基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统及方法，包括多泵供油模块，多泵供油模块给多高速轴制动模块和多偏航制动模块供油，多高速轴制动模块与高速轴制动器连接，多偏航制动模块与偏航制动器连接，偏航制动器通过多偏航回油控制模块回油；多泵供油模块、多高速轴制动模块、多偏航制动模块及多偏航回油控制模块分别包括多套相同的供油模块、高速轴制动模块、偏航制动模块及偏航回油控制模块。通过对整个液压系统的模块化设计、冗余设计，实现了因泵、控制元件等引起的液压系统故障零停机的突破，根据当前故障现象判断产生故障的模块并自动切换故障回路，保证系统继续运行，大大的降低了运维成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海上风力发电机液压系统
，尤其涉及一种基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统及方法。
技术介绍
目前因海上风电远离海岸，风电机在恶劣的海上环境影响下，易损件失效加快，机械和电气系统故障率大幅上升，导致检修维护的频次加快，同时运行与维护需要特殊的设备和运输工具，导致维护成本巨大。减少故障率和停机维护时间成为降低运维成本的有效途径，也是海上风机可靠性、稳定性设计的主要要求。目前海上风电液压刹车系统导致的故障率偏高，如何减少液压系统造成的故障率成为风机液压系统设计迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统及方法，通过对整个液压系统的模块化设计、冗余设计，实现了因泵、控制元件等引起的液压系统故障零停机的突破，根据当前故障现象判断产生故障的模块并自动切换故障回路，保证系统继续运行，使得因液压系统故障导致的风机停机故障减少了百分之八十以上，大大的降低了运维成本。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统，包括多泵供油模块，所述多泵供油模块给多高速轴制动模块和多偏航制动模块供油，所述多高速轴制动模块与高速轴制动器连接，所述多偏航制动模块与偏航制动器连接，所述偏航制动器通过多偏航回油控制模块回油；所述多泵供油模块、多高速轴制动模块、多偏航制动模块及多偏航回油控制模块分别包括多套相同的供油模块、高速轴制动模块、偏航制动模块及偏航回油控制模块，并且每套模块通过切换单独工作，发生故障时实现互补工作。所述多泵供油模块、多高速轴制动模块、多偏航制动模块和多偏航回油控制模块分别为双泵供油模块、双高速轴制动模块、双偏航制动模块和双偏航回油控制模块。所述供油模块包括液压泵，所述液压泵的输出端连接第一单向阀后连接第一过滤器，第一过滤器的输出端连接第二单向阀后连接出油口，出油口同时接第一蓄能器和第一梭阀；所述第一单向阀和第一过滤器之间还通过第一溢流阀连接油箱；所述多泵供油模块通过第一梭阀切换多个供油模块的工作。所述多泵供油模块的出油口连接所述高速轴制动模块的进油口，所述高速轴制动模块的进油口连接阻尼孔后连接第一电磁阀的一油口，第一电磁阀的另一油口连接第二溢流阀后连接第三单向阀的入口，第三单向阀的出口同时连接第一节流阀的入口和第二电磁阀的一油口，第一节流阀的出口连接第二梭阀后连接所述高速轴制动器，第二电磁阀的另一油口直接连接油箱；所述多高速轴制动模块通过第二梭阀切换多个高速轴制动模块的工作。所述多泵供油模块的出油口连接所述多偏航制动模块的进油口，所述多偏航制动模块的进油口连接第一电磁换向阀后连接多个偏航制动模块，所述偏航制动模块包括球阀，所述球阀的进油口连接所述第一电磁换向阀的出口，球阀的出油口依次连接第三电磁阀、第四单向阀和第一调速阀后连接所述偏航制动器。所述偏航制动器的回油口连接第二电磁换向阀后连接多个偏航回油控制模块，所述偏航回油控制模块包括第二过滤器，第二过滤器的出油口同时连接第四电磁阀和第五电磁阀，所述第四电磁阀连接第三溢流阀后接入油箱，所述第五电磁阀直接接入油箱。采用所述基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统及方法的工作方法，一套供油模块的液压泵给系统供油，油液经过第一单向阀、第一过滤器、第二单向阀给第一蓄能器补油，油液经一个入口进入第一梭阀，从第一梭阀的出口给系统提供压力油，系统压力由第一溢流阀调定；当系统因为上述元件出现故障时，液压泵停电不再供油，另一套供油模块的液压泵工作给系统供油，油液经过另一套供油模块的第一单向阀、第一过滤器、第二单向阀给第一蓄能器补油，油液经另一个入口进入第一梭阀，也是从第一梭阀的出口给系统提供压力油；通过切换不同供油模块的液压泵的启停和第一梭阀的入口来实现不同供油模块的工作。采用所述基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统的工作方法，多泵供油模块供给的压力油进入多高速轴制动模块，需要高速轴制动时，一套高速轴制动模块的第一电磁阀和第二电磁阀得电开启，油液经过阻尼孔、第一电磁阀、第二溢流阀、第二单向阀和第一节流阀进入第二梭阀的一个入口，油液由第二梭阀的出口进入高速轴制动器实现高速轴刹车动作；不需要刹车时，第一电磁阀和第二电磁阀失电，压力卸荷；当系统因上述元件出现故障时，另一套高速轴制动模块的第一电磁阀和第二电磁阀得电开启，油液经过阻尼孔、第一电磁阀、第二溢流阀、第二单向阀和第一节流阀进入第二梭阀的另一个入口，油液由第二梭阀的出口进入高速轴制动器实现高速轴刹车动作；通过切换第一电磁阀和第二电磁阀得电失电及第二梭阀的入口来实现不同高速轴制动模块的工作。采用所述基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统的工作方法，多泵供油模块供给的压力油进入第一电磁换向阀，正常工作时，油液经一套偏航制动模块的球阀、第三电磁阀、第四单向阀、第一调速阀进入偏航制动器；需要保压时第三电磁阀断电，进油油路切断；当系统发生上述元件故障时，第一电磁换向阀得电换向，压力油经另一套偏航制动模块的球阀、第三电磁阀、第四单向阀、第一调速阀进入偏航制动器；多偏航制动模块通过第一电磁换向阀的切换来实现多套偏航制动模块的工作。采用所述基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统的工作方法，正常工作时偏航制动器的回油经过第二电磁换向阀的一个出口通过一套偏航回油控制模块进入油箱，第四电磁阀和第五电磁阀都断电时，制动器压力为系统压力，实现偏航制动；当第五电磁阀得电，系统压力卸荷，实现偏航解缆；当电磁阀第四得电时，油液经第四电磁阀、第三溢流阀调压，实现偏航阻尼制动；当系统发生上述元件故障时，偏航制动器的回油经过第二电磁换向阀的另一个出口通过另一套偏航回油控制模块进入油箱；多偏航回油控制模块通过第二电磁换向阀的换向实现不同偏航回油控制模块的工作。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术从海上风力发电机液压安全性、可靠性设计要求出发，采用模块化设计、冗余设计理念，从根本上大大降低了液压系统故障带来的风机停机次数和时间，保证发电量；(2)本专利技术充分考虑到海上风力发电机停机成本问题，采用冗余设计理念，使得大部分液压系统故障可以在采用备用回路，风机正常运转的情况下维修；(3)本专利技术实现了所涉元件和回路的故障自动诊断、自动处理的功能，保证风机运行的同时，降低了运维的技术难度。(4)每个模块都采用冗余设计理念，多套相同且独立的油路通道和控制元件。并可以根据当前故本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统，其特征是，包括多泵供油模块，所述多泵供油模块给多高速轴制动模块和多偏航制动模块供油，所述多高速轴制动模块与高速轴制动器连接，所述多偏航制动模块与偏航制动器连接，所述偏航制动器通过多偏航回油控制模块回油；所述多泵供油模块、多高速轴制动模块、多偏航制动模块及多偏航回油控制模块分别包括多套相同的供油模块、高速轴制动模块、偏航制动模块及偏航回油控制模块，并且每套模块通过切换单独工作，发生故障时实现互补工作。

【技术特征摘要】
1.基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统，其特征是，包括多泵供油模块，
所述多泵供油模块给多高速轴制动模块和多偏航制动模块供油，所述多高速轴制动模块与高
速轴制动器连接，所述多偏航制动模块与偏航制动器连接，所述偏航制动器通过多偏航回油
控制模块回油；
所述多泵供油模块、多高速轴制动模块、多偏航制动模块及多偏航回油控制模块分别包
括多套相同的供油模块、高速轴制动模块、偏航制动模块及偏航回油控制模块，并且每套模
块通过切换单独工作，发生故障时实现互补工作。
2.如权利要求1所述基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统，其特征是，所
述多泵供油模块、多高速轴制动模块、多偏航制动模块和多偏航回油控制模块分别为双泵供
油模块、双高速轴制动模块、双偏航制动模块和双偏航回油控制模块。
3.如权利要求1或2所述基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统，其特征是，
所述供油模块包括液压泵，所述液压泵的输出端连接第一单向阀后连接第一过滤器，第一过
滤器的输出端连接第二单向阀后连接出油口，出油口同时接第一蓄能器和第一梭阀；所述第
一单向阀和第一过滤器之间还通过第一溢流阀连接油箱；所述多泵供油模块通过第一梭阀切
换多个供油模块的工作。
4.如权利要求1或2所述基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统，其特征是，
所述多泵供油模块的出油口连接所述高速轴制动模块的进油口，所述高速轴制动模块的进油
口连接阻尼孔后连接第一电磁阀的一油口，第一电磁阀的另一油口连接第二溢流阀后连接第
三单向阀的入口，第三单向阀的出口同时连接第一节流阀的入口和第二电磁阀的一油口，第
一节流阀的出口连接第二梭阀后连接所述高速轴制动器，第二电磁阀的另一油口直接连接油
箱；所述多高速轴制动模块通过第二梭阀切换多个高速轴制动模块的工作。
5.如权利要求1或2所述基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统，其特征是，
所述多泵供油模块的出油口连接所述多偏航制动模块的进油口，所述多偏航制动模块的进油
口连接第一电磁换向阀后连接多个偏航制动模块，所述偏航制动模块包括球阀，所述球阀的
进油口连接所述第一电磁换向阀的出口，球阀的出油口依次连接第三电磁阀、第四单向阀和
第一调速阀后连接所述偏航制动器。
6.如权利要求1或2所述基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统，其特征是，
所述偏航制动器的回油口连接第二电磁换向阀后连接多个偏航回油控制模块，所述偏航回油
控制模块包括第二过滤器，第二过滤器的出油口同时连接第四电磁阀和第五电磁阀，所述第
四电磁阀连接第三溢流阀后接入油箱，所述第五电磁阀直接接入油箱。
7.采用权利要求3所述基于模块化的兆瓦级海上风力发电机冗余液压系统的工作方法，
其特征是，一套供油...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑吉荣，葛春丽，赵登利，
申请(专利权)人：北车风电有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37