本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)機(jī)液壓變槳系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳系統(tǒng)均為被動(dòng)式變槳，需要測(cè)風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的平均風(fēng)速或監(jiān)測(cè)葉輪轉(zhuǎn)速，當(dāng)平均風(fēng)速小于等于機(jī)組滿發(fā)風(fēng)速或葉輪轉(zhuǎn)速小于等于機(jī)組滿發(fā)時(shí)葉輪轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)組葉片處于最大受風(fēng)面積位置，當(dāng)所監(jiān)測(cè)的平均風(fēng)速大于機(jī)組滿發(fā)風(fēng)速或葉輪轉(zhuǎn)速大于機(jī)組滿發(fā)時(shí)葉輪轉(zhuǎn)速時(shí)，通過(guò)風(fēng)機(jī)的主控反饋至變槳系統(tǒng)使葉片被動(dòng)變槳，此時(shí)，葉片變槳具有滯后性，會(huì)存在下述問(wèn)題：

初始風(fēng)速較小(小于滿發(fā)風(fēng)速)，葉片處于最大受風(fēng)面積位置，在測(cè)風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，如果風(fēng)速變大(大于等于滿發(fā)風(fēng)速)，因?yàn)榇藭r(shí)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)沒(méi)有反饋使葉片變槳，所以此時(shí)間段內(nèi)葉片受到的風(fēng)載會(huì)變大，發(fā)電機(jī)會(huì)出現(xiàn)過(guò)速現(xiàn)象，從而使葉片及相關(guān)部件受風(fēng)速突變而受異常載荷，導(dǎo)致部件損壞及機(jī)組故障。

初始風(fēng)速較大(大于等于滿發(fā)風(fēng)速)，葉片處于受風(fēng)面積較小位置，在測(cè)風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，如果風(fēng)速變小(小于滿發(fā)風(fēng)速)，因?yàn)榇藭r(shí)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)沒(méi)有反饋使葉片變槳，所以此時(shí)間段內(nèi)葉片受到的風(fēng)載會(huì)變小，同時(shí)發(fā)電量相對(duì)當(dāng)時(shí)的風(fēng)速會(huì)較小，使功率損失風(fēng)能浪費(fèi)。

有鑒于此，如何改進(jìn)現(xiàn)有風(fēng)機(jī)的變槳系統(tǒng)，使風(fēng)機(jī)的葉片能夠自動(dòng)適應(yīng)風(fēng)況實(shí)時(shí)變槳，以避免風(fēng)速變小時(shí)功率損失風(fēng)能浪費(fèi)，同時(shí)還能防止風(fēng)速過(guò)大時(shí)部件損壞及機(jī)組故障，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)機(jī)液壓變槳系統(tǒng)及方法，該風(fēng)機(jī)液壓變槳系統(tǒng)及方法能夠使葉片自動(dòng)適應(yīng)風(fēng)況實(shí)時(shí)變槳，以避免風(fēng)速變小時(shí)功率損失風(fēng)能浪費(fèi)，同時(shí)還能防止風(fēng)速過(guò)大時(shí)部件損壞及機(jī)組故障。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種風(fēng)機(jī)液壓變槳系統(tǒng)，包括與風(fēng)機(jī)的各葉片對(duì)應(yīng)連接的各傳動(dòng)裝置；還包括與各所述傳動(dòng)裝置動(dòng)力連接的液壓系統(tǒng)，以及與所述葉片的數(shù)目一致的限位部件；所述液壓系統(tǒng)的壓力為恒定值，以使所述葉片通過(guò)當(dāng)前風(fēng)載與所述液壓系統(tǒng)的壓力的平衡趨勢(shì)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)變槳；

所述恒定值為機(jī)組在滿發(fā)風(fēng)速下，所述葉片保持在最大受風(fēng)面積位置時(shí)受到的風(fēng)載；所述限位部件能夠限制所述葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的極限位置為所述最大受風(fēng)面積位置。

如上，葉片通過(guò)傳動(dòng)裝置與液壓系統(tǒng)動(dòng)力連接，該液壓系統(tǒng)的壓力為恒定值，該恒定值使得機(jī)組在滿發(fā)風(fēng)速下，葉片保持在最大受風(fēng)面積位置，并且該相應(yīng)位置設(shè)置有限位部件，以限制葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的極限位置；也就是說(shuō)，液壓系統(tǒng)傳導(dǎo)至葉片的力，與機(jī)組在滿發(fā)風(fēng)速時(shí)，葉片處于最大受風(fēng)面積位置時(shí)受到的力平衡，這樣，當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，葉片受到的風(fēng)載隨之變化，而液壓系統(tǒng)傳導(dǎo)至葉片的力恒定不變，在兩者差值的作用下，葉片能夠自動(dòng)向受風(fēng)面積小或受風(fēng)面積大的方向轉(zhuǎn)動(dòng)變槳，從而實(shí)現(xiàn)葉片自動(dòng)適應(yīng)風(fēng)況實(shí)時(shí)變槳，具體如下：

初始風(fēng)速較小(小于滿發(fā)風(fēng)速)，葉片處于最大受風(fēng)面積位置，當(dāng)風(fēng)速變大(大于滿發(fā)風(fēng)速)，葉片受到的風(fēng)載變大，大于液壓系統(tǒng)傳導(dǎo)至葉片的力，葉片克服液壓系統(tǒng)的液壓能向受風(fēng)面積小的方向變槳，由于葉片根據(jù)風(fēng)載和液壓力的差值而轉(zhuǎn)動(dòng)變槳，所以能夠自動(dòng)適應(yīng)風(fēng)況變槳，響應(yīng)速度快，能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中因風(fēng)載變大葉片及相關(guān)部件受異常載荷導(dǎo)致的部件損壞及機(jī)組故障；

初始風(fēng)速較大(大于滿發(fā)風(fēng)速)，葉片處于受風(fēng)面積較小位置，當(dāng)風(fēng)速變小(小于滿發(fā)風(fēng)速)，葉片受到的風(fēng)載變小，小于液壓系統(tǒng)傳導(dǎo)至葉片的力，液壓系統(tǒng)的液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出，并通過(guò)傳動(dòng)裝置使葉片向最大受風(fēng)面積處變槳，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)至最大受風(fēng)面積處后在限位部件的限位作用下停止，以避免風(fēng)能的浪費(fèi)；

由上可見(jiàn)，本發(fā)明提供的風(fēng)機(jī)液壓變槳系統(tǒng)能夠使葉片自動(dòng)適應(yīng)風(fēng)況實(shí)時(shí)變槳，以避免風(fēng)速變小時(shí)功率損失風(fēng)能浪費(fèi)，同時(shí)還能防止風(fēng)速過(guò)大時(shí)部件損壞及機(jī)組故障。

可選的，所述液壓系統(tǒng)包括與所述傳動(dòng)裝置數(shù)目一致的雙向液壓馬達(dá)，各所述雙向液壓馬達(dá)的動(dòng)力輸出端與對(duì)應(yīng)的所述傳動(dòng)裝置連接；所述雙向液壓馬達(dá)的兩個(gè)油口分別與系統(tǒng)壓力油路和回油油路連通。

可選的，所述液壓系統(tǒng)還包括驅(qū)動(dòng)各所述雙向液壓馬達(dá)工作的液壓泵，所述液壓泵的出油口還通過(guò)第一溢流閥與油箱連通。

可選的，所述液壓系統(tǒng)還包括換向閥，所述換向閥用于控制所述雙向液壓馬達(dá)的兩個(gè)油口分別與所述系統(tǒng)壓力油路或所述回油油路連通。

可選的，所述回油油路與所述油箱之間還設(shè)有第二溢流閥。

可選的，所述液壓泵為變量泵。

可選的，所述傳動(dòng)裝置包括與所述葉片連接的變槳軸承和與所述變槳軸承連接的傳動(dòng)件，所述傳動(dòng)件與所述雙向液壓馬達(dá)的動(dòng)力輸出端連接。

可選的，所述傳動(dòng)件通過(guò)雙向減速器與所述雙向液壓馬達(dá)的動(dòng)力輸出端連接。

可選的，所述傳動(dòng)件為齒形帶或齒輪。

本發(fā)明還提供一種風(fēng)機(jī)液壓變槳方法，所述方法包括：給風(fēng)機(jī)的葉片提供一個(gè)恒定液壓力，所述恒定液壓力的大小為機(jī)組在滿發(fā)風(fēng)速下，所述葉片在最大受風(fēng)面積位置時(shí)受到的風(fēng)載大小；所述葉片根據(jù)當(dāng)前風(fēng)載與所述恒定液壓力的平衡趨勢(shì)實(shí)時(shí)變槳，其中，所述葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的極限位置為所述最大受風(fēng)面積位置。

與上述風(fēng)機(jī)液壓變槳系統(tǒng)的原理一致，該風(fēng)機(jī)液壓變槳方法具有相同的技術(shù)效果，這里不再贅述。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所提供風(fēng)機(jī)液壓變槳系統(tǒng)一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為圖1中液壓系統(tǒng)的原理示意圖；

圖3示出了具體實(shí)施例中液壓系統(tǒng)的雙向液壓馬達(dá)與傳動(dòng)裝置的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明所提供風(fēng)機(jī)液壓變槳方法一種具體實(shí)施方式的流程圖。

圖中：

液壓系統(tǒng)10，雙向液壓馬達(dá)11，液壓泵12，第一溢流閥13，第二溢流閥14，換向閥15，油箱16；

傳動(dòng)裝置20，雙向減速器21，傳動(dòng)件22，變槳軸承23；

葉片30。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明所提供風(fēng)機(jī)液壓變槳系統(tǒng)一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。

對(duì)于變槳式風(fēng)機(jī)而言，每個(gè)葉片都有相對(duì)獨(dú)立的變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

該實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)液壓變槳系統(tǒng)，包括與風(fēng)機(jī)的各葉片30對(duì)應(yīng)連接的各傳動(dòng)裝置20；還包括與各傳動(dòng)裝置20動(dòng)力連接的液壓系統(tǒng)10，以及與葉片30的數(shù)目一致的限位部件；液壓系統(tǒng)10的壓力為恒定值，以使葉片30通過(guò)當(dāng)前風(fēng)載與液壓系統(tǒng)10的壓力的平衡趨勢(shì)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)變槳；該恒定值為機(jī)組在滿發(fā)風(fēng)速下，葉片30保持在最大受風(fēng)面積位置時(shí)受到的風(fēng)載；限位部件能夠限制葉片30轉(zhuǎn)動(dòng)的極限位置為最大受風(fēng)面積位置。

如上，該方案中，葉片30通過(guò)傳動(dòng)裝置20與液壓系統(tǒng)10動(dòng)力連接，該液壓系統(tǒng)10的壓力為恒定值，該恒定值使得機(jī)組在滿發(fā)風(fēng)速下，葉片30保持在最大受風(fēng)面積位置，并且該相應(yīng)位置設(shè)置有限位部件，以限制葉片30轉(zhuǎn)動(dòng)的極限位置；也就是說(shuō)，液壓系統(tǒng)10傳導(dǎo)至葉片30的力，與機(jī)組在滿發(fā)風(fēng)速時(shí)，葉片30處于最大受風(fēng)面積位置時(shí)受到的力平衡，這樣，當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，葉片30受到的風(fēng)載隨之變化，而液壓系統(tǒng)10傳導(dǎo)至葉片30的力恒定不變，在兩者差值的作用下，葉片30能夠自動(dòng)向受風(fēng)面積小或受風(fēng)面積大的方向轉(zhuǎn)動(dòng)變槳，從而實(shí)現(xiàn)葉片30自動(dòng)適應(yīng)風(fēng)況實(shí)時(shí)變槳，具體如下：

初始風(fēng)速較小(小于滿發(fā)風(fēng)速)，葉片30處于最大受風(fēng)面積位置，當(dāng)風(fēng)速變大(大于滿發(fā)風(fēng)速)，葉片30受到的風(fēng)載變大，大于液壓系統(tǒng)10傳導(dǎo)至葉片30的力，葉片30克服液壓系統(tǒng)10的液壓能向受風(fēng)面積小的方向變槳，由于葉片30根據(jù)風(fēng)載和液壓力的差值而轉(zhuǎn)動(dòng)變槳，所以能夠自動(dòng)適應(yīng)風(fēng)況變槳，響應(yīng)速度快，能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中因風(fēng)載變大葉片30及相關(guān)部件受異常載荷導(dǎo)致的部件損壞及機(jī)組故障；

初始風(fēng)速較大(大于滿發(fā)風(fēng)速)，葉片30處于受風(fēng)面積較小位置，當(dāng)風(fēng)速變小(小于滿發(fā)風(fēng)速)，葉片30受到的風(fēng)載變小，小于液壓系統(tǒng)10傳導(dǎo)至葉片30的力，液壓系統(tǒng)10的液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出，并通過(guò)傳動(dòng)裝置20使葉片30向最大受風(fēng)面積處變槳，葉片30轉(zhuǎn)動(dòng)至最大受風(fēng)面積處后在限位部件的限位作用下停止，以避免風(fēng)能的浪費(fèi)。

請(qǐng)一并參考圖2和圖3，圖2為圖1中液壓系統(tǒng)的原理示意圖；圖3示出了具體實(shí)施例中液壓系統(tǒng)的雙向液壓馬達(dá)與傳動(dòng)裝置的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

為便于描述，下文以風(fēng)機(jī)具有三個(gè)葉片30來(lái)示例性說(shuō)明，可以理解，風(fēng)機(jī)的葉片30數(shù)目也可以為其他，葉片30數(shù)目對(duì)本申請(qǐng)的保護(hù)范圍不構(gòu)成限制。

該液壓系統(tǒng)10包括三個(gè)雙向液壓馬達(dá)11，各液壓馬達(dá)11的動(dòng)力輸出端與對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)裝置20連接，雙向液壓馬達(dá)11的兩個(gè)油口分別與系統(tǒng)壓力油路和回油油路連通。

通過(guò)雙向液壓馬達(dá)11將液壓系統(tǒng)10的液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并通過(guò)傳動(dòng)裝置20傳導(dǎo)至葉片30。

具體的方案中，液壓馬達(dá)11由液壓泵12來(lái)驅(qū)動(dòng)，圖2所示方案中，三個(gè)液壓馬達(dá)11由同一個(gè)液壓泵12驅(qū)動(dòng)，以簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)。

液壓泵12的進(jìn)油口與油箱16連通，出油口與系統(tǒng)壓力油路連通。

具體地，液壓泵12可優(yōu)先選用變量泵，以使液壓系統(tǒng)10保持葉片30位置恒定時(shí)液壓系統(tǒng)10流量最小，壓力不變，以減少功耗。

具體地，為了使系統(tǒng)壓力油路的壓力恒定，可在液壓泵12的出油口設(shè)置與油箱16連通的第一溢流閥13，通過(guò)第一溢流閥13的調(diào)定壓力，調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)10的壓力，并使其保持恒定。

也可同時(shí)在回油油路與油箱16之間設(shè)置第二溢流閥14，通過(guò)第一溢流閥13和第二溢流閥14的匹配設(shè)置，使液壓系統(tǒng)10維持在恒定壓力。

具體的方案中，傳動(dòng)裝置20包括與葉片30連接的變槳軸承23和與變槳軸承23連接的傳動(dòng)件22，其中，傳動(dòng)件22與雙向液壓馬達(dá)11的動(dòng)力輸出端連接。

其中，傳動(dòng)件22通過(guò)雙向減速與液壓馬達(dá)11的動(dòng)力輸出端連接，雙向減速器21的設(shè)置可以匹配轉(zhuǎn)速，傳遞轉(zhuǎn)矩。

具體地，傳動(dòng)件22可以為齒形帶的結(jié)構(gòu)形式或齒輪的結(jié)構(gòu)形式。相應(yīng)地，傳動(dòng)件22與雙向減速器21之間的連接結(jié)構(gòu)可根據(jù)傳動(dòng)件22的具體形式做調(diào)整。

下面以具體應(yīng)用說(shuō)明該風(fēng)機(jī)液壓變槳系統(tǒng)的工作過(guò)程。

假設(shè)風(fēng)速為10m/s為機(jī)組滿發(fā)風(fēng)速，當(dāng)風(fēng)速為10m/s時(shí)，葉片30處于最大受風(fēng)面積處，機(jī)組滿發(fā)，相應(yīng)地，液壓系統(tǒng)10的恒定壓力使得液壓系統(tǒng)10傳導(dǎo)至葉片30的力與此時(shí)葉片30受到的風(fēng)載平衡。

當(dāng)風(fēng)速變化為15m/s時(shí)，大于滿發(fā)風(fēng)速，葉片30受到的風(fēng)載大于滿發(fā)時(shí)，液壓系統(tǒng)10通過(guò)雙向減速器21、傳動(dòng)件22及變槳軸承23傳導(dǎo)至葉片30的力，此時(shí)葉片30受力通過(guò)變槳軸承23傳導(dǎo)至傳動(dòng)件22，會(huì)帶動(dòng)傳動(dòng)件22的輸出端轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)液壓系統(tǒng)10由系統(tǒng)壓力油路經(jīng)第一溢流閥13溢流，葉片30向受風(fēng)面積小的方向變槳，當(dāng)葉片30自適應(yīng)收槳一定角度，至葉片30受到的風(fēng)載與液壓系統(tǒng)10傳導(dǎo)至葉片30的力相等后，液壓系統(tǒng)10停止溢流，機(jī)組仍然處于滿發(fā)狀態(tài)，此過(guò)程中液壓系統(tǒng)10壓力保持不變。

當(dāng)風(fēng)速變化為5m/s，葉片30受到的風(fēng)載小于滿發(fā)時(shí)，液壓系統(tǒng)10通過(guò)雙向減速器21、傳動(dòng)件22及變槳軸承23傳導(dǎo)至葉片30的力，因此時(shí)液壓系統(tǒng)10的系統(tǒng)壓力不變，通過(guò)雙向液壓馬達(dá)11帶動(dòng)雙向減速器21，輸出扭矩大于傳動(dòng)件22拉葉片30的力，從而葉片30會(huì)隨之變槳，直至葉片30處于最大受風(fēng)面積位置時(shí)，被限位部件限位后停止。

如上，該風(fēng)機(jī)液壓變槳系統(tǒng)通過(guò)液壓系統(tǒng)10壓力與葉片30受風(fēng)載的平衡趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)葉片30自動(dòng)適應(yīng)風(fēng)況實(shí)時(shí)變槳。

此外，還可在液壓系統(tǒng)10的系統(tǒng)壓力油路與回油油路之間設(shè)置換向閥15，該換向閥15用于控制液壓馬達(dá)11的兩個(gè)油口與系統(tǒng)壓力油路或回油油路連通，該換向閥15的設(shè)置可以方便檢修人員對(duì)機(jī)組進(jìn)行檢修。

以圖2所示，風(fēng)機(jī)正常工作時(shí)，換向閥15保持在左位，其第一工作油口A與雙向液壓馬達(dá)11的左油口連通，其第二工作油口B與雙向液壓馬達(dá)11的右油口連通。

具體的方案中，限位部件可以設(shè)置在變槳軸承23上，當(dāng)然也可以設(shè)置在其他位置，只要能夠?qū)⑷~片30轉(zhuǎn)動(dòng)的極限位置限制于最大受風(fēng)面積位置即可，限位部件具體可以為限位擋塊。

除了上述風(fēng)機(jī)液壓變槳系統(tǒng)外，本發(fā)明還提供一種風(fēng)機(jī)液壓變槳方法。

請(qǐng)參考圖4，圖4為本發(fā)明所提供風(fēng)機(jī)液壓變槳方法一種具體實(shí)施方式的流程圖；該方法包括向風(fēng)機(jī)的葉片提供一個(gè)恒定液壓力，該恒定液壓力的大小為機(jī)組在滿發(fā)風(fēng)速下，葉片在最大受風(fēng)面積位置時(shí)受到的風(fēng)載大小，也就是說(shuō)，當(dāng)機(jī)組在滿發(fā)風(fēng)速下，葉片在風(fēng)載和恒定液壓力的平衡作用下，能夠保持在最大受風(fēng)面積位置；葉片根據(jù)當(dāng)前風(fēng)載與恒定液壓力的平衡趨勢(shì)實(shí)時(shí)變槳，其中，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的極限位置為最大受風(fēng)面積位置。

具體地，恒定液壓力的提供可采用前述液壓系統(tǒng)來(lái)提供；葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的極限位置可通過(guò)設(shè)置前述限位部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

與前述風(fēng)機(jī)液壓變槳系統(tǒng)的原理一致，該方法也能達(dá)到同樣的技術(shù)效果，這里不再贅述。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的風(fēng)機(jī)液壓變槳系統(tǒng)及方法均進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。