一種液壓型落地式風力發(fā)電機組快速充液系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種液壓型落地式風力發(fā)電機組快速充液系統(tǒng)及控制方法，該系統(tǒng)在現(xiàn)有系統(tǒng)基礎上，采用液控單向閥、單向閥、變頻電機，液控單向閥設置在高壓長管路上，單向閥設置在低壓長管路上，變頻電機與補油泵同軸連接，變頻電機帶動補油泵向系統(tǒng)補充油液；其控制方法是在機組首次運行時，控制器控制變頻電機快速運轉(zhuǎn)，變頻電機帶動定量泵分別向低壓長管路和高壓長管路快速充液，當?shù)蛪洪L管路與高壓長管路充滿后變頻電機帶動定量泵低轉(zhuǎn)速運行補充系統(tǒng)的泄漏，當機組停機時，通過液控單向閥和單向閥減少油液的泄漏。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明可以大大縮短充液時間，提高充液效率并可在機組停機時減少油液的泄漏，縮短再次開機時的充液時間。
【專利說明】
一種液壓型落地式風力發(fā)電機組快速充液系統(tǒng)及控制方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于風力發(fā)電領域，涉及一種液壓型落地式風力發(fā)電機組長管路快速充液系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術】
[0002]液壓型落地式風力發(fā)電機組作為一種新型的風電機組受到越來越多的重視。此種機型采用定量栗-變量馬達閉式傳動系統(tǒng)，將定量栗安裝于機艙，變量馬達等90%的設備安裝于地基處，其間由液壓管路連接，構(gòu)成閉式回路，與齒輪傳動的風力發(fā)電機組相比減小了機艙重量、大大降低了安裝和維護費用。而隨著風機向大型化發(fā)展，機組裝機容量不斷增加，塔筒的高度也不斷增高，導致定量栗與變量馬達間的液壓管路長度增加，為系統(tǒng)充液帶來如下困難:①當液壓型落地式風力發(fā)電機組首次運行時，需要向閉式傳動系統(tǒng)中充滿油液，由于機組的管路較長，油液體積較大，若采用普通的補油栗系統(tǒng)向機組長管路充液則充液時間過長;②當機組長時間停機時，變量馬達及補油系統(tǒng)會存在一定的泄漏，使液壓長管路中的油液體積減少，甚至排空，當機組再次啟動時需要向系統(tǒng)補充油液，降低了充液效率。
[0003]公告號CN201934397U的中國專利公開了一種起重機充液系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)向蓄能器充液的同時又不干擾回轉(zhuǎn)機構(gòu)工作，提高了蓄能器使用壽命。但該系統(tǒng)在向蓄能器充液的同時又向回轉(zhuǎn)機構(gòu)提供油液，導致充入蓄能器的流量較小，充液速度較慢。
[0004]公布號CN104632728A的中國專利申請公開了一種多執(zhí)行機構(gòu)耦合自動充液系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用一個油源為多個子系統(tǒng)的蓄能器充液，但該充液系統(tǒng)控制較為復雜，成本較高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對上述存在問題，本發(fā)明旨在提出一種液壓型落地式風力發(fā)電機組快速充液系統(tǒng)及控制方法，該系統(tǒng)及控制方法可以快速給系統(tǒng)充液同時又不改變系統(tǒng)原有結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明目的通過以下技術方法來實現(xiàn):
[0007]—種液壓型落地式風力發(fā)電機組快速充液系統(tǒng)，其包括風輪、定量栗、第一流量傳感器、第一壓力傳感器、第一溢流閥、第二壓力傳感器、第二流量傳感器、控制器、高壓長管路、低壓長管路、變量馬達、三位四通換向閥、補油栗、油箱、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器、第二溢流閥，所述風輪與定量栗同軸連接，所述定量栗吸油口與低壓長管路連接，壓油口與高壓長管路連接，所述第一溢流閥跨接在低壓長管路和高壓長管路之間，所述變量馬達吸油口與高壓長管路連接，變量馬達排油口與低壓長管路連接，所述補油栗吸油口與油箱連接，所述三位四通換向閥P 口與補油栗壓油口連接，A、B 口分別與低壓長管路和高壓長管路連接，T 口封閉，所述第二溢流閥跨接在補油栗與油箱之間;所述控制器輸入端分別與第一流量傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第二流量傳感器、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器相連，輸出端分別與變量馬達、三位四通換向閥連接，所述第一流量傳感器和第一壓力傳感器設置在定量栗的壓油口，所述第二流量傳感器和第二壓力傳感器設置在定量栗的吸油口；其還包括變頻電機、液控單向閥、單向閥，所述變頻電機與補油栗同軸連接，所述轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器設置在變頻電機與補油栗間的傳動軸上，所述控制器輸出端與變頻電機相連，所述液控單向閥設置在高壓長管路上，所述單向閥設置在低壓長管路上。
[0008]所述液控單向閥的控制壓力稍大于機組停機時高壓長管路中油液產(chǎn)生的壓力。
[0009]—種液壓型落地式風力發(fā)電機組快速充液系統(tǒng)控制方法，其在機組首次運行時，控制器控制變頻電機快速運轉(zhuǎn)，變頻電機帶動定量栗分別向低壓長管路和高壓長管路快速充液，當?shù)蛪洪L管路與高壓長管路充滿后，變頻電機帶動定量栗低轉(zhuǎn)速運行補充系統(tǒng)的泄漏，當機組停機時，通過液控單向閥和單向閥減少系統(tǒng)的油液泄漏，具體控制流程如下:
[0010]a)控制器控制變頻電機啟動，剛啟動時補油栗從油箱吸取油液經(jīng)第二溢流閥將油液溢流回油箱，并通過安裝在傳動軸上的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器監(jiān)測變頻電機的轉(zhuǎn)速，判斷變頻電機轉(zhuǎn)速是否達到額定轉(zhuǎn)速，若變頻電機轉(zhuǎn)速沒達到額定轉(zhuǎn)速則繼續(xù)等待變頻電機加速，若變頻電機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速，控制器輸出控制信號控制三位四通換向閥切換到左位工作，此時補油栗從油箱中吸取油液經(jīng)三位四通換向閥將油液快速充入低壓長管路中；
[0011]b)控制器通過安裝在定量栗吸油口的第二壓力傳感器和第二流量傳感器監(jiān)測低壓長管路中的流量和壓力，判斷低壓長管路是否充滿，若沒充滿則三位四通換向閥維持左位工作不變，若低壓長管路已經(jīng)充滿油液，則控制器控制三位四通換向閥切換到右位工作，同時控制變量馬達擺角歸零，此時補油栗從油箱中吸取油液經(jīng)三位四通換向閥快速充入高壓長管路中；
[0012]c)控制器通過安裝在定量栗壓油口的第一流量傳感器和第一壓力傳感器分別監(jiān)測高壓長管路中的流量和壓力，判斷高壓長管路是否充滿油液，若高壓長管路中充滿油液，則控制器控制三位四通換向閥切換到左位，同時變頻電機低轉(zhuǎn)速運行，快速充液完成。
[0013]由于采用上述技術方案，本發(fā)明有以下有益效果:
[0014]1、本發(fā)明采用變頻電機帶動補油栗向長管路快速充液，可以大大縮短充液時間，提高充液效率。
[0015]2、本發(fā)明在高壓長管路與低壓長管路中分別加入了液控單向閥和單向閥，在機組停機時可以減少油液的泄漏，縮短再次開機時的充液時間。
[0016]3、本發(fā)明在原有充液系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎上進行改進設計，性價比高。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明一種液壓型落地式風力發(fā)電機組快速充液系統(tǒng)原理圖。
[0018]圖2是本發(fā)明一種液壓型落地式風力發(fā)電機組快速充液系統(tǒng)的控制方法流程圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0020]參照圖1，一種液壓型落地式風力發(fā)電機組快速充液系統(tǒng)，主要由以下構(gòu)件組成:風輪1、定量栗2、第一流量傳感器3、第一壓力傳感器4、第一溢流閥5、第二壓力傳感器6、第二流量傳感器7、控制器8、高壓長管路9、低壓長管路10、液控單向閥11、單向閥12、變量馬達13、三位四通換向閥14、變頻電機15、補油栗16、油箱17、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器18、第二溢流閥19。風輪I與定量栗2同軸連接，定量栗2的吸油口與低壓長管路10連接，壓油口與高壓長管路9連接，第一溢流閥5跨接在低壓長管路10和高壓長管路9之間，高壓長管路9上設置有液控單向閥11，變量馬達13的吸油口與高壓長管路9連接，變量馬達13的排油口與低壓長管路10連接，在低壓長管路10上設置有單向閥12;變頻電機15與補油栗16同軸連接，補油栗16吸油口與油箱17連接，補油栗16壓油口與三位四通換向閥14的P油口連接，三位四通換向閥14的A、B油口又分別與低壓長管路10和高壓長管路9連接，三位四通換向閥14的T油口封閉，第二溢流閥19跨接在補油栗16與油箱17之間；控制器8輸入端分別與第一流量傳感器3、第一壓力傳感器4、第二壓力傳感器6、第二流量傳感器7、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器18相連，輸出端分別與變量馬達13、三位四通換向閥14、變頻電機15相連接;第一流量傳感器3和第一壓力傳感器4設置在定量栗2的壓油口，第二流量傳感器7和第二壓力傳感器6設置在定量栗2的吸油口，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器18設置在變頻電機15與補油栗16間的傳動軸上。
[0021]當機組首次運行時即充液開始時控制器8輸出控制信號控制變頻電機15運轉(zhuǎn)，變頻電機15與定量栗16同軸連接，補油栗16從油箱17中吸取油液經(jīng)第二溢流閥19流回油箱，變頻電機15和補油栗16啟動完成;轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器18監(jiān)測變頻電機15的轉(zhuǎn)速將轉(zhuǎn)速信號輸送給控制器8，當變頻電機15到達額定轉(zhuǎn)速時，控制器8輸出控制信號控制三位四通換向閥14左位工作，補油栗16從油箱17中吸取油液經(jīng)三位四通換向閥14快速充入低壓長管路10中，第二流量傳感器7和第二壓力傳感器6分別監(jiān)測低壓長管路10中的流量和壓力，當?shù)蛪洪L管路10充滿時第二流量傳感器7和第二壓力傳感器6分別將流量信號與壓力信號傳送到控制器8，控制器8輸出控制信號控制三位四通換向閥14右位工作同時控制變量馬達13擺角處于零位使變量馬達13處于隨動狀態(tài)，此時補油栗16從油箱17吸取油液經(jīng)三位四通換向閥14向高壓長管路9中快速充液，第一流量傳感器3和第一壓力傳感器4分別監(jiān)測高壓長管路9中的流量和壓力，當油液充滿高壓長管路9時第一流量傳感器3和第一壓力傳感器4輸出流量和壓力信號到控制器8，控制器8控制三位四通換向閥14切換到左位工作，并且控制變頻電機15維持在低轉(zhuǎn)速運行，由于變頻電機15與補油栗16同軸連接，補油栗16從油箱17中吸取油液經(jīng)三位四通換向閥14充入低壓長管路10中補充系統(tǒng)泄漏，維持系統(tǒng)正常運行?？焖俪湟和瓿?。
[0022]機組停機時，單向閥12和液控單向閥11分別將油液封存在低壓長管路10與高壓長管路9中，可減少機組在停機狀態(tài)下的油液泄漏；
[0023]液控單向閥11的控制壓力稍大于機組停機時高壓長管路9中油液產(chǎn)生的壓力；
[0024]第一溢流閥5起安全保護作用，當高壓長管路9壓力過高或者液控單向閥11發(fā)生故障時油液可直接經(jīng)第一溢流閥5到低壓長管路10;
[0025]第二溢流閥19起安全保護和調(diào)壓作用，當三位四通換向閥14中位工作時油液經(jīng)第二溢流閥19回油箱17，當機組正常工作時設定低壓長管路10的壓力，避免定量栗2吸空。
[0026]參照圖2，一種液壓型落地式風力發(fā)電機組快速充液系統(tǒng)的控制方法，其在機組首次運行時，控制器8控制變頻電機15快速運轉(zhuǎn)，變頻電機15帶動定量栗2分別向低壓長管路10和高壓長管路9快速充液，當?shù)蛪洪L管路與高壓長管路充滿后，變頻電機15帶動定量栗2低轉(zhuǎn)速運行補充系統(tǒng)的泄漏，當機組停機時，通過液控單向閥11和單向閥12減少系統(tǒng)的油液泄漏，具體控制流程如下:
[0027 ] a)控制器8控制變頻電機15啟動，剛啟動時補油栗16從油箱17吸取油液經(jīng)第二溢流閥19將油液溢流回油箱17，并通過安裝在傳動軸上的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器18監(jiān)測變頻電機15的轉(zhuǎn)速，判斷變頻電機15轉(zhuǎn)速是否達到額定轉(zhuǎn)速，若變頻電機15轉(zhuǎn)速沒達到額定轉(zhuǎn)速則繼續(xù)等待變頻電機15加速，若變頻電機15轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速，控制器8輸出控制信號控制三位四通換向閥14切換到左位工作，此時補油栗16從油箱17中吸取油液經(jīng)三位四通換向閥14將油液快速充入低壓長管路10中；
[0028]b)控制器8通過安裝在定量栗2吸油口的第二壓力傳感器6和第二流量傳感器7監(jiān)測低壓長管路10中的流量和壓力，判斷低壓長管路10是否充滿，若沒充滿則三位四通換向閥14維持左位工作不變，若低壓長管路10已經(jīng)充滿油液則控制器8控制換向閥14切換到右位工作，同時控制變量馬達15擺角歸零，此時補油栗16從油箱17中吸取油液經(jīng)三位四通換向閥14快速充入高壓長管路9中；
[0029]c)控制器8通過安裝在定量栗2壓油口的第一流量傳感器3和第一壓力傳感器4分別監(jiān)測高壓長管路9中的流量和壓力判斷高壓長管路是否充滿油液，若高壓長管路9中充滿油液則控制器8控制三位四通換向閥14切換到左位，同時變頻電機15低轉(zhuǎn)速運行，快速充液完成。
[0030]本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書限定。本領域技術人員可以在本發(fā)明的實質(zhì)和保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種液壓型落地式風力發(fā)電機組快速充液系統(tǒng)，其包括風輪、定量栗、第一流量傳感器、第一壓力傳感器、第一溢流閥、第二壓力傳感器、第二流量傳感器、控制器、高壓長管路、低壓長管路、變量馬達、三位四通換向閥、補油栗、油箱、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器、第二溢流閥，所述風輪與定量栗同軸連接，所述定量栗吸油口與低壓長管路連接，壓油口與高壓長管路連接，所述第一溢流閥跨接在低壓長管路和高壓長管路之間，所述變量馬達吸油口與高壓長管路連接，變量馬達排油口與低壓長管路連接，所述補油栗吸油口與油箱連接，所述三位四通換向閥進油口(P)與補油栗壓油口連接，兩工作油口(A、B)分別與低壓長管路和高壓長管路連接，回油口(T)封閉，所述第二溢流閥跨接在補油栗與油箱之間；所述控制器輸入端分別與第一流量傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第二流量傳感器、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器相連，輸出端分別與變量馬達、三位四通換向閥連接，所述第一流量傳感器和第一壓力傳感器設置在定量栗的壓油口，所述第二流量傳感器和第二壓力傳感器設置在定量栗的吸油口，其特征在于，其還包括變頻電機、液控單向閥、單向閥，所述變頻電機與補油栗同軸連接，所述轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器設置在變頻電機與補油栗間的傳動軸上，所述控制器輸出端與變頻電機相連，所述液控單向閥設置在高壓長管路上，所述單向閥設置在低壓長管路上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓型落地式風力發(fā)電機組快速充液系統(tǒng)，所述液控單向閥的控制壓力稍大于機組停機時高壓長管路中油液產(chǎn)生的壓力。3.如權(quán)利要求1所述的一種液壓型落地式風力發(fā)電機組快速充液系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，在機組首次運行時，控制器控制變頻電機快速運轉(zhuǎn)，變頻電機帶動定量栗分別向低壓長管路和尚壓長管路快速充液，當?shù)蛪洪L管路與尚壓長管路充滿后變頻電機帶動定量栗低轉(zhuǎn)速運行補充系統(tǒng)的泄漏，當機組停機時，通過液控單向閥和單向閥減少油液的泄漏，具體控制流程如下: a)控制器控制變頻電機啟動，剛啟動時補油栗從油箱吸取油液經(jīng)第二溢流閥將油液溢流回油箱，并通過安裝在傳動軸上的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器監(jiān)測變頻電機的轉(zhuǎn)速，判斷變頻電機轉(zhuǎn)速是否達到額定轉(zhuǎn)速，若變頻電機轉(zhuǎn)速沒達到額定轉(zhuǎn)速則繼續(xù)等待變頻電機加速，若變頻電機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速，控制器輸出控制信號控制三位四通換向閥切換到左位工作，此時補油栗從油箱中吸取油液經(jīng)三位四通換向閥將油液快速充入低壓長管路中； b)控制器通過安裝在定量栗吸油口的第二壓力傳感器和第二流量傳感器監(jiān)測低壓長管路中的流量和壓力，判斷低壓長管路是否充滿，若沒充滿則三位四通換向閥維持左位工作不變，若低壓長管路已經(jīng)充滿油液，則控制器控制三位四通換向閥切換到右位工作，同時控制變量馬達擺角歸零，此時補油栗從油箱中吸取油液經(jīng)三位四通換向閥快速充入高壓長管路中； c)控制器通過安裝在定量栗壓油口的第一流量傳感器和第一壓力傳感器分別監(jiān)測高壓長管路中的流量和壓力，判斷高壓長管路是否充滿油液，若高壓長管路中充滿油液，則控制器控制三位四通換向閥切換到左位，同時變頻電機低轉(zhuǎn)速運行，快速充液完成。
【文檔編號】F15B13/02GK105889164SQ201610290766
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】艾超, 張亮, 孔祥東, 劉艷嬌, 林加城
【申請人】燕山大學