单向阀连接油马达的上侧油口，三 位四通电磁阀的第四个油口通过第三油管连通至第二油管上的两位两通电磁阀与散热器 之间，第四油管通过第一进油口单向阀连接油马达的下侧油口，同时第四油管并通过第二 进油口单向阀连接油马达的上侧油口。[0007]三位四通电磁阀的第三个油口和第四个油口之间连接有用以实现无负荷状况下 的油泵出口压力卸载的第一卸载阀，三位四通电磁阀的第四个油口与油泵的输出端油管之 间还连接有用以实现无负荷状况下的油泵出口压力卸载的第二卸载阀，油马达的第一出油 口单向阀与第二出油口单向阀还通过能实现被动偏航消能状态下油马达出口压力卸载的 第三卸载阀连通至油箱。油马达的输出轴 连接有小齿轮，该小齿轮与风力发电机组的偏航齿圈的内齿啮 合，且油马达的输出轴与风力发电机组的机舱底盘通过连杆连接。借由本实用新型的液压型被动偏航系统，可以在强制对风完成后采用自然对风来 消除主动偏航控制系统的测量误差，通过节流阀产生的压差来消耗由于摆动产生的能量， 可以达到避免摆动对塔筒造成疲劳损害的效果，同时可以有效的减小塔筒的直径和筒壁厚度。
图1为本实用新型液压型被动偏航系统的原理框图；图2为本实用新型液压型被动偏航系统的结构示意图；图3为本实用新型液压型被动偏航系统的实施例图。
具体实施方式
为便于了解本实用新型的结构及能达到的功能，现配合附图就本实用新型的具体 实施例详细说明如下。如图1及图2所示，本实用新型的被动偏航系统包括有油马达1、油泵2、油箱3 及连通于油马达1与油箱3之间、油马达1与油泵2之间的双回路油管，油泵2位于油箱3 内，油马达1为能工作于马达工况与油泵工况的可逆式的油马达。本实用新型中的油马达 1具有四个进出油口单向阀，分别为第一进油口单向阀Al、第二进油口单向阀A2、第一出油 口单向阀Bi、第二出油口单向阀B2，分别控制被动偏航消能状态油流方向，第二进油口单 向阀A2和第二出油口单向阀B2连接油马达1的上侧油口，第一进油口单向阀Al与第一出 油口单向阀Bl连接油马达1的下侧油口。该双回路油管包括连通于油马达1与油泵2之 间的第一油管11、连通于油马达1与油箱3之间的第二油管12和第四油管14，以及连通第 一油管11与第二油管12的第三油管13。油马达1与油泵2之间通过第一油管11连通， 该第一油管11上设置有三位四通电磁阀HV3与两位两通电磁阀HV4，两位两通电磁阀HV4 位于油泵2的一侧，第一油管11位于三位四通电磁阀HV3与油马达1之间的部分分为两部 分，即上腔第一油管11'与下腔第一油管11〃，其中三位四通电磁阀HV3的上腔油路油口 T通过上腔第一油管11'连接油马达1的下侧油口，三位四通电磁阀HV3的下腔油路油口 P通过下腔第一油管11〃连接油马达1的上侧油口，三位四通电磁阀HV3的第三个油口 Sl 通过两位两通电磁阀HV4连通至油泵2的输出端油管。三位四通电磁阀HV3的第三个油口 Sl和第四个油口 S2之间可连接第一卸载阀HV2B，三位四通电磁阀HV3的第四个油口 S2与 油泵2的输出端油管之间还可连接第二卸载阀HV2A，第一卸载阀HV2B与第二卸载阀HV2A 用以实现无负荷状况下的油泵2出口压力卸载。第一油管11位于两位两通电磁阀HV4与 油泵2之间及三位四通电磁阀HV3与两位两通电磁阀HV4之间还分别设有能对油管11中油压测试的压力测试点HMlA与HM1B，油泵2的输出端还设有单向阀HV1A。油马达1通过 第二油管12连通至油箱3，该第二油管12上依次设置有节流阀HV7、两位两通电磁阀HV6、 散热器HKl及滤油器HFl，其中滤油器HFl设置在靠近油箱3的一侧，第二油管12通过第一 出油口单向阀Bl连接油马达1的下侧油口，第二油管12并通过第二出油口单向阀B2连接 油马达1的上侧油口，第二油管12位于油马达1与两位两通电磁阀HV6之间还设有对油管 12中油压测试的压力测试点HMlC及感测油压的压力传感器HM2B，散热器HKl与滤油器HFl 之间还设有单向阀HV9。所述三位四通电磁阀HV3的第四个油口 S2通过第三油管13连通 至第二油管12上的两位两通电磁阀HV6与散热器HKl之间。油马达1还通过第四油管14 与油箱3直接连通，第四油管14通过第一进油口单向阀Al连接油马达1的下侧油口，同时 第四油管14通过第二进油口单向阀A2连接油马达1的上侧油口。如图3所示，本实用新型的液压型被动偏航系统用于风力发电机组中，塔筒4顶端 通过螺栓固定连接有偏航齿圈5，偏航齿圈5具有内齿，偏航齿圈5的外周缘以轴承方式连 接有外齿6，该外齿6与机舱底盘7的底端通过螺栓连接，油马达1的外壳通过螺栓与机舱 底盘7的侧壁固定连接，油马达1的输出轴连接有减速器8，减速器8的输出轴80连接有小 齿轮800，该小齿轮800与偏航齿圈5的内齿啮合。本实用新型用于大型风力发电机组的被 动偏航方式中，即在偏航动力机构强制对风完成以后，并不投入偏航制动系统，而是在被动 偏航系统控制下让机舱及叶轮随风自然摆动，使之自然对风。本实用新型中的可逆式的油马达1为偏航驱动机构，油泵2为整个液压偏航驱动 机构提供压力油，两位两通电磁阀HV4作为强制对风供油回路分选阀，三位四通电磁阀HV3 实现油马达1供油方向的切换。在主动偏航方式的强制对风阶段，两位两通电磁阀HV4处 于激发状态，两位两通电磁阀HV6处于截止状态，当顺时针偏航时，三位四通电磁阀HV3的 上腔线圈通电，电磁阀阀芯向下移动，该三位四通电磁阀HV3的上腔油路导通，从油泵2出 来的压力油通过第一油管11经两位两通电磁阀HV4和三位四通电磁阀HV3进入油马达1 的下侧，通过油马达1回到三位四通电磁阀HV3的上侧，回油通过第三油管13再经散热器 HKl与滤油器HFl回到油箱3，完成油循环。当逆时针偏航时，三位四通电磁阀HV3的下腔 线圈通电，电磁阀阀芯向上移动，该三位四通电磁阀HV3的下腔油路导通，从油泵2出来的 压力油通过第一油管11经两位两通电磁阀HV4和三位四通电磁阀HV3进入油马达1的上 侧，通过油马达1回到三位四通电磁阀HV3的下侧，回油通过第三油管13再经散热器HKl 与滤油器HFl回到油箱3，完成油循环。通过三位四通电磁阀HV3上下腔油路的导通与闭 合来实现油马达1的正转与反转，通过减速器8的输出轴80使得小齿轮800沿偏航齿圈5 的内齿往返转动，并驱动机舱底盘7围绕偏航齿圈5转动，从而完成风力发电机组的强制对 风过程。在主动偏航模式下，油马达的第一进油口单向阀Al与第二进油口单向阀A2处于 截止状态，并且由于两位两通电磁阀HV6处于截止状态，因此油马达1的第一出油口单向阀 Bl和第二出油口单向阀B2也均无油流通。在强制对风完成后，不投入偏航制动系统，由于风速及风向的微小变化，使得机舱 及叶轮在自然对风过程中有小幅度的摆动，采用本实用新型的液压型被动偏航系统进行自 然对风，此时两位两通电磁阀HV4处于截止状态，两位两通电磁阀HV6处于激发状态，三位 四通电磁阀HV3的两线圈均不通电，减速器8的输出轴80的小齿轮800沿着偏航齿圈5的 内齿在小范围内往返转动，油马达1处于油泵运行状态。当机组顺时针摆动时，由于油马达1处于油泵工况，油马达1驱动油向上流动，此时在油马达1的下侧形成负压，第一进油口 单向6阀Al导通，油从油箱3经第四油管14进入油马达1 ；由于三位四通电磁阀HV3的线 圈不通电，阀芯处于中间位，油马达1的上侧形成的正压使得第二出油口单向阀B2导通，油 通过第二油管12经节流阀HV7、两位两通电磁阀HV6及散热器HKl与滤油器HFl回到油箱 3，形成油循环。当机组逆时针摆动时，由于油马达1处于油泵工况，油马达1驱动油向下流 动，此时在油马达1的上侧形成负压，第二进油口单向阀A2导通，油从油箱3经第四油管14 进入油马达1 ；由于三位四通电磁阀HV3的线圈不通电，阀芯处于中间位，油马达1的下侧 形成的正压使得第一出油口单向阀Bl导通，油通过第二油管12经节流阀HV7、两位两通电 磁阀HV6及散热器HKl与滤油器HFl回到油箱3，形成油循环。因此，主动偏航模式的油循 环油路为第一油管11和第三油管13，被动偏航模式下的油循环油路为第二油管12和第四 油管14，在被动偏航的油循环中，两位两通电磁阀HV6用来实现偏航对方及被动偏航消能 状态的分选，节流阀HV7使得被动偏航消能状态回油回路产生压差，借此来消耗油路中的 压能。同时油马达1的第一出油口单向阀Bl与第二出油口单向阀B2还可通过第三卸载阀 HV5连通至油箱3，第三卸载阀HV5用以实现被动偏航消能状态下油马达1出口压力卸载。当风向与机舱中轴线所处的角度差值超过一定量时，风力发电机组又将进入主动 偏航模式的强制对风阶段。在被动偏航模式下，强制对风完成后，由于偏航制动并未投入，从而可以采用自然 对风来消除主动偏航控制系统的测量误差。在进入被动偏航消能状态时，摆动能量通过减 速器8传递至油马达1，并且油马达1工作于油泵工况将能量转化为压能传 递至压力油，压 力油通过节流阀HV7会克服其压差从而消耗油路中的压能，由于摆动能量被消除，避免了 摆动对塔筒4造成的疲劳损害，从而可以有效的减小塔筒4的直径和筒壁厚度。以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护 范围。
权利要求一种液压型被动偏航系统，其用于风力发电机组的被动偏航，其特征在于，所述液压型被动偏航系统包括有油泵、油箱、能工作于马达工况与油泵工况的可逆式的油马达以及连通于所述油马达与所述油箱之间、所述油马达与所述油泵之间的双回路油管，所述油泵位于所述油箱内。
2.如权利要求1所述的液压型被动偏航系统，其特征在于，所述双回路油管包括连通 于所述油马达与所述油泵之间的第一油管、连通于所述油马达与所述油箱之间的第二油管 和第四油管，以及连通所述第一油管与所述第二油管的第三油管；所述油马达具有连接所 述油马达下侧油口的第一进油口单向阀与第一出油口单向阀及连接所述油马达上侧油口 的第二进油口单向阀与第二出油口单向阀。
3.如权利要求2所述的液压型被动偏航系统，其特征在于，所述第一油管上设置有三 位四通电磁阀与两位两通电磁阀，所述第一油管位于所述三位四通电磁阀与所述油马达之 间的部分分为上腔第一油管与下腔第一油管，其中所述三位四通电磁阀的上腔油路油口通 过所述上腔第一油管连接所述油马达的下侧油口，所述三位四通电磁阀的下腔油路油口通 过所述下腔第一油管连接所述油马达的上侧油口，所述三位四通电磁阀的第三个油口通过 所述第一油管上的两位两通电磁阀连通至所述油泵的输出端油管；所述第二油管上依次设 置有节流阀、两位两通电磁阀、散热器及滤油器，其中所述滤油器设置在靠近所述油箱的一 侧，所述第二油管通过所述第一出油口单向阀连接所述油马达的下侧油口，同时所述第二 油管并通过所述第二出油口单向阀连接所述油马达的上侧油口，所述三位四通电磁阀的第 四个油口通过所述第三油管连通至所述第二油管上的两位两通电磁阀与所述散热器之间， 所述第四油管通过所述第一进油口单向阀连接所述油马达的下侧油口，同时所述第四油管 并通过所述第二进油口单向阀连接所述油马达的上侧油口。
4.如权利要求3所述的液压型被动偏航系统，其特征在于，所述三位四通电磁阀的第 三个油口和第四个油口之间连接有用以实现无负荷状况下的所述油泵出口压力卸载的第 一卸载阀，所述三位四通电磁阀的第四个油口与所述油泵的输出端油管之间还连接有用以 实现无负荷状况下的所述油泵出口压力卸载的第二卸载阀，所述油马达的第一出油口单向 阀与第二出油口单向阀还通过能实现被动偏航消能状态下所述油马达出口压力卸载的第 三卸载阀连通至所述油箱。
5.如权利要求1所述的液压型被动偏航系统，其特征在于，所述油马达的输出轴连接 有小齿轮，该小齿轮与所述风力发电机组的偏航齿圈的内齿啮合，且所述油马达的输出轴 与所述风力发电机组的机舱底盘通过连杆连接。
专利摘要本实用新型公开了一种液压型被动偏航系统，其用于风力发电机组的被动偏航，该液压型被动偏航系统包括有油泵、油箱、能工作于马达工况与油泵工况的可逆式的油马达以及连通于所述油马达与所述油箱之间、所述油马达与所述油泵之间的双回路油管，油泵位于所述油箱内。借由本实用新型的液压型被动偏航系统，可以达到避免摆动对塔筒造成疲劳损害的效果，同时可以有效的减小塔筒的直径和筒壁厚度。
文档编号F03D7/00GK201599140SQ20102000560
公开日2010年10月6日 申请日期2010年1月22日 优先权日2010年1月22日
发明者侯铁信, 刘建华, 吴畏, 张汉运, 徐智, 王明辉, 白龙 申请人:武汉国测诺德新能源有限公司