风力发电机比例伺服控制的液压变桨系统的制作方法

1.本发明涉及一种风力发电机比例伺服控制的液压变桨系统。


背景技术：

2.随着风力发电产业的发展和升级，大型的兆瓦级风力发电机近几年在国内外得到了不断的发展。为提高风电叶片的运转效能，一般需要用驱动装置控制风电叶片变桨，即，实现风电叶片正常顺桨、正常顺桨停止、正常开桨、正常开桨停止等功能。传统的方式是采用电机系统实现变桨控制，但是其仍然具有其先天的不足，具体如下：一是只适用于中小型功率风力发电机；二是动态特性相对较差,惯性较大；三是电机本身如果连续频繁地调节桨叶，将产生过量的热负荷易使电机损坏，因此适用范围受限，可靠性存在问题。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中风电叶片的变桨系统存在适用范围小、可靠性差的缺陷，提供一种能够解决上述问题的风力发电机比例伺服控制的液压变桨系统。
4.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
5.一种风力发电机比例伺服控制的液压变桨系统，其特点在于，其包括：
6.阀块，所述阀块上具有进油口与回油口；
7.比例伺服阀，所述比例伺服阀安装于所述阀块上，所述比例伺服阀为三位四通阀，所述比例伺服阀具有p口、t口、a口与b口，所述p口与所述进油口相连通，所述t口与所述回油口相连通，所述比例伺服阀失电时，所述p口、所述t口、所述a口与所述b口全部断开；所述比例伺服阀左位得电时，所述p口与所述b口连通，所述a口与所述t口连通；所述比例伺服阀右位得电时，所述p口与所述a口连通，所述b口与所述t口连通；
8.第一电磁阀，所述第一电磁阀安装于所述阀块上，所述第一电磁阀为两位两通阀，所述第一电磁阀具有第一进口与第一出口，所述第一进口与所述a口相连接，所述第一电磁阀失电时，所述第一进口至所述第一出口单向连通，所述第一电磁阀得电时，所述第一进口至所述第一出口双向连通；
9.液压缸，所述第一出口连接于所述液压缸的一端；
10.第一单向阀，所述第一单向阀安装于所述阀块上，所述第一单向阀的进口与所述b口相连接，所述第一单向阀的出口与所述液压缸的另一端相连接；
11.第二单向阀，所述第二单向阀安装于所述阀块上，所述第二单向阀的进口与所述第一单向阀的出口相连接，所述第二单向阀的出口与所述进油口相连接。
12.较佳地，所述风力发电机比例伺服控制的液压变桨系统还包括第二电磁阀，所述第二电磁阀安装于所述阀块上，所述第二电磁阀为两位两通阀，所述第二电磁阀安装于所述比例伺服阀与所述进油口之间的管路上，所述第二电磁阀具有第二进口与第二出口，所述第二出口与所述进油口相连接，所述第二进口与所述p口相连接，所述第二电磁阀失电
时，所述第二进口至所述第二出口单向连通，所述第二电磁阀得电时，所述第二进口至所述第二出口双向连通。
13.较佳地，所述风力发电机比例伺服控制的液压变桨系统还包括第三电磁阀与第三单向阀，所述第三电磁阀与所述第三单向阀安装于所述阀块上，所述第三电磁阀为两位两通阀，所述第三电磁阀具有第三进口与第三出口，所述第三出口与所述进油口相连接，所述第三进口与所述第三单向阀的进口相连接，所述第三电磁阀失电时，所述第三出口至所述第三进口双向连通，所述第三电磁阀得电时，所述第三进口至所述第三出口单向连通，所述第三单向阀的出口连接于所述第一电磁阀与所述液压缸之间的管路上。
14.较佳地，所述风力发电机比例伺服控制的液压变桨系统还包括压力传感器，所述压力传感器安装于所述第一电磁阀与所述液压缸之间的管路上。
15.较佳地，所述阀块的材料为球墨铸铁。
16.较佳地，所述阀块的外表面进行了镀锌镍处理。
17.较佳地，所述风力发电机比例伺服控制的液压变桨系统的管路上连接有多个测压接头。
18.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
19.本发明的积极进步效果在于：利用本系统能够实现风电叶片顺桨、顺桨停止、开桨、开桨停止等功能，提高了变桨系统的适用范围和可靠性。
附图说明
20.图1为本发明优选实施例中风力发电机比例伺服控制的液压变桨系统的液压原理图。
21.附图标记说明：
22.进油口110
23.回油口120
24.比例伺服阀200
25.p口210
26.t口220
27.a口230
28.b口240
29.第一电磁阀310
30.第一进口311
31.第一出口312
32.第二电磁阀320
33.第二进口321
34.第二出口322
35.第三电磁阀330
36.第三进口331
37.第三出口332
38.液压缸400
39.第一单向阀510
40.第二单向阀520
41.第三单向阀530
42.压力传感器600
43.测压接头700
具体实施方式
44.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
45.在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。
46.图1示出了一种风力发电机比例伺服控制的液压变桨系统，其包括：液压缸400、阀块(图中未示出)以及安装于阀块上的比例伺服阀200、第一电磁阀310、第一单向阀510和第二单向阀520。阀块上具有进油口110与回油口120。比例伺服阀200为三位四通阀，比例伺服阀200具有p口210、t口220、a口230与b口240，p口210与进油口110相连通，t口220与回油口120相连通。比例伺服阀200失电时，p口210、t口220、a口230与b口240全部断开；比例伺服阀200左位得电时，p口210与b口240连通，a口230与t口220连通；比例伺服阀200右位得电时，p口210与a口230连通，b口240与t口220连通。第一电磁阀310为两位两通阀，第一电磁阀310具有第一进口311与第一出口312，第一进口311与a口230相连接。第一电磁阀310失电时，第一进口311至第一出口312单向连通；第一电磁阀310得电时，第一进口311至第一出口312双向连通。第一出口312连接于液压缸400的一端，第一单向阀510的进口与b口240相连接，第一单向阀510的出口与液压缸400的另一端相连接。第二单向阀520的进口与第一单向阀510的出口相连接，第二单向阀520的出口与进油口110相连接。
47.利用本装置能够实现风电叶片顺桨、顺桨停止、开桨、开桨停止等功能。
48.正常顺桨：第一电磁阀310失电，比例伺服阀200左位失电、右位得电换向。此时，进油口110的高压油通过p口210、a口230、第一电磁阀310的第一进口311与第一出口312进入液压缸400的无杆腔；液压缸400的有杆腔内的液压油通过第二单向阀520，与进油口110的高压油合流，又重新进入液压缸400。需要指出的是，比例伺服阀200的阀芯设有节流口，当高压油经过节流口时，该节流口对油液有限流稳定的作用，故此，液压缸400的活塞杆常速稳定的伸出，从而实现桨叶正常顺桨。
49.正常顺桨停止：第一电磁阀310失电、比例伺服阀200失电，液压缸400的两端被比例伺服阀200隔开，因此高压油无法进入液压缸400，从而不能使得液压缸400内的活塞杆运动，进而桨叶不能变桨。
50.正常开桨：第一电磁阀310得电换向，比例伺服阀200左位得电、右位失电换向，此时，进油口110的高压油经过p口210、b口240之后又经过第一单向阀510后进入液压缸400的有杆腔内，使得液压缸400的活塞杆缩回，进而实现将桨叶开桨。与此同时，液压缸400的无
杆腔的液压油经过第一电磁阀310、比例伺服阀200左位回流至回油口120。
51.正常开桨停止及保持：第一电磁阀310失电复位，比例伺服阀200的左位右位全部失电，处于中位。此时高压油不能进入液压缸400，液压缸400左右两腔的油液及压力通过第一电磁阀310及第一单向阀510来保持。
52.本系统的的核心元件是比例伺服阀200，该比例伺服阀200的控制电压与控制桨叶角的液压缸400的活塞杆位移变化量成正比，通过检测液压缸400的活塞杆的位移，利用pid调节进行液压缸400位置闭环控制。为提高顺桨速度，该比例伺服控制液压变桨系统不仅引入差动回路，还可以利用蓄能器为系统保压。当系统出现故障断电紧急关机时，立即断开电源，液压泵紧急关闭，由蓄能器提供油压使桨叶顺桨。该比例伺服控制液压变桨系统在控制大功率风力发电机桨叶变桨方面有突出优势，可靠性高。
53.本方案中，为了提高系统的安全性与可靠性，风力发电机比例伺服控制的液压变桨系统还包括第二电磁阀320，第二电磁阀320安装于阀块上，第二电磁阀320为两位两通阀。第二电磁阀320安装于比例伺服阀200与进油口110之间的管路上，第二电磁阀320具有第二进口321与第二出口322，第二出口322与进油口110相连接，第二进口321与p口210相连接。第二电磁阀320失电时，第二进口321至第二出口322单向连通；第二电磁阀320得电时，第二进口321至第二出口322双向连通。在正常顺桨时与正常出桨时，第二电磁阀320得电，高压油经过第二电磁阀320的第二出口322与第二进口321进入比例伺服阀200。在顺桨停止、出桨停止与保持时，第二电磁阀320失电，高压油无法进入比例伺服阀200。利用第二电磁阀320能够提高系统的可靠性，避免比例伺服阀200出现控制错乱时，系统出现误操作。
54.另外，根据实际需要，变桨系统还需要具有紧急顺桨的功能，本方案中，风力发电机比例伺服控制的液压变桨系统还包括第三电磁阀330与第三单向阀530，第三电磁阀330与第三单向阀530安装于阀块上。第三电磁阀330为两位两通阀，第三电磁阀330具有第三进口331与第三出口332，第三出口332与进油口110相连接，第三进口331与第三单向阀530的进口相连接。第三电磁阀330失电时，第三出口332至第三进口331双向连通；第三电磁阀330得电时，第三进口331至第三出口332单向连通。第三单向阀530的出口连接于第一电磁阀310与液压缸400之间的管路上。
55.在需要紧急顺桨时，第一电磁阀310、第二电磁阀320、第三电磁阀330失电，比例伺服阀200的左位与右位均失电，此时进油口110的高压油通过第三电磁阀330、第三单向阀530进入液压缸400的无杆腔；与此同时，液压缸400的有杆腔内的液压油通过第二单向阀520回流，与进油口110的高压油合流，又重新进入液压缸400，重新进入液压缸400的无杆腔，加快液压缸400活塞杆伸出，从而实现快速紧急顺桨。
56.为了准确控制顺桨、出桨的速度，风力发电机比例伺服控制的液压变桨系统还包括压力传感器600，压力传感器600安装于第一电磁阀310与液压缸400之间的管路上。即，压力传感器600可以在线监测液压缸400的无杆腔的压力变化，并通过电气系统来比例控制比例伺服阀200的阀口开度，从而控制进入液压缸400的无杆腔的油液速度，进而控制桨叶的所需顺桨速度。
57.本方案中，阀块的材料为球墨铸铁。阀块的外表面进行了镀锌镍处理。另外，阀块上的液压元件均通过螺纹连接的方式安装于阀块上。
58.另外，风力发电机比例伺服控制的液压变桨系统的管路上连接有多个测压接头
700，从而实时检测系统各处的油压，提高系统的安全性。
59.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明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发明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发明的保护范围。