一种风力发电机集成式泵阀联控液压变桨系统的制作方法

本发明涉及液压控制变桨，涉及一种风力发电机集成式泵阀联控液压变桨系统。

背景技术：

1、风电变桨系统是控制桨叶转动，改变桨距角，保证风力发电机组在额定风速以上功率平衡，并在极端情况下利用气动制动以保障整机安全的系统。风电变桨系统有两种技术路线：电动变桨和液压变桨，在国外，液压变桨系统使用率已经达到50％以上，而国内尚未有大批量的液压变桨系统应用。液压变桨方案需使用到液压泵站、比例方向阀、液压油缸三个主要部件；而电动变桨方案则需要伺服电机驱动器、蓄电池组、减速器等部件配合完成，从理论上讲液压变桨方案要比电动变桨方案简单。原因如下：

2、1.液压变桨系统结构简单、扭矩大、无变速机构，能够实现桨距角的连续调节。电动变桨系统的变桨控制柜、伺服电机、减速器等机构相对较大。

3、2.液压变桨常见的问题为液压油泄露；电动变桨系统经常发生故障的部件为蓄电池组损坏、编码器损坏等。

4、从机构组成、结构特点、主要故障隐患等几个方面对比发现，液压变桨方案在机构性能、系统故障率等方面理论上好于电动变桨方案。

5、目前风电行业有两大发展方向：一是风电机组大型化，二是海上风电比重不断提升。无论是风电机组大型化，还是海上风电比重提升都对风电变桨系统提出了更高的要求，也使得液压变桨系统更具发展空间。

6、因此应当对现有的液压变桨系统进行调整优化，提高液压变桨系统的灵活性和可靠性，促进风力发电机变桨并提高对风能的利用，故需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。

技术实现思路

1、至少为克服其中一种上述内容提到的缺陷，本发明提出一种风力发电机集成式泵阀联控液压变桨系统，通过对液压系统的调整，相对于现阶段分散式的布局更加集成化，大量减少外部管路，减少泄漏风险，采用泵控与阀控组合控制的方式，可根据工况选择多种变桨控制方式，系统更加节能，降低风机变桨能耗，提升风机风能利用率。

2、为了实现上述目的，本发明公开的变浆系统可采用如下提出的技术方案：

3、一种风力发电机集成式泵阀联控液压变桨系统，包括：

4、液压缸，数量若干且液压杠内的活塞杆往复动作以实现开桨或顺桨；

5、泵控油路，用以向液压缸输送液压油以推动活塞杆动作，泵控油路包括第一泵控油路和第二泵控油路，其中第一泵控油路连通至液压缸的无杆腔并用以将活塞杆推出液压缸，第二泵控油路连通至液压缸的有杆腔并用以将活塞杆推入液压缸；第一泵控油路与第二泵控油路之间设置有供回油旁路，供回油旁路在泵控过程中与第一泵控油路或第二泵控油路连通，第一泵控油路与第二泵控油路形成供回油循环结构；

6、阀控油路，用以向液压缸输送液压油以推动活塞杆动作，包括设置有蓄能器的阀控主路，阀控主路通过比例阀向液压缸的有杆腔或无杆腔供油；阀控主路上设置第一阀控支路和第二阀控支路，第一阀控支路从阀控主路单向连通至第一泵控油路，第二阀控支路从第二泵控油路单向连通至阀控主路；还包括独立回油管路，独立回油管路从比例阀单向连通至供回油旁路以实现回油；

7、若干电磁阀，分别用以控制第一泵控油路、第二泵控油路、供回油旁路、第一阀控支路和第二阀控支路的通断。

8、上述公开的泵阀联控液压变桨系统，通过泵控油路或者阀控油向液压缸输送液压油以进行顺桨操作或开桨操作，在本发明中，活塞杆收回液压缸对应顺桨操作，活塞杆伸出液压缸对应开桨操作；阀控油路控制顺桨或开桨的过程中，可设置常规操作模式或差动操作模式，也可切换紧急操作模式进行顺桨；在阀控油路进行顺桨或开桨过程中，可通过泵控油路进行补油操作，也可将泵控油路和阀控油路联合开启共同进行液压缸的控制。

9、进一步的，在本发明中，泵控油路形成的循环结构可通过多个油泵进行输油，也可通过单个油泵进行循环供油，其结构并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行过的选择：所述的第一泵控油路和第二泵控油路分别连通至双向油泵的油口，当双向油泵正转时向第一泵控油路供油而第二泵控油路回油，当双向油泵反转时向第二泵控油路供油而第一泵控油路回油；同时双向油泵还通过调节支路向供回油管路单向排油。采用如此方案时，双向油泵的两个油口均可供回油，并结合第一泵控油路和第二泵控油路的工作状态切换供油或回油，调节支路是从双向油泵延伸至供回油管路的管路，用以在双向油泵内油压过高时输送液压油至供回油管路进行缓冲释压，调节支路上设置单向阀，当调节支路的液压油压力超过单向阀的阈值，则从调节支路向供回油管路输送部分液压油。

10、进一步的，在本发明中，供回油管路的组成可采用多种方案，其并不被唯一限定，此处及优化并提出其中一种可行的选择：所述的供回油旁路上设置有油箱、温度变送器和第一压力变送器，且供回油旁路的前端连接至第一泵控油路并由常闭的第一电磁阀控制通断，供回油旁路的后端连接至第二泵控油路并由常闭的第二电磁阀控制通断。采用如此方案时，油箱存储液压油，并向外供油；温度变送器和第一压力变送器用以检测供回油旁路中的液压油温度和压力。由于设置了第一电磁阀和第二电磁阀，可控制供回油旁路与第一泵控油路或第二泵控油路的连通，且在常态下供回油旁路与两路泵控油路均连通，在进行顺桨或开桨操作时仅与其中一路连通。

11、进一步的，液压油在循环过程中温度会逐渐升高，为了保障液压油的温度在正常范围内并实现稳定循环，应当设置对应的冷却结构，具体可采用多种方案实现，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：还包括循环过滤冷却结构，包括从第一泵控油路或第二泵控油路设置并延伸的循环旁路，循环旁路上设置常开的第三电磁阀以控制该旁路的通断，循环旁路还连接过滤器和冷却器并连通至供回油旁路。采用如此方案时，经过循环的液压油在回油过程中经过过滤器和冷却器的作用后得到净化处理和冷却处理，便于后续循环使用。

12、再进一步，在进行阀控时，蓄能器内存储的液压油有限，当出现液压油功能不足时，需要补充液压油以促进蓄能器供油进行控制，补充液压油可通过泵控油路实现，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：还包括补油结构，补油结构包括从第一泵控油路和/或第二泵控油路设置并延伸的补油旁路，补油旁路单向连通至阀控主路。采用如此方案时，所述的补油旁路上设置单向阀，当补油旁路的液压油压力达到单向阀的设定压力值时则向阀控主路补油。

13、进一步的，当系统内的液压油压力过高时，应当进行溢流以降低压力，具体可通过多种方案实现，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：还包括第一溢流结构，用以对第一泵控油路，和/或第二泵控油路，和/或阀控主路的液压油行安全溢流；第一溢流结构包括从阀控主路延伸至独立回油管路的第一溢流管路，第一溢流管路上设置第一溢流阀。采用如此方案时，第一泵控油路、第二泵控油路和阀控主路均可通过第一溢流阀安全释压。

14、再进一步，针对不同的控制模式，需要安全溢流的压力值不同，因此应当调整设置溢流结构以满足不同的安全溢流需求，可采用多种不同的方案实现，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一中可行的选择：还包括第二溢流结构，用以第一泵控油路或无杆腔排出的液压油行安全溢流；第二溢流结构包括从第一泵控管路延伸至独立回油管路的第二溢流管路，第二溢流管路上设置第二溢流阀。采用如此方案时，在第一泵控油路的压力值达到设定的数值时可进行安全溢流。

15、进一步的，通过阀控油路进行控制时，可采用比例阀向液压缸输送液压油行双向控制，在顺桨操作过程中还可利用第二阀控支路进行差动顺桨以提高顺桨压力；也可直接通过第一阀控支路进行紧急顺桨操作；当通过比例阀进行控制时，可进行优化以提出如下一种可行的选择：在所述的比例阀通过第一比例阀支路连通无杆腔，且通过第二比例阀支路连通有杆腔，第一比例阀支路和第二比例阀支路分别对应设置常开的第八电磁阀和常开的第九电磁阀。采用如此方案时，第一比例阀支路和第二比例阀支路上均设置有单向阀。

16、进一步的，对第一泵控油路和第二泵控油路进行通断控制和压力监测，以便于整个系统的连通配合控制，可采用多种方案实现，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的第一泵控油路上设置常开的第四电磁阀和第二压力变送器；所述的第二泵控油路上设置常闭的第五电磁阀和第三压力变送器。采用如此方案时，通过压力变送器对应检测泵控油路上的压力，通过电磁阀对应控制所在的泵控油路通断，且电磁阀在得电后切换通断状态。

17、进一步的，在阀控过程中，阀控支路的通断影响到阀控过程，阀控支路的通断设置并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的第一阀控支路上设置有常闭的第七电磁阀，所述的第二阀控支路上设置有常开的第六电磁阀。采用如此方案时，电磁阀对应控制所在的阀控支路通断，且在得电后切换通断状态。

18、与现有技术相比，本发明公开技术方案的部分有益效果包括：

19、本发明通过设置泵控油路和阀控油路并进行联动控制，对风力发电机组桨叶角度进行变桨操作会更加灵活快捷，进行操作的过程安全可靠，能够满足多种情况下的变桨操作需求。