一种风力发电机组刹车系统及其动力装置的制作方法

本实用新型涉及风力发电设备组件，特别涉及一种风力发电机组刹车系统及其动力装置。

背景技术：

利用风力进行发电一直是人类梦想实现的技术。由于存在技术上的诸多问题，风力发电直到最近才逐步实现大规模应用。风力发电主要设备就是风力发电机组。从能量转换的角度看，风力发电机组由两部分组成:其一是风轮，它是将风能转换为机械能的装置；其二是发电机，它将机械能转换为电能。风力发电机组一般由风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航系统、变桨系统、控制系统等主要部件组成。风以一定速度和攻角作用在风轮的桨叶上，使桨叶产生旋转力矩而转动，将风能转化成机械能，通过增速器驱动发电机并入电网。偏航系统也称对风装置，其功能是跟踪风向的变化。偏航系统驱动机舱围绕塔架中心线旋转，它的作用一是在可用风速范围内与机组控制系统配合，转动机舱使风轮扫掠面与风向保持垂直，使风轮始终处于迎风状态，以保证风力发电机组具有最大的发电能力。

风力发电机并不是在任何风力下运行都可以的。风力发电机有额定转速(转速范围)的限制，如果风速过大，则发电机的发电效率会比较低。如果风速进一步提高，则会导致飞车等故障，使得风力发电机遭到破坏。因此，现代的风力发电机上会设置有刹车部件，以控制风力发电机在额定转速范围内运行。近些年来，极端天气出现的频率越来越高，北方的沙尘暴天气、南方的台风天气都给风力发电机的运行带来了潜在的威胁，风力发电机的刹车部件的重要性日益突出。

风力发电机刹车液压系统是风力发电机组的关键部件之一，是机组安全保障的重要环节。随着风速的不断增大，风轮的桨叶转速也在不断地增大，因此如果风力发电机组上的刹车装置不可靠，将会导致叶片的转速越来越快，最终导致飞车事故以及风力发电机组火灾的发生，造成风力发电机组的损坏。因此选择安全可靠的刹车液压系统是非常重要。

风力发电机刹车液压系统一般包括主轴刹车液压系统和偏航刹车液压系统，主轴刹车液压系统是对风力发电机组中的主轴进行刹车制动，使风轮或者发电机刹车制动。主轴制动器一般安装在高速轴或者低速轴上，高速轴是与发电机连接，低速轴是与风轮相连。偏航刹车液压系统是指当机舱处于正确位置时，在风向不变的情况下，提供必要的锁紧力矩，使机舱定位，以保证风力发电机组的安全运行。

目前，主轴在制动过程中由于制动速度过快产生的较大压力冲击，降低了增速器的齿轮的寿命，在恶劣环境下工作效率低，可靠性较差。另外，在风力发电机需要停机维修时，往往由于液压系统管路中油液不够而影响主轴制动器和偏航制动器正常工作。主轴刹车液压系统和偏航刹车液压系统复杂，不易操作，性价比不高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术的风力发电机组刹车系统可靠性差、性价比低、不易操作、结构复杂等缺陷，提供一种风力发电机组刹车系统及其动力装置。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种风力发电机组刹车系统的动力装置，其包括有：一油箱；一供油电机泵组；一控制阀块组件；一第一工作油口和一第二工作油口；所述油箱分别与所述供油电机泵组和所述控制阀块组件连接，所述供油电机泵组与所述控制阀块组件连接，所述控制阀块组件与所述第一工作油口和所述第二工作油口连接；所述控制阀块组件包括有一第一电磁阀、一第二电磁阀、一第三电磁阀、一第四电磁阀、一第五电磁阀、一回油溢流阀、一第一单向阀、一第二单向阀、一第一接头、一第二接头、一手动泵、一蓄能器；所述第一电磁阀和所述第二电磁阀切换打开一第一油路，所述供油电机泵组、所述第一单向阀、所述第二单向阀、所述第一电磁阀、所述第一接头、所述第一工作油口依次连接形成所述第一油路，所述第一工作油口经所述第二电磁阀连接所述油箱；所述第三电磁阀、所述第四电磁阀和所述第五电磁阀切换打开一第二油路，所述供油电机泵组、所述第一单向阀、所述第二单向阀、所述第三电磁阀、所述第二接头、所述第二工作油口依次连接形成所述第二油路，所述第二工作油口经所述第四电磁阀、所述第五电磁阀和所述回油溢流阀连接所述油箱，所述第四电磁阀与互相串联的所述第五电磁阀和所述回油溢流阀并联；所述手动泵连接在所述第一单向阀和所述第二单向阀之间，通过所述油箱进油并向所述第一工作油口和所述第二工作油口供油；所述蓄能器连接在所述第二单向阀和所述第一电磁阀之间。

较佳地，所述供油电机泵组包括一电机、一泵体和一供油过滤器；所述电机设置于所述油箱上；所述泵体和所述供油过滤器设置于所述油箱中并互相连接；所述供油过滤器将所述油箱中的油过滤后供给所述泵体。

较佳地，所述控制阀块组件设有一减压阀，所述减压阀设置于所述第一油路中，且所述减压阀的两端连接在所述第一电磁阀和所述第一接头之间。

较佳地，所述控制阀块组件设有第三单向阀、第四单向阀和第五单向阀；所述第三单向阀设置于所述第一油路中，且所述第三单向阀的两端连接在所述减压阀和所述第一接头之间；所述第四单向阀设置于所述第二油路中，且所述第四单向阀的两端连接在所述第三电磁阀和所述第二接头之间；所述第五单向阀的两端连接在所述第二电磁阀和所述油箱之间。

较佳地，所述控制阀块组件设有第一节流阀、第二节流阀和第三节流阀；所述第一节流阀设置于所述第一油路中，且连接在所述第三单向阀和所述第一接头之间；所述第二节流阀设置于所述第二油路中，且连接在所述第四单向阀和所述第二接头之间；所述第三节流阀的一端连接在所述第一电磁阀和所述第二单向阀之间，所述第三节流阀的另一端连接在所述第五单向阀和所述油箱之间。

较佳地，所述控制阀块组件设有第一过滤器和第二过滤器；所述第一过滤器的一端连接所述手动泵和所述第一单向阀，所述第一过滤器的另一端连接所述第二单向阀；所述第二过滤器的一端连接所述第四电磁阀和所述第五电磁阀，所述第二过滤器的另一端连接所述第二接头。

较佳地，所述控制阀块组件设有供油溢流阀，所述供油溢流阀的一端连接在所述第一过滤器和所述第二单向阀之间，所述供油溢流阀的另一端连接所述油箱。

较佳地，所述控制阀块组件设有一蓄能元件，与所述第一油路连接，用于吸收油压脉冲。

较佳地，所述控制阀块组件设有一压力传感器、一压力表、一第一压力开关和一第二压力开关；所述压力传感器用于检测所述第一工作油口和所述第二工作油口的压力；所述压力表用于显示所述动力装置的压力；所述第一压力开关连接所述第一接头，用于控制开启/关闭检测所述第一工作油口的压力；所述第二压力开关连接所述第二接头，用于控制开启/关闭检测所述第二工作油口的压力。

本实用新型还提供了一种风力发电机组刹车系统，其包括如上文所述的风力发电机组刹车系统的动力装置。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型所公开的风力发电机组刹车系统能够在恶劣环境下长期工作，可靠性高；且该风力发电机组刹车系统国产化程度高，具有一流的性价比；在工作人员使用过程中，该风力发电机组刹车系统易于操作维护，符合人体工程学要求；同时该风力发电机组刹车系统的外形美观大方，结构紧凑。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的风力发电机组刹车系统的动力装置的立体结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的风力发电机组刹车系统的动力装置的右视结构示意图。

图3为图2中的控制阀块组件的右侧表面的结构示意图。

图4为本实用新型一实施例的风力发电机组刹车系统的动力装置的左视局部剖面结构示意图。

图5为本实用新型一实施例的风力发电机组刹车系统的动力装置的后视结构示意图。

图6为本实用新型一实施例的风力发电机组刹车系统的动力装置的俯视结构示意图。

图7为本实用新型一实施例的风力发电机组刹车系统的动力装置的原理图。

图8为本实用新型一实施例的风力发电机组刹车系统的动力装置的第一油路示意图。

图9为本实用新型一实施例的风力发电机组刹车系统的动力装置的第二油路示意图。

附图标记：

100-油箱，110-温度传感器，120-加热器，130-液位控制器，140-液位计，150-空气滤清器；

200-供油电机泵组，210-电机，220-泵体，230-供油过滤器；

300-控制阀块组件，311-第一电磁阀，312-第二电磁阀，313-第三电磁阀，314-第四电磁阀，315-第五电磁阀，321-回油溢流阀，322-供油溢流阀，323-减压阀，331-第一单向阀，332-第二单向阀，333-第三单向阀，334-第四单向阀，335-第五单向阀，341-第一接头，342-第二接头，350-手动泵，361-蓄能器，362-蓄能元件，371-第一节流阀，372-第二节流阀，373-第三节流阀，381-第一过滤器，382-第二过滤器，391-压力传感器，392-压力表，393-第一压力开关，394-第二压力开关，395-第一测压接头，396-第二测压接头，397-第三测压接头，398-第四测压接头；

401-第一油路，402-第二油路；

500-电气箱。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-图6所示，本实用新型公开的一种风力发电机组刹车系统的动力装置，其包括有：一油箱100、一供油电机泵组200、一控制阀块组件300、一第一工作油口和一第二工作油口。其中，油箱100分别与供油电机泵组200和控制阀块组件300连接，供油电机泵组200与控制阀块组件300连接，控制阀块组件300与第一工作油口和第二工作油口连接，通过第一工作油口给该动力装置的主轴制动器供油，通过第二工作油口给该动力装置的偏航制动器供油。

在本实用新型的动力装置中，油箱100固定在风力发电机组刹车系统上，为风力发电机组刹车系统的动力装置供油，以支持该动力装置的工作。其中该油箱100中设有温度传感器110、加热器120、液位控制器130、液位计140、空气滤清器150；温度传感器110设置在油箱100顶部，可以对该油箱100的油液温度进行检测并判断，从而使得该温度传感器110能控制加热器120的启动与断开；加热器120设置在油箱100前表面的底部，可以将油温升高，提高了动力装置的安全性和稳定性；液位控制器130设置在油箱100顶部并连接于油箱100，位于温度传感器110右侧，作用在于可以对油箱100的油液高度进行检测并判断，提高了动力装置的安全性，提高了动力装置的安全性和稳定性；液位计140设置在油箱100的前表面右侧部并且连接于油箱100，该液位计140对油箱100进行油液检测，通过该液位计140工作人员可直观地看到油箱100的油液高度；空气滤清器150设置在油箱100顶部并连接油箱100，位于温度传感器110左侧，起到滤除空气中灰尘、砂粒的作用，保证油箱100中进入足量、清洁的空气。

在本实用新型的动力装置中，供油电机泵组200通过油箱100进油并向第一工作油口和第二工作油口供油。该供油电机泵组200包括一电机210、一泵体220和一供油过滤器230；该电机210设置于油箱100上；该泵体220和该供油过滤器230设置于油箱100内侧并互相连接，泵体220固定在油箱100内侧顶部，与设置在油箱100外侧的电机210和控制阀块组件300连接，主要功能是储存、冷却、沉淀及过滤液压油，给蓄能器充液打压，并为刹车系统提供高压油；供油过滤器230连接于油箱100内的吸油口，该供油过滤器230可阻挡杂质从而防止杂质进入泵体220，供油过滤器230将油箱100中的油过滤后供给泵体220，保证动力装置的安全性，延长使用寿命。特别地，该供油电机泵组200还受液位控制器130控制，具体来说，通过液位控制器130对油箱100的液位进行检测并判断，从而使得液位控制器130能够控制电机210的开断，该液位控制器130可预先设定值，当油箱100的液位低于设定值时，液位控制器130将会停止启动电机210，提示操作人员应当增加油箱100的油液，当油箱100的液位达到或高于设定值时，液位控制器130则会重新启动电机210，整个动力装置继续工作，这样动力装置的安全性得到了提高。

在本实用新型的动力装置中，控制阀块组件300设置于油箱100上，与电机210紧挨设置，并与供油电机泵组200、油箱100、第一工作油口和第二工作油口连接，起到控制和调节供油电机泵组200给第一工作油口和第二工作油口供油参数的作用。该控制阀块组件300包括有第一电磁阀311、第二电磁阀312、第三电磁阀313、第四电磁阀314、第五电磁阀315、回油溢流阀321、第一单向阀331、第二单向阀332、第一接头341、第二接头342、手动泵350、蓄能器361。其中第一电磁阀311、第三电磁阀313、蓄能器361设置在控制阀块组件300的上表面，第一电磁阀311设置在控制阀块组件300上表面的中部，第三电磁阀313设置在控制阀块组件300上表面的中后部，蓄能器361设置在控制阀块组件300上表面的右前部；第二电磁阀312、第四电磁阀314、第五电磁阀315、回油溢流阀321设置在控制阀块组件300的后表面，第二电磁阀312设置在控制阀块组件300后表面的右下部，第四电磁阀314、第五电磁阀315从右至左依次并排设置在控制阀块组件300后表面的中部，回流溢流阀设置在控制阀块组件300后表面的左中部；手动泵350设置在控制阀块组件300的左侧表面，包括曲柄和齿轮泵，通过操纵曲柄带动齿轮泵运动从而手动泵油；第一单向阀331、第二单向阀332、第一接头341、第二接头342设置在控制阀块组件300的右侧表面，第一接头341与第一工作油口连接，第二接头342与第二工作油口连接。从上述的结构可以看出，集成了所有控制部件的控制阀块组件300的结构紧凑，为整个动力装置减少了体积，简化了结构，美观了外形，从而易于操作人员操作。

如图7所示的是本实用新型的动力装置的油路原理图，其中包括两条供油油路，分别为主轴制动器和偏航制动器供油。

具体地，如图8所示，第一电磁阀311和第二电磁阀312切换打开一第一油路401，供油电机泵组200中的泵体220、第一单向阀331、第二单向阀332、第一电磁阀311、第一接头341、第一工作油口依次连接形成第一油路401，第一工作油口经第二电磁阀312连接油箱100，从而形成主轴控制回路。

如图9所示，第三电磁阀313、第四电磁阀314和第五电磁阀315切换打开一第二油路402，供油电机泵组200中的泵体220、第一单向阀331、第二单向阀332、第三电磁阀313、第二接头342、第二工作油口依次连接形成第二油路402，第二工作油口经第四电磁阀314、第五电磁阀315和回油溢流阀321连接油箱100，第四电磁阀314与互相串联的第五电磁阀315和回油溢流阀321并联，从而形成偏航控制回路。

其中，第一单向阀331可防止动力装置中的油液逆向回流对供油泵产生损害，第二单向阀332可防止蓄能器361和动力装置中的油液逆向倒灌回油箱100，提高了所述动力装置的安全性。第五电磁阀315和回油溢流阀321并联起到偏航控制回路的回油背压阀的功能，与第三电磁阀313、第五电磁阀315配合使用，能够产生偏航制动器的两种工作状态。

在本实用新型的动力装置的油路中，控制阀块组件300上的手动泵350连接在第一单向阀331和第二单向阀332之间，通过油箱100进油并向第一工作油口和第二工作油口供油。该手动泵350的主要作用是在紧急情况下或检修时，对动力装置进行手动打压，给系统执行机构提供高压油，提供动力，可以起到应急作用。

在本实用新型的动力装置的油路中，控制阀块组件300上的蓄能器361连接在第二单向阀332和第一电磁阀311之间。本实用新型使用2.0L的蓄能器361在电机210断电情况下可为第一油路401与第二油路402提供压力油，对系统起保压作用，保证了所述动力装置的稳定性和安全性，同时该蓄能器361还可将动力装置中的能量转变成压缩能储存起来。

较佳地，控制阀块组件300中还设有一减压阀323，该减压阀323设置于第一油路401中，且减压阀323的两端连接在第一电磁阀311和第一接头341之间。该减压阀323的作用主要是降低主轴控制回路的压力，该减压阀323的设定压力为95bar。

较佳地，控制阀块组件300设有第三单向阀333、第四单向阀334和第五单向阀335；第三单向阀333设置于第一油路401中，且第三单向阀333的两端连接在减压阀323和第一接头341之间；第四单向阀334设置于第二油路402中，且第四单向阀334的两端连接在第三电磁阀313和第二接头342之间；第五单向阀335的两端连接在第二电磁阀312和油箱100之间。第三单向阀333设置在主轴控制回路上，第四单向阀334设置在偏航控制回路上，它们的主要作用是防止主轴控制回路压力过高干扰系统压力；第五单向阀335设置在主轴控制回路的回油通道上。

较佳地，控制阀块组件300设有第一节流阀371、第二节流阀372和第三节流阀373；第一节流阀371设置于第一油路401中，且连接在第三单向阀333和第一接头341之间；第二节流阀372设置于第二油路402中，且连接在第四单向阀334和第二接头342之间；第三节流阀373的一端连接在第一电磁阀311和第二单向阀332之间，第三节流阀373的另一端连接在第五单向阀335和油箱100之间。该三个节流阀可以控制执行机构的动作速度，保证了所述动力装置的安全性。

较佳地，控制阀块组件300设有第一过滤器381和第二过滤器382；第一过滤器381的一端连接手动泵350和第一单向阀331，第一过滤器381的另一端连接第二单向阀332；第二过滤器382的一端连接第四电磁阀314和第五电磁阀315，第二过滤器382的另一端连接第二接头342。分别在供油电机泵组200和手动泵350的出口及偏航控制回路的回油通道上各设置了一个过滤器，主要作用是过滤刹车系统中高压管路的油液，防止较大直径固体颗粒进入刹车系统系统，造成油路堵塞或卡阀等故障。

较佳地，控制阀块组件300设有供油溢流阀322，供油溢流阀322的一端连接在第一过滤器381和第二单向阀332之间，供油溢流阀322的另一端连接油箱100。该供油溢流阀322设定溢流压力为180bar，主要作为系统安全阀使用，防止系统压力过高，造成元器件损坏。

较佳地，控制阀块组件300设有一蓄能元件362，与第一油路401连接，本实用新型采用0.075L的蓄能元件362，用于吸收油压脉冲。

较佳地，控制阀块组件300设有一压力传感器391、一压力表392、一第一压力开关393和一第二压力开关394；压力传感器391通过设置在蓄能器361、第一工作油口和第二工作油口处的第一测压接头395、第二测压接头396、第三测压接头397、第四测压接头398来检测蓄能器361、第一工作油口和第二工作油口的压力，从而实现对动力装置的压力的全程及远程监测；压力表392用于显示动力装置的压力，使得工作人员根据压力情况进行控制，保证动力装置的安全性和稳定性；第一压力开关393连接第一接头341，用于检测主轴控制回路的压力并控制开启/关闭检测第一工作油口的压力；第二压力开关394连接第二接头342，用于检测偏航控制回路的压力并控制开启/关闭检测第二工作油口的压力。

较佳地，控制阀块组件300还设有一电气箱500，固定在油箱100后部，与油箱100、控制阀块组件300连接。电气箱500是刹车系统各元器件与电气控制柜集中接线的地方，线路均按要求打标记，便于接线作业、故障检测。

在本实用新型的实施例中，控制阀块组件300的主要功能是通过对溢流阀、减压阀323压力的设定、电磁阀线圈通/断电的控制以及必要的压力检测反馈，来实现系统过载保护、驱动偏航刹车及主轴刹车执行机构。

本实用新型还公开了一种风力发电机组刹车系统，其包括上文所述的风力发电机组刹车系统的动力装置。

采用本实用新型所公开的风力发电机组刹车系统能够在恶劣环境下长期工作，可靠性高；且该风力发电机组刹车系统国产化程度高，具有一流的性价比；在工作人员使用过程中，该风力发电机组刹车系统易于操作维护，符合人体工程学要求；同时该风力发电机组刹车系统的外形美观大方，结构紧凑。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。