本申請涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，更具體地，涉及一種風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著風(fēng)力發(fā)電機組向大型化方向發(fā)展，因液壓變槳系統(tǒng)功率密度高等優(yōu)點而在風(fēng)力發(fā)電機組的應(yīng)用越來越廣泛。因此，了解液壓變槳系統(tǒng)的特性并掌握液壓變槳系統(tǒng)的運行規(guī)律，就變的越來越重要。了解液壓變槳系統(tǒng)最直接簡單的方法就是建立相關(guān)的試驗臺，通過實驗研究，掌握液壓變槳系統(tǒng)的特性。
傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)能夠模擬風(fēng)力發(fā)電機組的運行負載，一般在系統(tǒng)中采用比例溢流閥，然而比例溢流閥動態(tài)響應(yīng)頻率較低。因此，需要一種響應(yīng)頻率高、負載準確可靠、滿足系統(tǒng)加載特性要求的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)，包括：液壓油箱；液壓泵，包括液壓泵進口和液壓泵出口；第一電磁換向閥，包括第一電磁換向閥第一工作口、第一電磁換向閥回油口、第一電磁換向閥第二工作口和第一電磁換向閥進油口；第一單向閥，包括第一單向閥進口和第一單向閥出口；第二單向閥，包括第二單向閥進口和第二單向閥出口；第三單向閥，包括第三單向閥進口和第三單向閥出口；比例方向閥，包括比例方向閥工作口、比例方向閥回油口、比例方向閥工作口和比例方向閥進油口；蓄能器組件，包括蓄能器組件油口；第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和第三壓力傳感器；第二電磁換向閥，包括第二電磁換向閥第一工作口和第二電磁換向閥第二工作口；第一比例溢流閥，包括第一比例溢流閥進油口和第一比例溢流閥回油口；第二比例溢流閥，包括第二比例溢流閥進油口和第二比例溢流閥回油口；負載油缸，包括大腔和小腔，其中，所述液壓泵進口連接所述液壓油箱，所述液壓泵出口連接所述第一電磁換向閥進油口，所述第一電磁換向閥第一工作口和第一電磁換向閥回油口連接所述液壓油箱，所述第一電磁換向閥第二工作口連接所述第一電磁換向閥進油口，所述第一單向閥進口連接所述第一電磁換向閥進油口，所述第一單向閥出口連接所述蓄能器組件油口、所述比例方向閥進油口和所述第二電磁換向閥第一工作口，所述第二單向閥進口和所述第三單向閥進口連接液壓油箱，所述第二單向閥出口和所述第三單向閥出口分別連接所述大腔和所述小腔，所述比例方向閥第一工作口連接所述大腔，所述比例方向閥回油口連接所述液壓油箱，所述比例方向閥第二工作口截止，所述比例方向閥進油口連接所述第一電磁換向閥進油口，所述蓄能器組件油口連接所述比例方向閥進油口和所述電磁換向閥第一工作口，所述第一壓力傳感器連接所述蓄能器組件油口以檢測所述蓄能器組件中的壓力，所述第二壓力傳感器連接所述大腔以檢測所述大腔中的壓力，所述第三壓力傳感器連接所述小腔以檢測所述小腔中的壓力，所述第二電磁換向閥第一工作口連接所述第一單向閥出口，所述第二電磁換向閥第二工作口連接所述小腔，所述第一比例溢流閥進油口連接所述大腔，所述第二比例溢流閥進油口連接所述小腔，所述第一比例溢流閥回油口和所述第二比例溢流閥回油口連接所述液壓油箱。
所述風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)還可包括：過濾器，包括過濾器進口和過濾器出口，其中，所述過濾器進口連接所述液壓泵出口，所述過濾器出口連接所述第一電磁換向閥進油口和所述第一單向閥進口。
所述風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)還可包括：溢流閥，包括溢流閥進油口和溢流閥回油口，其中，所述溢流閥進油口連接所述第一電磁換向閥進油口，所述溢流閥回油口連接第一電磁換向閥第一工作口和所述過濾器出口。
所述風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)還可包括：電機，驅(qū)動所述液壓泵；截止閥，連接所述液壓油箱和所述蓄能器組件油口。
在風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)處于緊急停機或掉電狀態(tài)的情況下，風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)的所有元件失電，所述比例方向閥處于中位，所述第一比例溢流閥和所述第二比例溢流閥失電后開啟壓力為0，所述蓄能器組件中的液壓油通過所述第二電磁換向閥和所述第二比例溢流閥后流回所述液壓油箱。
在風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)處于停機狀態(tài)的情況下，所述第一電磁換向閥、所述比例方向閥、所述第二電磁換向閥、所述第一比例溢流閥和所述第二比例溢流閥處于可控狀態(tài)并且開啟壓力為0，所述比例方向閥處于中位，所述第二電磁換向閥處于低電平并工作在左位，所述蓄能器組件中的液壓油通過所述第一比例溢流閥和所述第二比例溢流閥后流回所述液壓油箱。
在風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)處于待機狀態(tài)的情況下，所述第一電磁換向閥、所述比例方向閥、所述第二電磁換向閥、所述第一比例溢流閥和所述第二比例溢流閥處于可控狀態(tài)，所述比例方向閥獲得最大負電壓并工作在左位，所述負載油缸的大腔與所述液壓油箱相通并處于浮動狀態(tài)，所述第一比例溢流閥和所述第二比例溢流閥的開啟壓力為0，所述第二電磁換向閥處于高電平并工作在右位，所述液壓泵給所述蓄能器組件充壓，當所述蓄能器組件的壓力達到第一預(yù)定值時，關(guān)閉所述電機，所述液壓泵停止給蓄能器組件充壓。
在風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)處于運行狀態(tài)的情況下，所述比例方向閥處于閉環(huán)控制狀態(tài)，所述第一比例溢流閥和所述第二比例溢流閥的開啟壓力為所述負載油缸的最大工作壓力，所述第二電磁換向閥處于低電平并工作在左位，所述蓄能器組件與所述負載油缸的小腔導(dǎo)通，并通過所述比例方向閥的閥芯的開口方向和開度大小來控制所述負載油缸的大腔的壓力以防止出現(xiàn)負壓，所述電機驅(qū)動所述液壓泵，所述液壓泵給所述蓄能器組件充壓，當所述蓄能器組件的壓力達到第一預(yù)定值時，關(guān)閉所述電機，當系統(tǒng)工作一段時間后所述蓄能器組件的壓力低于第二預(yù)定值時，啟動所述電機，直到所述蓄能器組件的壓力達到第一預(yù)定值。
在風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)處于緊急順槳狀態(tài)的情況下，所述比例方向閥處于閉環(huán)控制狀態(tài)，所述第二電磁換向閥處于高電平并工作在右位，所述蓄能器組件與所述負載油缸的小腔不導(dǎo)通，所述第一比例溢流閥的開啟壓力為所述負載油缸的最大工作壓力，所述第二比例溢流閥的開啟壓力實時進行調(diào)整，所述負載油缸的活塞桿向外伸出，并通過所述比例方向閥的閥芯的開口方向和開度大小來控制所述負載油缸的大腔的壓力以防止出現(xiàn)負壓。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)的試驗研究提供負載需求；采用比例方向閥做為液壓控制元件，響應(yīng)頻率高，負載準確可靠，滿足系統(tǒng)加載特性要求；風(fēng)力發(fā)電機組緊急順槳時，采用比例方向閥和比例溢流閥相結(jié)合的控制方式，滿足風(fēng)力發(fā)電機組的緊急順槳時的試驗要求，能構(gòu)提供風(fēng)力發(fā)電機組緊急順槳時的負載工況。
附圖說明
通過下面結(jié)合附圖進行的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它目的和特點將會變得更加清楚，其中：
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)在，詳細描述本發(fā)明的示例性實施例，其示例在附圖中表示，其中，相同的標號始終表示相同的部件。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)100的示意圖。
根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)100包括液壓油箱1、液壓泵2、電機3、過濾器4、第一電磁換向閥5、溢流閥6、第一單向閥7.1、第二單向閥7.2、第三單向閥7.3、比例方向閥8、截止閥9、蓄能器組件10、第一壓力傳感器11.1、第二壓力傳感器11.2、第三壓力傳感器11.3、第二電磁換向閥12、第一比例溢流閥13.1、第二比例溢流閥13.2和負載油缸14。此外，應(yīng)該注意，電機3、過濾器4、溢流閥6和截止閥9僅是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)100的可選元件，它們可在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)100的外部實現(xiàn)而不包括在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)100中。
液壓泵2包括液壓泵進口I和液壓泵出口O，其中，液壓泵進口I連接液壓油箱1，液壓泵出口O連接過濾器進口I。
電機3驅(qū)動液壓泵2。
過濾器4包括過濾器進口I和過濾器出口O，其中，過濾器進口I連接液壓泵出口O，過濾器出口O分別連接第一電磁換向閥進油口P、第一單向閥進口I以及溢流閥進油口P，過濾器4用于對液壓油進行過濾。
第一電磁換向閥5包括第一電磁換向閥第一工作口A、第一電磁換向閥回油口T、第一電磁換向閥第二工作口B和第一電磁換向閥進油口P，其中，第一電磁換向閥第一工作口A與第一電磁換向閥回油口T與液壓油箱1連接，第一電磁換向閥第二工作口B與第一電磁換向閥進油口P連接。第一電磁換向閥5控制液壓泵2泵出的液壓油的流向。僅作為示例，第一電磁換向閥5可以是兩位四通電磁換向閥。
溢流閥6包括溢流閥進油口P和溢流閥回油口T，其中，溢流閥進油口P連接第一電磁換向閥進油口P，溢流閥回油口T連接第一電磁換向閥第一工作口A和過濾器出口O，溢流閥6控制風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)100的最高壓力。
第一單向閥7.1包括第一單向閥進口I和第一單向閥出口O，其中，第一單向閥進口I連接過濾器出口O，第一單向閥出口O連接蓄能器組件油口O、比例方向閥進油口P和第二電磁換向閥第一工作口A。液壓油通過第一單向閥7.1進入系統(tǒng)的主油路，第一單向閥7.1的作用是防止系統(tǒng)高壓油回流到液壓泵2，從而對液壓泵2造成損壞。
第二單向閥7.2包括第二單向閥進口I和第二單向閥出口O，第三單向閥7.3包括第三單向閥進口I和第三單向閥出口O，其中，第二單向閥進口I和第三單向閥進口I連接液壓油箱1，第二單向閥出口O和第三單向閥出口O分別連接負載油缸14的大腔和小腔，第二單向閥7.2和第三單向閥7.3可以在負載油缸14的大腔和小腔出現(xiàn)真空時對其補油，防止負載油缸14出現(xiàn)真空。
比例方向閥8包括比例方向閥第一工作口A、比例方向閥回油口T、比例方向閥第二工作口B和比例方向閥進油口P，其中，比例方向閥第一工作口A連接負載油缸14的大腔，比例方向閥回油口T連接液壓油箱1，比例方向閥第二工作口B截止。比例方向閥8由控制器控制，控制器根據(jù)需要控制比例方向閥8閥芯的開口方向和大小，進而控制系統(tǒng)的負載大小。這里，控制器在圖1中未示出，可不包括在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)100中，而由外部控制器實現(xiàn)。僅作為示例，比例方向閥8可以是三位四通比例方向閥。
截止閥9連接液壓油箱1和蓄能器組件油口O，截止閥9平時關(guān)閉，維護時打開以放掉蓄能器組件10中的高壓液壓油。
蓄能器組件10包括蓄能器組件油口O，蓄能器組件油口O連接比例方向閥進油口P和電磁換向閥第一工作口A，給比例方向閥8和電磁換向閥12供油。蓄能器組件10是由若干蓄能器組成的，相當于一個恒壓源，為系統(tǒng)提供所需的流量和壓力。
第一壓力傳感器11.1連接蓄能器組件油口O，檢測蓄能器組件10中液壓油的壓力，并將檢測信號發(fā)送到控制器。第二壓力傳感器11.2和第三壓力傳感器11.3分別連接負載油缸14的大腔和小腔，并檢測負載油缸14的大腔和小腔的工作壓力，并將檢測信號發(fā)送到控制器。
第二電磁換向閥12包括第二電磁換向閥第一工作口A和第二電磁換向閥第二工作口B，其中，第二電磁換向閥第一工作口A連接第一單向閥出口O，第二電磁換向閥第二工作口B連接負載油缸14的小腔，控制器控制第二電磁換向閥12的工作油位。僅作為示例，第二電磁換向閥12可以是兩位兩通電磁換向閥。
第一比例溢流閥13.1包括第一比例溢流閥進油口P和第一比例溢流閥回油口T，第二比例溢流閥13.2包括第二比例溢流閥進油口P和第二比例溢流閥回油口T，其中，第一比例溢流閥進油口P和第二比例溢流閥進油口P分別連接著負載油缸14的大腔和小腔，第一比例溢流閥回油口T和第二比例溢流閥回油口T連接液壓油箱1。控制器根據(jù)不同的工作狀態(tài)發(fā)送不同的信號以控制第一比例溢流閥13.1和第二比例溢流閥13.2的溢流壓力，第一比例溢流閥13.1和第二比例溢流閥13.2的溢流壓力決定負載油缸14大腔和小腔的最高工作壓力。
根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)100分為如下幾種工作狀態(tài)：緊急停機或掉電狀態(tài)、停機狀態(tài)、待機狀態(tài)、運行狀態(tài)和緊急順槳狀態(tài)。
在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)100處于緊急停機或掉電狀態(tài)的情況下，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)100的所有元件失電，比例方向閥8處于中位，第一比例溢流閥13.1和第二比例溢流閥13.2失電后開啟壓力為0，蓄能器組件10中的液壓油通過第二電磁換向閥12和第二比例溢流閥13.2后流回油箱1。
在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)100處于停機狀態(tài)的情況下，所有電控液壓閥(即，第一電磁換向閥5、比例方向閥8、第二電磁換向閥12、第一比例溢流閥13.1和第二比例溢流閥13.2)處于可控狀態(tài)，比例方向閥8處于中位，第二電磁換向閥12處于低電平，工作在左位，第一比例溢流閥13.1和第二比例溢流閥13.2開啟壓力為0，蓄能器組件10中的液壓油經(jīng)過第一比例溢流閥13.1和第二比例溢流閥13.2后流回油箱1。
在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)100處于待機狀態(tài)的情況下，所有電控液壓閥(即，第一電磁換向閥5、比例方向閥8、第二電磁換向閥12、第一比例溢流閥13.1和第二比例溢流閥13.2)處于可控狀態(tài)，比例方向閥8獲得最大負電壓，工作在左位，負載油缸14大腔與油箱1相通，比例溢流閥13.1和13.2開啟壓力為0，負載油缸14處于浮動狀態(tài)。第二電磁換向閥12處于高電平，工作在右位。液壓泵2給蓄能器組件10充壓直到達到第一預(yù)定值(僅作為示例而非限制，諸如，270bar)，控制器控制電機3停止工作，液壓泵2停止給蓄能器組件10充壓。
在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)100處于運行狀態(tài)的情況下，比例方向閥8處于閉環(huán)控制狀態(tài)，第一比例溢流閥13.1和第二比例溢流閥13.2的設(shè)定開啟壓力為負載油缸14設(shè)定的最大工作壓力。第二電磁換向閥12處于低電平，工作在左位，蓄能器組件10與負載油缸14的小腔導(dǎo)通，負載油缸14的小腔壓力始終與蓄能器組件10壓力一致。第二壓力傳感器11.2和第三壓力傳感器11.3實時檢測負載油缸14的大腔和小腔的壓力，并把檢測的信號發(fā)送到控制器，控制器根據(jù)需要通過控制比例方向閥8的閥芯的開口方向和開度大小來控制負載油缸14的大腔的壓力，從而負載油缸14可根據(jù)大腔和小腔的壓力差來輸出系統(tǒng)所需要的負載，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)加載。此外，電機3驅(qū)動液壓泵2工作，液壓泵2給蓄能器組件10充油，當蓄能器組件10的壓力達到第一預(yù)定值(僅作為示例而非限制，諸如，270bar)時，控制器接收到第一壓力傳感器11.1的檢測信號，關(guān)閉電機3，當系統(tǒng)工作一段時間后蓄能器組件10的壓力低于第二預(yù)定值(僅作為示例而非限制，諸如，240bar)時，控制器接收到第一壓力傳感器11.1的檢測信號，啟動電機3，直到蓄能器組件10的壓力達到第一預(yù)定值。
在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的風(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳試驗臺加載液壓系統(tǒng)100處于緊急順槳狀態(tài)的情況下，比例方向閥8處于閉環(huán)控制狀態(tài)，第二電磁換向閥12處于高電平，工作在右位，切斷蓄能器組件10與負載油缸14的小腔的導(dǎo)通。第一比例溢流閥13.1的設(shè)定開啟壓力為負載油缸14設(shè)定的最大工作壓力，第二比例溢流閥13.2的設(shè)定開啟壓力由控制器根據(jù)需要實時調(diào)整，負載油缸14的活塞桿向外伸出，控制器控制比例方向閥8的開度以為負載油缸14的大腔提供需要的液壓油，防止負載油缸14的大腔出現(xiàn)負壓。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機組液壓變槳系統(tǒng)的試驗研究提供負載需求；采用比例方向閥做為液壓控制元件，響應(yīng)頻率高，負載準確可靠，滿足系統(tǒng)加載特性要求；風(fēng)力發(fā)電機組緊急順槳時，采用比例方向閥和比例溢流閥相結(jié)合的控制方式，滿足風(fēng)力發(fā)電機組的緊急順槳時的試驗要求，能構(gòu)提供風(fēng)力發(fā)電機組緊急順槳時的負載工況。
雖然已經(jīng)參照特定示例性實施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不脫離范圍由權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可作出形式和細節(jié)上的各種改變。