一种液压型落地式风力发电机组快速充液系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开一种液压型落地式风力发电机组快速充液系统及控制方法，该系统在现有系统基础上，采用液控单向阀、单向阀、变频电机，液控单向阀设置在高压长管路上，单向阀设置在低压长管路上，变频电机与补油泵同轴连接，变频电机带动补油泵向系统补充油液；其控制方法是在机组首次运行时，控制器控制变频电机快速运转，变频电机带动定量泵分别向低压长管路和高压长管路快速充液，当低压长管路与高压长管路充满后变频电机带动定量泵低转速运行补充系统的泄漏，当机组停机时，通过液控单向阀和单向阀减少油液的泄漏。与现有技术相比，本发明可以大大缩短充液时间，提高充液效率并可在机组停机时减少油液的泄漏，缩短再次开机时的充液时间。
【专利说明】
一种液压型落地式风力发电机组快速充液系统及控制方法
技术领域
[0001]本发明属于风力发电领域，涉及一种液压型落地式风力发电机组长管路快速充液系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]液压型落地式风力发电机组作为一种新型的风电机组受到越来越多的重视。此种机型采用定量栗-变量马达闭式传动系统，将定量栗安装于机舱，变量马达等90%的设备安装于地基处，其间由液压管路连接，构成闭式回路，与齿轮传动的风力发电机组相比减小了机舱重量、大大降低了安装和维护费用。而随着风机向大型化发展，机组装机容量不断增加，塔筒的高度也不断增高，导致定量栗与变量马达间的液压管路长度增加，为系统充液带来如下困难:①当液压型落地式风力发电机组首次运行时，需要向闭式传动系统中充满油液，由于机组的管路较长，油液体积较大，若采用普通的补油栗系统向机组长管路充液则充液时间过长;②当机组长时间停机时，变量马达及补油系统会存在一定的泄漏，使液压长管路中的油液体积减少，甚至排空，当机组再次启动时需要向系统补充油液，降低了充液效率。
[0003]公告号CN201934397U的中国专利公开了一种起重机充液系统，该系统可实现向蓄能器充液的同时又不干扰回转机构工作，提高了蓄能器使用寿命。但该系统在向蓄能器充液的同时又向回转机构提供油液，导致充入蓄能器的流量较小，充液速度较慢。
[0004]公布号CN104632728A的中国专利申请公开了一种多执行机构耦合自动充液系统，该系统可用一个油源为多个子系统的蓄能器充液，但该充液系统控制较为复杂，成本较高。
【发明内容】
[0005]针对上述存在问题，本发明旨在提出一种液压型落地式风力发电机组快速充液系统及控制方法，该系统及控制方法可以快速给系统充液同时又不改变系统原有结构。
[0006]本发明目的通过以下技术方法来实现:
[0007]—种液压型落地式风力发电机组快速充液系统，其包括风轮、定量栗、第一流量传感器、第一压力传感器、第一溢流阀、第二压力传感器、第二流量传感器、控制器、高压长管路、低压长管路、变量马达、三位四通换向阀、补油栗、油箱、转速转矩传感器、第二溢流阀，所述风轮与定量栗同轴连接，所述定量栗吸油口与低压长管路连接，压油口与高压长管路连接，所述第一溢流阀跨接在低压长管路和高压长管路之间，所述变量马达吸油口与高压长管路连接，变量马达排油口与低压长管路连接，所述补油栗吸油口与油箱连接，所述三位四通换向阀P 口与补油栗压油口连接，A、B 口分别与低压长管路和高压长管路连接，T 口封闭，所述第二溢流阀跨接在补油栗与油箱之间;所述控制器输入端分别与第一流量传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第二流量传感器、转速转矩传感器相连，输出端分别与变量马达、三位四通换向阀连接，所述第一流量传感器和第一压力传感器设置在定量栗的压油口，所述第二流量传感器和第二压力传感器设置在定量栗的吸油口；其还包括变频电机、液控单向阀、单向阀，所述变频电机与补油栗同轴连接，所述转速转矩传感器设置在变频电机与补油栗间的传动轴上，所述控制器输出端与变频电机相连，所述液控单向阀设置在高压长管路上，所述单向阀设置在低压长管路上。
[0008]所述液控单向阀的控制压力稍大于机组停机时高压长管路中油液产生的压力。
[0009]—种液压型落地式风力发电机组快速充液系统控制方法，其在机组首次运行时，控制器控制变频电机快速运转，变频电机带动定量栗分别向低压长管路和高压长管路快速充液，当低压长管路与高压长管路充满后，变频电机带动定量栗低转速运行补充系统的泄漏，当机组停机时，通过液控单向阀和单向阀减少系统的油液泄漏，具体控制流程如下:
[0010]a)控制器控制变频电机启动，刚启动时补油栗从油箱吸取油液经第二溢流阀将油液溢流回油箱，并通过安装在传动轴上的转速转矩传感器监测变频电机的转速，判断变频电机转速是否达到额定转速，若变频电机转速没达到额定转速则继续等待变频电机加速，若变频电机转速达到额定转速，控制器输出控制信号控制三位四通换向阀切换到左位工作，此时补油栗从油箱中吸取油液经三位四通换向阀将油液快速充入低压长管路中；
[0011]b)控制器通过安装在定量栗吸油口的第二压力传感器和第二流量传感器监测低压长管路中的流量和压力，判断低压长管路是否充满，若没充满则三位四通换向阀维持左位工作不变，若低压长管路已经充满油液，则控制器控制三位四通换向阀切换到右位工作，同时控制变量马达摆角归零，此时补油栗从油箱中吸取油液经三位四通换向阀快速充入高压长管路中；
[0012]c)控制器通过安装在定量栗压油口的第一流量传感器和第一压力传感器分别监测高压长管路中的流量和压力，判断高压长管路是否充满油液，若高压长管路中充满油液，则控制器控制三位四通换向阀切换到左位，同时变频电机低转速运行，快速充液完成。
[0013]由于采用上述技术方案，本发明有以下有益效果:
[0014]1、本发明采用变频电机带动补油栗向长管路快速充液，可以大大缩短充液时间，提高充液效率。
[0015]2、本发明在高压长管路与低压长管路中分别加入了液控单向阀和单向阀，在机组停机时可以减少油液的泄漏，缩短再次开机时的充液时间。
[0016]3、本发明在原有充液系统结构基础上进行改进设计，性价比高。
【附图说明】
[0017]图1是本发明一种液压型落地式风力发电机组快速充液系统原理图。
[0018]图2是本发明一种液压型落地式风力发电机组快速充液系统的控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0020]参照图1，一种液压型落地式风力发电机组快速充液系统，主要由以下构件组成:风轮1、定量栗2、第一流量传感器3、第一压力传感器4、第一溢流阀5、第二压力传感器6、第二流量传感器7、控制器8、高压长管路9、低压长管路10、液控单向阀11、单向阀12、变量马达13、三位四通换向阀14、变频电机15、补油栗16、油箱17、转速转矩传感器18、第二溢流阀19。风轮I与定量栗2同轴连接，定量栗2的吸油口与低压长管路10连接，压油口与高压长管路9连接，第一溢流阀5跨接在低压长管路10和高压长管路9之间，高压长管路9上设置有液控单向阀11，变量马达13的吸油口与高压长管路9连接，变量马达13的排油口与低压长管路10连接，在低压长管路10上设置有单向阀12;变频电机15与补油栗16同轴连接，补油栗16吸油口与油箱17连接，补油栗16压油口与三位四通换向阀14的P油口连接，三位四通换向阀14的A、B油口又分别与低压长管路10和高压长管路9连接，三位四通换向阀14的T油口封闭，第二溢流阀19跨接在补油栗16与油箱17之间；控制器8输入端分别与第一流量传感器3、第一压力传感器4、第二压力传感器6、第二流量传感器7、转速转矩传感器18相连，输出端分别与变量马达13、三位四通换向阀14、变频电机15相连接;第一流量传感器3和第一压力传感器4设置在定量栗2的压油口，第二流量传感器7和第二压力传感器6设置在定量栗2的吸油口，转速转矩传感器18设置在变频电机15与补油栗16间的传动轴上。
[0021]当机组首次运行时即充液开始时控制器8输出控制信号控制变频电机15运转，变频电机15与定量栗16同轴连接，补油栗16从油箱17中吸取油液经第二溢流阀19流回油箱，变频电机15和补油栗16启动完成;转速转矩传感器18监测变频电机15的转速将转速信号输送给控制器8，当变频电机15到达额定转速时，控制器8输出控制信号控制三位四通换向阀14左位工作，补油栗16从油箱17中吸取油液经三位四通换向阀14快速充入低压长管路10中，第二流量传感器7和第二压力传感器6分别监测低压长管路10中的流量和压力，当低压长管路10充满时第二流量传感器7和第二压力传感器6分别将流量信号与压力信号传送到控制器8，控制器8输出控制信号控制三位四通换向阀14右位工作同时控制变量马达13摆角处于零位使变量马达13处于随动状态，此时补油栗16从油箱17吸取油液经三位四通换向阀14向高压长管路9中快速充液，第一流量传感器3和第一压力传感器4分别监测高压长管路9中的流量和压力，当油液充满高压长管路9时第一流量传感器3和第一压力传感器4输出流量和压力信号到控制器8，控制器8控制三位四通换向阀14切换到左位工作，并且控制变频电机15维持在低转速运行，由于变频电机15与补油栗16同轴连接，补油栗16从油箱17中吸取油液经三位四通换向阀14充入低压长管路10中补充系统泄漏，维持系统正常运行。快速充液完成。
[0022]机组停机时，单向阀12和液控单向阀11分别将油液封存在低压长管路10与高压长管路9中，可减少机组在停机状态下的油液泄漏；
[0023]液控单向阀11的控制压力稍大于机组停机时高压长管路9中油液产生的压力；
[0024]第一溢流阀5起安全保护作用，当高压长管路9压力过高或者液控单向阀11发生故障时油液可直接经第一溢流阀5到低压长管路10;
[0025]第二溢流阀19起安全保护和调压作用，当三位四通换向阀14中位工作时油液经第二溢流阀19回油箱17，当机组正常工作时设定低压长管路10的压力，避免定量栗2吸空。
[0026]参照图2，一种液压型落地式风力发电机组快速充液系统的控制方法，其在机组首次运行时，控制器8控制变频电机15快速运转，变频电机15带动定量栗2分别向低压长管路10和高压长管路9快速充液，当低压长管路与高压长管路充满后，变频电机15带动定量栗2低转速运行补充系统的泄漏，当机组停机时，通过液控单向阀11和单向阀12减少系统的油液泄漏，具体控制流程如下:
[0027 ] a)控制器8控制变频电机15启动，刚启动时补油栗16从油箱17吸取油液经第二溢流阀19将油液溢流回油箱17，并通过安装在传动轴上的转速转矩传感器18监测变频电机15的转速，判断变频电机15转速是否达到额定转速，若变频电机15转速没达到额定转速则继续等待变频电机15加速，若变频电机15转速达到额定转速，控制器8输出控制信号控制三位四通换向阀14切换到左位工作，此时补油栗16从油箱17中吸取油液经三位四通换向阀14将油液快速充入低压长管路10中；
[0028]b)控制器8通过安装在定量栗2吸油口的第二压力传感器6和第二流量传感器7监测低压长管路10中的流量和压力，判断低压长管路10是否充满，若没充满则三位四通换向阀14维持左位工作不变，若低压长管路10已经充满油液则控制器8控制换向阀14切换到右位工作，同时控制变量马达15摆角归零，此时补油栗16从油箱17中吸取油液经三位四通换向阀14快速充入高压长管路9中；
[0029]c)控制器8通过安装在定量栗2压油口的第一流量传感器3和第一压力传感器4分别监测高压长管路9中的流量和压力判断高压长管路是否充满油液，若高压长管路9中充满油液则控制器8控制三位四通换向阀14切换到左位，同时变频电机15低转速运行，快速充液完成。
[0030]本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种液压型落地式风力发电机组快速充液系统，其包括风轮、定量栗、第一流量传感器、第一压力传感器、第一溢流阀、第二压力传感器、第二流量传感器、控制器、高压长管路、低压长管路、变量马达、三位四通换向阀、补油栗、油箱、转速转矩传感器、第二溢流阀，所述风轮与定量栗同轴连接，所述定量栗吸油口与低压长管路连接，压油口与高压长管路连接，所述第一溢流阀跨接在低压长管路和高压长管路之间，所述变量马达吸油口与高压长管路连接，变量马达排油口与低压长管路连接，所述补油栗吸油口与油箱连接，所述三位四通换向阀进油口(P)与补油栗压油口连接，两工作油口(A、B)分别与低压长管路和高压长管路连接，回油口(T)封闭，所述第二溢流阀跨接在补油栗与油箱之间；所述控制器输入端分别与第一流量传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第二流量传感器、转速转矩传感器相连，输出端分别与变量马达、三位四通换向阀连接，所述第一流量传感器和第一压力传感器设置在定量栗的压油口，所述第二流量传感器和第二压力传感器设置在定量栗的吸油口，其特征在于，其还包括变频电机、液控单向阀、单向阀，所述变频电机与补油栗同轴连接，所述转速转矩传感器设置在变频电机与补油栗间的传动轴上，所述控制器输出端与变频电机相连，所述液控单向阀设置在高压长管路上，所述单向阀设置在低压长管路上。2.根据权利要求1所述的一种液压型落地式风力发电机组快速充液系统，所述液控单向阀的控制压力稍大于机组停机时高压长管路中油液产生的压力。3.如权利要求1所述的一种液压型落地式风力发电机组快速充液系统的控制方法，其特征在于，在机组首次运行时，控制器控制变频电机快速运转，变频电机带动定量栗分别向低压长管路和尚压长管路快速充液，当低压长管路与尚压长管路充满后变频电机带动定量栗低转速运行补充系统的泄漏，当机组停机时，通过液控单向阀和单向阀减少油液的泄漏，具体控制流程如下: a)控制器控制变频电机启动，刚启动时补油栗从油箱吸取油液经第二溢流阀将油液溢流回油箱，并通过安装在传动轴上的转速转矩传感器监测变频电机的转速，判断变频电机转速是否达到额定转速，若变频电机转速没达到额定转速则继续等待变频电机加速，若变频电机转速达到额定转速，控制器输出控制信号控制三位四通换向阀切换到左位工作，此时补油栗从油箱中吸取油液经三位四通换向阀将油液快速充入低压长管路中； b)控制器通过安装在定量栗吸油口的第二压力传感器和第二流量传感器监测低压长管路中的流量和压力，判断低压长管路是否充满，若没充满则三位四通换向阀维持左位工作不变，若低压长管路已经充满油液，则控制器控制三位四通换向阀切换到右位工作，同时控制变量马达摆角归零，此时补油栗从油箱中吸取油液经三位四通换向阀快速充入高压长管路中； c)控制器通过安装在定量栗压油口的第一流量传感器和第一压力传感器分别监测高压长管路中的流量和压力，判断高压长管路是否充满油液，若高压长管路中充满油液，则控制器控制三位四通换向阀切换到左位，同时变频电机低转速运行，快速充液完成。
【文档编号】F15B13/02GK105889164SQ201610290766
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】艾超, 张亮, 孔祥东, 刘艳娇, 林加城
【申请人】燕山大学