一种风机偏航液压制动器及制动系统的制作方法

1.本发明涉及风力发电机组偏航制动技术领域，特别是涉及一种风机偏航液压制动器及制动系统。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.冬季天气寒冷，环境恶劣，部分风电场甚至会出现-40℃以下的极寒天气，对风机的运行和生存都带来严峻的考验。风机正常运行发电时，由于齿轮箱、发电机和主轴承等大部件表面产生大量的辐射热，使机舱内温度即使在寒冷的冬天也不会太低。但风机运行受自然风况和机组状态影响，难免会出现长时间待机等风、故障停机、未满发或限功率运行等工况，此时机舱内与外界环境的温差逐渐减小，甚至可能低至环境温度。
4.发明人发现，当机舱温度降低时，液压油粘度增大，流动性变差，油液流经液压元件、偏航液压制动器及制动管路的阻力和压力损失增大，造成偏航液压制动系统的性能也随之下降，主要表现为风机偏航液压制动器组由全压制动转为阻尼制动或零压解缆时的响应速度变慢，阻尼制动压力与液压站背压阀设定值之间出现偏差，以及不同位置的制动器卸压松闸不同步等问题。机舱内温度越低，偏航液压制动系统的响应速度越慢，阻尼制动压力偏差越大，风机偏航启动时易发生因偏航液压制动器卸压松闸过慢而引发机组振动和噪音，甚至导致偏航驱动电机因阻尼负载过大而过载跳闸，严重影响风机的运行和安全。
5.且风机偏航液压制动器位于风机主机架底部与塔筒连接的位置，制动器与液压站、制动器与制动器之间通常使用较长的制动管路连接。由于风机偏航液压制动状态(全压制动、阻尼制动和零压解缆)之间切换时进行补压或卸压所需的油量很少，导致制动器及制动管路内的油液流动性较差。因此，风机偏航液压制动系统很容易受低温影响，并且制动器数量越多，制动管路越长，低温影响越严重。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种风机偏航液压制动器及制动系统，制动器自身具有阻尼控制和卸压控制功能的制动压力控制阀组，以实现风机偏航全压制动、阻尼制动和卸压解缆的动作与控制，解决了现有风机偏航液压制动系统易受低温影响的问题。
7.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
8.第一方面，本发明提供了一种风机偏航液压制动器，包括上下相对设置的上钳体和下钳体，所述上钳体和下钳体内部分别至少设有一个制动活塞缸，两个制动活塞缸之间通过连接管路连通，上钳体内部制动活塞缸进油端与上钳体上的第一进油口连通，下钳体内部制动活塞缸的出油端与固定安装在下钳体侧壁上的制动压力控制阀组内并联的阻尼控制回路和卸压控制回路连通。
9.作为进一步的实现方式，所述制动压力控制阀组由油路块以及设置在油路块上的
第一电磁阀、第二电磁阀、溢流阀、测压接头组成，所述油路块固定设置在下钳体的侧壁上，所述油路块具有对外连接的第四进油口和回油口，所述第四进油口与下钳体内部的制动活塞缸连通。
10.作为进一步的实现方式，所述第二电磁阀与溢流阀串联，第二电磁阀进油孔与下钳体内的制动活塞缸相通，溢流阀的出油孔与油路块上的回油口相通构成阻尼控制回路；所述第一电磁阀的进油孔与下钳体内的制动活塞缸相通，第一电磁阀的出油孔与油路块上的回油口相通构成卸压控制回路。
11.作为进一步的实现方式，所述阻尼控制回路和卸压控制回路共用油路块上的第四进油口和回油口。
12.作为进一步的实现方式，所述测压接头设置在制动压力控制阀组进油油路上。
13.作为进一步的实现方式，所述上钳体上设有第二进油口，下钳体上设有第三进油口，所述连接管路通过第二进油口和第三进油口将上钳体和下钳体内部的制动活塞缸连通。
14.作为进一步的实现方式，所述制动压力控制阀组的底部平面高度高于下钳体的底部平面。
15.作为进一步的实现方式，所述上钳体和下钳体内部的制动活塞缸的活塞杆端部均设有一个摩擦片。
16.第二方面，本发明提供了一种制动系统，利用了上述的风机偏航液压制动器，包括至少一个风机偏航液压制动器以及与其串联的若干常规液压制动器，首端的常规液压制动器的进油端与液压站连接，所述风机偏航液压制动器上的回油口与油箱回油连接。
17.作为进一步的实现方式，所述风机偏航液压制动器位于所有串联制动器之间；
18.或者，
19.每隔3-5个常规液压制动器后串联1个风机偏航液压制动器。
20.上述本发明的有益效果如下：
21.(1)本发明风机偏航液压制动器由于制动压力控制阀组通过很短的油路孔道与钳体内部制动活塞缸直接连通，避免了制动器与液压站之间较长的回油管路对卸压响应性能的影响，有效提高了制动器的卸压响应速度和压力控制精度。
22.(2)本发明制动压力控制阀组的底部平面高于下钳体的底部平面，可以有效避免制动器放置时制动压力控制阀组与放置台面发生干涉和承受制动器重力，避免了制动压力控制阀组的损坏。
23.(3)本发明通过具有阻尼控制和卸压控制功能的制动压力控制阀组，使得风机偏航由全压制动转阻尼制动或零压解缆控制时不再依赖于液压站，避免了制动系统到液压站的回油制动管路对制动器组阻尼卸压和完全卸压的影响，提高了低温环境下风机偏航液压制动系统的响应速度和控制精度。
24.(4)本发明的风机偏航液压制动器与现有常规风机偏航液压制动器之间具有良好的通用性和替换性，这既有利于新风机偏航液压制动系统的灵活设计，又有利于老风机偏航液压制动系统的改造优化，大大降低了制动系统的使用或改造成本。
附图说明
25.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
26.图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种风机偏航液压制动器的液压原理示意图；
27.图2是本发明根据一个或多个实施方式的一种风机偏航液压制动器的主视结构示意图；
28.图3是本发明根据一个或多个实施方式的一种风机偏航液压制动器的左视结构示意图；
29.图4是本发明根据一个或多个实施方式的制动系统的一种结构示意图；
30.图5是本发明根据一个或多个实施方式的制动系统的另一种结构示意图；
31.图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
32.其中，1、第一制动活塞缸；2、第二制动活塞缸；3、第一电磁阀；4、第二电磁阀；5、溢流阀；6、测压接头；7.1、第一进油口；7.2、第二进油口；7.3、第三进油口；7.4、第四进油口；8、回油口；9、上钳体；10、下钳体；11、油路块；12、螺栓；13、连接管路；14、压力油源；15、油箱；16、偏航制动盘；17、摩擦片。
具体实施方式
33.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
34.正如背景技术所介绍的，现有的风机偏航液压制动系统易受低温的影响，会出现由全压制动转为阻尼制动或零压解缆时的响应速度变慢，阻尼制动压力与液压站背压阀设定值之间出现偏差，以及不同位置的制动器卸压松闸不同步的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种风机偏航液压制动器及制动系统。
35.实施例1
36.本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图3所示，提出一种风机偏航液压制动器，包括，上钳体9、下钳体10以及设置在下钳体10外表面上的制动压力控制阀组。
37.其中，上钳体9内部设有第一制动活塞缸1，下钳体10内部设有第二制动活塞缸2，上钳体9位于下钳体10的正上方，上钳体9和下钳体10的外表面上均设有摩擦片17，具体的，上钳体9邻近下钳体10的一侧设有摩擦片17，下钳体10邻近上钳体9的一侧上同样设有摩擦片17，上钳体9和下钳体10上的摩擦片17之间夹持有偏航制动盘16，用于进行风机的偏航制动。
38.如图1所示，上钳体9上的摩擦片17位于第一制动活塞缸1上活塞杆的端部；下钳体10上的摩擦片17位于第二制动活塞缸2上活塞杆的端部，通过第一活塞缸1和第二活塞缸2分别对应控制上钳体9和下钳体10上的摩擦片17压紧或释放。
39.制动压力控制阀组安装在下钳体10上，并与下钳体10内的第二制动活塞缸2相连接，为了便于说明，本实施例以图3所示方向进行描述，具体的，制动压力控制阀组固定安装在下钳体10的背面，制动压力控制阀组的底部平面不超过下钳体10的底部平面，即，制动压
力控制阀组的底部平面可以与下钳体10底部的钳体安装面平齐，也可以高于下钳体10底部的钳体安装面，以避免制动器放置时制动压力控制阀组与放置台面发生干涉和承受制动器重力。
40.制动压力控制阀组安装位置为下钳体10的背面，这样阀组周围操作空间更大，阀组安装和维护更方便，同时还能避免阀组发生漏(渗)油时或拆卸阀组时液压油外漏对制动器造成污染。
41.可以理解的是，上钳体9和下钳体10内的制动活塞缸可以是一个也可以是多个，具体的数量根据实际设计要求进行选择，这里不做过多的限制。
42.如图2所示，制动压力控制阀组由油路块11、第一电磁阀3、第二电磁阀4、溢流阀5、测压接头6组成，油路块11通过螺栓12固定设置在下钳体10的背面，油路块11的底部不超过下钳体10底部的钳体安装面，油路块11的进油孔道与下钳体10内部的第二制动活塞缸2的进油孔道连通，且油路块11与下钳体10连接面之间通过密封圈密封。
43.可以理解的是，在其他实施例中，制动压力控制阀组也可以设置在上钳体9的背面，具体设置在哪个钳体的背面可根据实际需求进行选择，优选为下钳体10的背面，本实施例以安装在下钳体10的背面为例进行描述。
44.油路块11上设有对外连接的第四进油口7.4和回油口8，第四进油口7.4和回油口8均位于油路块11远离钳体背面的侧面上，即油路块11的背面，以便于管路的连接安装。
45.如图1所示，第四进油口7.4与下钳体10内部的第二制动活塞缸2的进油孔道连通，第四进油口7.4用于连接相邻的制动器，作用与钳体上的常规进油口相同；回油口8用于连接油箱15的回油管路。
46.油路块11的侧壁上固定设有溢流阀5和测压接头6，油路块11的顶部固定设有两个电磁阀，分别第一电磁阀3和第二电磁阀4。
47.其中，第一电磁阀3的进油孔与下钳体10内的第二制动活塞缸2上的进油孔道相连通，第一电磁阀3的出油孔与油路块11上的回油口8相连通，以形成卸压控制回路；
48.第二电磁阀4与溢流阀5串联组成，第二电磁阀4的进油孔与下钳体10内的第二制动活塞缸2上的进油孔道相连通，第二电磁阀4的出油孔与溢流阀5的进油孔相连通，溢流阀5的出油孔与油路块11上的回油口8相连通，以形成阻尼控制回路。
49.阻尼控制回路与卸压控制回路为并联设计，共用油路块11上的第四进油口7.4和回油口8，具体的，第四进油口7.4同时与第一电磁阀3和第二电磁阀4上的进油孔连通，测压接头6设置在第一电磁阀3、第二电磁阀4与第四进油口7.4连接的油路管道的压力测量点上，可方便外接压力表以查看制动压力的大小。
50.其中，第一电磁阀3、第二电磁阀4和溢流阀5均为插装式液压阀，以减小阀组的外形体积。第一电磁阀3和第二电磁阀4均为二位二通电磁阀，在不得电时，阀芯为断油状态；相反，电磁阀得电时，阀芯为通油状态。
51.可以理解的是，第一电磁阀3和第二电磁阀4还可以设置锁定装置，便于人为手动控制，以提高制动压力控制阀组的应急能力。
52.如图2所示，上钳体9的背面设有第一进油口7.1和第二进油口7.2，下钳体10的背面设有第三进油口7.3，其中，第一进油口7.1通过管路分别与外界的压力油源14以及上钳体9内部的第一制动活塞缸1连通，用于向第一制动活塞缸1中输送压力油；
53.第二进油口7.2与第一制动活塞缸1连通，第三进油口7.3与第二制动活塞缸2连通，第二进油口7.2与第三进油口7.3之间通过连接管路13进行连通，从而实现第一制动活塞缸1与第二制动活塞缸2之间油路的连通，其中，连接管路13可以为钢管，也可以是软管结构，具体的管质根据实际需求进行选择。
54.风机偏航液压制动器由于制动压力控制阀组通过很短的油路孔道与钳体内部制动活塞缸直接连通，避免了制动器与液压站之间较长的回油管路对卸压响应性能的影响，因此可以提高制动器的卸压响应速度和压力控制精度。
55.具体的工作原理为：
56.制动器分为三种制动状态，其中，当第一电磁阀3和第二电磁阀4均不得电时，第一电磁阀3和第二电磁阀4处于断开状态，第一制动活塞缸1、第二制动活塞缸2可形成封闭容腔，制动器为全压制动状态，以满足全压制动的要求；
57.当第二电磁阀4得电时，第二电磁阀4打开，制动器压力油经溢流阀5溢流卸荷后达到设计要求的阻尼压力值，制动器处于阻尼制动状态，其中，溢流阀5开启压力一般设置为5～35bar；
58.当第三电磁阀3得电时，第三电磁阀3打开，制动器直接与油箱15回油连通，制动器的压力快速卸压为零，此时制动器处于零压解缆状态。
59.实施例2
60.本发明的另一种典型的实施方式中，如图4-图5所示，提出一种制动系统，包括，至少一个实施例1所述的风机偏航液压制动器以及若干常规液压制动器。
61.其中，常规液压制动器为传统的液压制动器，属于现有结构，不具有制动压力控制阀组，具体的结构形式这里不再过多的赘述。
62.风机偏航液压制动器与若干常规液压制动器之间串联设置，其中，风机偏航液压制动器设置在所有串联制动器之间，优选为所有串联制动器的中间位置，以缩短位于实施例1所述风机偏航液压制动器前面和后面的所有常规液压制动器到制动压力控制阀组的距离，最大限度的提高制动器组卸压响应速度和压力控制精度，同时还可提高不同位置制动器的卸压同步性，当常规制动器数量过多时，最优为每隔3-5个常规液压制动器后串联一个实施例1所述的风机偏航液压制动器。
63.具体如图4所示，设有一个实施例1所述的风机偏航液压制动器以及四个常规液压制动器，为便于说明，本实施例对各制动器进行编号，其中，位于中间位置的风机航液压制动器(实施例1所述的)为3#，风机航液压制动器两侧分别设有两个常规液压制动器，编号分为1#、2#、4#以及5#。
64.1#—5#制动器之间通过制动管路依次串联，具体的，首端1#制动器的进油端连接压力油源14，1#制动器出油端与2#制动器的进油端连通，2#制动器的出油端与3#风机偏航液压制动器的第一进油口7.1连通，3#风机偏航液压制动器的第四进油口7.4与4#制动器的进油端连通，4#制动器的出油端与5#制动器的进油端连通，3#风机偏航液压制动器上的回油口8与油箱15连接。
65.当制动系统偏航全压制动时，3#风机偏航液压制动器上的制动压力控制阀组的第一电磁阀3和第二电磁阀4均不得电，压力油源14给制动系统提供高压制动油液以实现全压制动；
66.当偏航阻尼制动时，压力油源14停止向制动系统供油，制动压力控制阀组的第二电磁阀4得电，各个制动器均通过制动压力控制阀组卸压至阻尼压力；
67.当偏航零压解缆时，压力油源14停止向制动系统供油，制动压力控制阀组的第一电磁阀3得电，各个制动器均通过制动压力控制阀组实现完全卸压。
68.如图5所示，设有两个实施例1所述的风机偏航液压制动器以及十一个常规液压制动器，其中，实施例1所述的风机偏航液压制动器分别为4#和9#，常规液压制动器分别为1#—3#、5#—8#以及10#—12#，1#—12#制动器之间通过制动管路依次串联。
69.以1#制动器—5#制动器之间的连接为例进行说明，其中，1#制动器的进油端与压力油源14连接，1#制动器的出油端与2#制动器的进油端连接，2#制动器的出油端与3#制动器的进油端连接，3#制动器的出油端与4#风机偏航液压制动器的第一进油口7.1连接，4#风机偏航液压制动器的第四进油口7.4与5#制动器的进油端连接，4#风机偏航液压制动器的回油口8还与油箱15回油连接，后续的各标号制动器之间的连接方式与1#-5#连接方式相同，这里不再过多的赘述。
70.当制动系统偏航全压制动时，4#和9#风机偏航液压制动器制动压力控制阀组的第一电磁阀3和第二电磁阀4均不得电，压力油源14给制动系统提供高压制动压力以实现全压制动；
71.当偏航阻尼制动时，压力油源14停止向制动系统供油，4#和9#风机偏航液压制动器的制动压力控制阀组控制第二电磁阀4得电，各个制动器通过距离自身较近的制动压力控制阀组卸压至阻尼压力；
72.当偏航零压解缆时，压力油源14停止向制动器组供油，4#和9#风机偏航液压制动器的制动压力控制阀组控制第一电磁阀3得电，各个制动器通过距离自身较近的制动压力控制阀组实现完全卸压。
73.可以理解的是，在其他实施例中还可以设置其他数量的风机偏航液压制动器以及常规液压制动器，具体的设置数量根据实际需求进行选择，这里不做过多的限制。
74.通过具有阻尼控制和卸压控制功能的制动压力控制阀组，使得风机偏航由全压制动转阻尼制动或零压解缆控制时不再依赖于液压站，避免了制动系统到液压站的回油制动管路对制动器组阻尼卸压和完全卸压的影响，提高了低温环境下风机偏航液压制动系统的响应速度和控制精度。
75.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。