一种基于压力检测的无阻尼液压偏航系统及控制方法

摘要

本发明涉及风力发电技术领域中基于压力检测的无阻尼液压偏航系统及控制方法。包括：电机、油泵、溢流阀、油箱、压力继电器、蓄能器及其安全阀组、比例阀、单向阀、低速大扭矩液压马达、偏航齿轮、压力传感器、偏航编码器、机舱内啮合齿圈、偏航计数器和风速风向仪。其控制方法是：偏航过程中，利用位置检测方法实现快速对风功能；利用压力检测方法实现精确对风功能；同时不引入阻尼。本发明的优点在于：基于压力检测的精确对风功能，可避免风速风向仪的检测误差对偏航系统产生的影响，同时又不引入复杂的功率控制策略；在偏航过程中取消阻尼偏航，减少刹车的摩擦磨损，避免传统阻尼偏航所产生的功率浪费。

主权项

一种基于压力检测的无阻尼液压偏航系统，其特征在于：它是由电机(1)、油泵(2)、溢流阀A(3)、油箱(4)、单向阀A(5)、压力继电器(6)、蓄能器(7)及其安全阀组(8)、比例换向阀(9)、单向阀B(10)、溢流阀B(11)、低速大扭矩液压马达(12)、偏航齿轮(13)、压力传感器(14)、偏航编码器(15)、机舱内啮合齿圈(16)、偏航计数器(17)和风速风向仪(18)以及连通于油泵和所述液压马达之间的油管L1、油管L2构成；所述电机(1)带动油泵(2)转动向液压偏航系统供油；油泵(2)出口端顺序连接溢流阀A(3)、单向阀A(5)、蓄能器(7)、压力继电器(6)和比例换向阀(9)的进油端；蓄能器(7)另一端与蓄能器安全阀组(8)连接；所述低速大扭矩液压马达12是由四台低速大扭矩液压马达M1、低速大扭矩液压马达M2、低速大扭矩液压马达M3和低速大扭矩液压马达M4组成；比例换向阀(9)的一个输出端通过油管L1与每台低速大扭矩液压马达(12)的一个进油端连接，比例换向阀(9)的另一个输出端通过油管L2与每台低速大扭矩液压马达(12)的另一个进油端连接；一组单向阀B(10)和溢流阀B(11)的进油端连接油管L1，回油端连接油箱(4)；另一组单向阀B(10)和溢流阀B(11)的进油端连接油管L2，回油端连接油箱(4)；低速大扭矩液压马达(12)输出轴与偏航齿轮(13)连接；偏航齿轮(13)与机舱内啮合齿圈(16)相啮合；机舱内啮合齿圈(16)处安装有偏航编码器(15)和偏航计数器(17)；风速风向仪(18)安装在机舱上；所述油泵(2)出口通过单向阀A(5)与蓄能器(7)连通；蓄能器(7)连接有蓄能器安全阀组(8)，蓄能器(7)为偏航系统提供辅助动力源，可使油泵(2)处于间歇工作状态，既节约能源，降低设备制造成本，又保证在缺电和断电情况下偏航系统的正常运行；蓄能器安全阀组(8)能够保证蓄能器(7)的安全使用，防止发生由温度和压力变化引起的事故；电机(1)启动和停止，由蓄能器(7)出口管路的压力继电器(6)控制，实现油泵(2)为蓄能器(7)补油功能；所述低速大扭矩液压马达(12)用于驱动偏航齿轮(13)，提供足够转矩推动机舱内啮合齿圈(16)转动，从而带动机舱连同风轮转动；低速大扭矩液压马达(12)为四台沿机舱内啮合齿圈(16)圆周均匀布置，可保证机舱内啮合齿圈(16)获得对称的驱动力矩，避免偏载现象；所述低速大扭矩液压马达(12)进出油管L1、油管L2均连接溢流阀B(11)和单向阀B(10)；溢流阀B(11)起安全阀作用，防止因管路压力过高引起液压元件和管路损坏，单向阀B(10)用于防止马达旋转过程中低压腔油液吸空；所述偏航编码器(15)用于检测机舱位置状况，其检测信号与风速风向仪(18)检测的风向信号共同反馈至快速对风控制器中，通过控制比例换向阀(9)实现快速对风功能；所述压力传感器(14)实时检测液压马达两侧管路的油液压力信号，并将检测到的压力信号反馈至精确对风控制器中，通过控制比例换向阀(9)向低速大扭矩液压马达(12)的高压腔补充油液，再根据压力传感器检测低速大扭矩液压马达(12)两侧管路的压力差是否在允许范围内，从而决定比例换向阀(9)是否再次向低速大扭矩液压马达(12)的高压腔补充油液，实现精确对风功能，以达到最大利用风能的效果；所述偏航计数器(17)用于检测机舱单方向的旋转圈数，当机舱单方向旋转2.5圈时，给出解缆触发信号，偏航系统完成解缆功能。