本發(fā)明屬于風力發(fā)電技術領域，尤其涉及一種液壓控制系統(tǒng)及風力發(fā)電機組。

背景技術：

風力發(fā)電機組的機艙安裝在塔架頂端，塔架的高度一般在幾十米甚至上百米，這種結構特點就造成了將風力發(fā)電機組的定子、轉子在吊裝到塔架頂端安裝或更換時的操作十分困難，需要借助大型吊機，而如果是海上風力發(fā)電機組，其塔架的高度更高，考慮到海上的，安裝環(huán)境更難，普通的船只無法承載大型吊機，并且也較難保證大型吊機的穩(wěn)定性和操作的安全性；并且塔架的高度越高，安裝和更換風力發(fā)電機組組的難度就越大。在海上安裝風力發(fā)電機組的過程中，一般需要采用大型吊機，配備大型安裝船，借助大型安裝船的大型操作平臺，以及大型安裝船更好的穩(wěn)定性，從而確保海上風力發(fā)電機組組的安裝和更換。但是，由于大型安裝船、大型吊機都屬于重型或者超重型設備，整個吊裝成本非常高，從而大幅度提升海上風力發(fā)電機組的安裝、使用、維護成本。

如果將發(fā)電機設置在塔架的中下部，可以解決上述技術問題，但是由于輪轂、齒輪箱都安裝于機艙，需要將動力傳輸?shù)桨l(fā)電機，從機艙到發(fā)電機之間的距離為幾十米甚至上百米，這樣就帶來了動力的長距離傳輸?shù)膯栴}，普通的齒輪傳遞顯然無法解決這樣長距離的動力傳輸。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種液壓控制系統(tǒng)及風力發(fā)電機組，解決風力發(fā)電機組的發(fā)電機組設置在塔架上，動力從機艙傳輸?shù)桨l(fā)電機的問題。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種液壓控制系統(tǒng)，用于風力發(fā)電機組，包括：

液壓泵，由齒輪箱的高速軸驅動液壓泵，所述齒輪箱安裝在位于塔架頂端的機艙中；

液壓馬達，用于驅動發(fā)電機，所述發(fā)電機安裝在塔架上；

第一液壓通道，連通所述液壓馬達的出口和所述液壓泵的入口，用于回油；

第二液壓通道，連通所述液壓泵的出口和所述液壓馬達的入口，用于供油。

可選地，所述發(fā)電機安裝在所述塔架的中部或下部。

可選地，所述液壓控制系統(tǒng)，還包括：

油箱，設在所述第一液壓通道上，所述油箱的一端與液壓馬達的出口連通，另一端與所述液壓泵的入口連通。

可選地，所述液壓控制系統(tǒng)，還包括：

轉速檢測單元，用于檢測所述發(fā)電機或所述液壓馬達的轉速，優(yōu)選地，所述轉速檢測單元為轉速傳感器；

蓄能器，通過雙向控制通道與所述第二液壓通道連接；

控制器，接收所述轉速檢測單元的轉速信號，并根據(jù)轉速信號控制所述蓄能器。

進一步地，根據(jù)轉速信號控制所述蓄能器，包括：

當所述發(fā)電機或所述液壓馬達的轉速超過額定轉速時，控制所述蓄能器從所述第二液壓通道獲得能量并儲存起來；

和/或，當所述發(fā)電機或所述液壓馬達的轉速低于額定轉速時，控制所述蓄能器向所述第二液壓通道釋放能量，使所述發(fā)電機或所述液壓馬達的轉速達到額定轉速。

進一步地，根據(jù)轉速信號控制蓄能器，還包括：

當發(fā)電機處于故障狀態(tài)時，控制所述蓄能器從所述第二液壓通道獲得能量并儲存起來。

可選地，所述蓄能器安裝在所述塔架內(nèi)。

可選地，所述雙向控制通道，包括：

由所述液壓泵供油到所述蓄能器的儲能通道和由所述蓄能器向所述液壓馬達供油的泄能通道。

可選地，所述儲能通道上設有第一單向閥，用于控制所述液壓泵對所述蓄能器的單向供油；優(yōu)選地，所述第一單向閥為液控單向閥；

所述泄能通道上設有第二單向閥，用于控制所述蓄能器對所述液壓馬達的單向供油；優(yōu)選地，所述第二單向閥為電控單向閥。

可選地，所述儲能通道上還設有溢流閥，所述溢流閥位于所述第一單向閥下游的通道上。

可選地，所述液壓控制系統(tǒng)還包括油箱，所述油箱設在所述第一液壓通道上，所述油箱的一端與液壓馬達的出口連通，另一端與所述液壓泵的入口連通，所述溢流閥的出口與所述油箱連通。

可選地，所述雙向控制通道，還包括：

換向通道，所述儲能通道、所述泄能通道并聯(lián)后與所述換向通道連接；在所述換向通道上設有換向閥和繼電器，當所述蓄能器中的能量超過極限時，所述繼電器工作，驅動所述換向閥換位泄壓；優(yōu)選地，所述換向閥為二位三通換向閥。

可選地，在第二液壓通道上設有第三單向閥，用于控制所述液壓泵對所述液壓馬達的單向供油，優(yōu)選地，所述第三單向閥為液控單向閥。

可選地，所述儲能通道連接在所述第三單向閥的上游通道上；所述泄能通道連接在所述第三單向閥的下游通道上。

可選地，所述液壓控制系統(tǒng)，還包括：

冷卻器，設置在所述油箱與所述液壓泵之間的所述第一液壓通道上。

第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種風力發(fā)電機組，包括：

基礎；

塔架，固定安裝在所述基礎上；

機艙，固定安裝在所述塔架的頂端，機艙內(nèi)部設有齒輪箱；

發(fā)電機，所述發(fā)電機安裝在所述塔架上；

上述液壓控制系統(tǒng)，所述液壓控制系統(tǒng)自所述機艙向下沿著所述塔架布置到所述發(fā)電機，以將所述機艙獲得的動力傳遞到所述發(fā)電機。

本發(fā)明實施例提供的液壓控制系統(tǒng)，通過液壓泵、液壓馬達和液壓通道的設計，實現(xiàn)了從機艙到塔架上的發(fā)電機之間的長距離動力傳輸。

本實施例提供的液壓控制系統(tǒng)，同時能夠滿足發(fā)電機在出現(xiàn)故障、葉輪正常轉動時，最大限度保存葉輪所產(chǎn)生的能量，并在液壓馬達的動力不足以保持發(fā)電機在額定轉速下運轉時，通過蓄能器補償，使發(fā)電機達到額定轉速，能夠起到穩(wěn)定發(fā)電機功率的作用；與現(xiàn)階段通過變流器來實現(xiàn)電能的穩(wěn)定輸出相比，本發(fā)明中的蓄能器能夠更好地穩(wěn)定風機轉速，實現(xiàn)電能的穩(wěn)定輸出。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對本發(fā)明實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例的液壓控制系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例的風力發(fā)電機組的結構示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例的液壓控制系統(tǒng)的結構示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例的液壓控制系統(tǒng)的流程示意圖。

圖中：

1、輪轂；2、機艙；3、塔架；4、發(fā)電機；5、油箱；6、冷卻器；7、液壓泵；8、第一單向閥；9、第三單向閥；10、溢流閥；11、第二單向閥；12、液壓馬達；13、換向閥；14、繼電器；15、蓄能器；16、齒輪箱；21、第一液壓通道；22、第二液壓通道；23、雙向控制通道；231、儲能通道；232、泄能通道；233、換向通道；100、液壓控制系統(tǒng)。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

下面將詳細描述本發(fā)明的各個方面的特征和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節(jié)，以便提供對本發(fā)明的全面理解。但是，對于本領域技術人員來說很明顯的是，本發(fā)明可以在不需要這些具體細節(jié)中的一些細節(jié)的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發(fā)明的示例來提供對本發(fā)明的更好的理解。本發(fā)明決不限于下面所提出的任何具體配置和算法，而是在不脫離本發(fā)明的精神的前提下覆蓋了元素、部件和算法的任何修改、替換和改進。在附圖和下面的描述中，沒有示出公知的結構和技術，以便避免對本發(fā)明造成不必要的模糊。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。

圖1、圖3示出了本發(fā)明一較佳實施例的一種液壓控制系統(tǒng)。該液壓控制系統(tǒng)100，用于風力發(fā)電機組，包括：液壓泵7、液壓馬達12、第一液壓通道21、第二液壓通道22。

由齒輪箱16的高速軸驅動液壓泵7，齒輪箱16安裝在位于塔架3頂端的機艙2中；液壓馬達12用于驅動發(fā)電機4，發(fā)電機4安裝在塔架3上；第一液壓通道21，連通液壓馬達12的出口和液壓泵7的入口，用于回油；第二液壓通道22，連通液壓泵7的出口和液壓馬達12的入口，用于供油。

齒輪箱16由葉輪的輪轂驅動運轉，然后通過齒輪箱16的增速作用，通過齒輪箱16的高速軸輸出高轉速，從而驅動液壓泵7運轉；液壓泵7推動液壓油沿著第二液壓通道22供送給液壓馬達12，從而驅動液壓馬達12運轉；液壓馬達12驅動發(fā)電機4的轉子運轉，進而使發(fā)電機4發(fā)電并輸出電能；第一液壓通道21將液壓馬達12出口的液壓油回流到液壓泵7，從而實現(xiàn)整個液壓控制系統(tǒng)100的循環(huán)控制。

由于液壓泵7位于塔架3頂端的機艙2內(nèi)部，液壓馬達12位于塔架3上的發(fā)電機4位置，液壓泵7與液壓馬達12之間具有較長距離。根據(jù)風力發(fā)電機組的大小而不同，液壓泵7與液壓馬達12的距離可以達到幾十米甚至上百米。

利用本發(fā)明提供的液壓控制系統(tǒng)100，實現(xiàn)了從風力發(fā)電機組的塔架3頂端機艙2中的齒輪箱到塔架3上的發(fā)電機4的長距離動力傳輸，與現(xiàn)有技術的風力發(fā)電機組采用齒輪進行動力傳輸?shù)姆绞较啾?，結構簡單，傳輸效率高，不受傳輸距離的限制，解決了現(xiàn)有風力發(fā)電機組的齒輪傳動機構不能進行長距離動力傳輸?shù)膯栴}。

可選擇地，發(fā)電機4安裝在塔架3的中部或下部，此時可以通過本發(fā)明實施例提供的液壓控制系統(tǒng)100進行更大距離的動力傳輸。

本發(fā)明實施例中相關技術術語的含義：

塔架的中部，是相對于整個塔架而言，包括塔架中間位置長度(或高度)為整個塔架長度(或高度)1/3的區(qū)域；

塔架的下部，是相對于整個塔架而言，包括塔架下部位置長度(或高度)為整個塔架長度(或高度)1/3的區(qū)域；

可選地，該液壓控制系統(tǒng)100，還包括油箱5，油箱5設在第一液壓通道21上，油箱5的一端與液壓馬達12的出口連通，另一端與液壓泵7的入口連通。油箱5用于存儲液壓控制系統(tǒng)100的循環(huán)液壓油，可以將液壓馬達12出口的液壓油儲存，并供給液壓泵7抽取。

可選地，該液壓控制系統(tǒng)100，還包括蓄能器15，蓄能器15安裝在塔架3內(nèi)。

蓄能器15通過雙向控制通道23與第二液壓通道22連接，用于將葉輪產(chǎn)生的能量儲存起來，并在需要補償發(fā)電機4轉速的時候釋放到第二液壓通道22中。

通過轉速檢測單元檢測發(fā)電機4或液壓馬達12的轉速；由控制器接收轉速檢測單元的轉速信號，并根據(jù)轉速信號控制蓄能器15。

優(yōu)選地，轉速檢測單元為轉速傳感器。

如圖4所示，具體地，蓄能器15的控制方法，包括：

當發(fā)電機4或液壓馬達12的轉速超過額定轉速時，控制蓄能器15從第二液壓通道22獲得能量并儲存起來；

當發(fā)電機4或液壓馬達12的轉速低于額定轉速時，控制蓄能器15向第二液壓通道22釋放能量，使發(fā)電機4或液壓馬達12的轉速達到額定轉速。

當發(fā)電機4轉速超過額定轉速時，啟動蓄能器15，在保證發(fā)電機4在額定轉速運轉的前提下，將葉輪的一部分能量儲存起來；當發(fā)電機4轉速低于額定轉速時，啟動蓄能器15，使蓄能器15和葉輪產(chǎn)生的風能同時驅動發(fā)電機4轉動，使得發(fā)電機4達到額定轉速，從而達到滿發(fā)狀態(tài)，保證發(fā)電機4正常運轉，提升發(fā)電質量。

如圖4所示，具體地，蓄能器15的控制方法，還包括：

當發(fā)電機4處于故障狀態(tài)時，控制蓄能器15從第二液壓通道22獲得能量并儲存起來。本液壓控制系統(tǒng)中的蓄能器15不僅能夠在風機正常工作時蓄能，當發(fā)電機4損壞或者發(fā)電機4不正常運轉或者發(fā)電機出現(xiàn)故障燈情況時，葉輪能夠正常轉動，蓄能器15能夠將葉輪產(chǎn)生的能量儲存起來，當發(fā)電機4正常工作后，用于驅動發(fā)電機4轉動發(fā)電。

與蓄能器15連接的雙向控制通道23，包括：儲能通道231、泄能通道232和換向通道233，其中儲能通道231的作用是由液壓泵7供油到蓄能器15，泄能通道232的作用是由蓄能器15向液壓馬達12供油。儲能通道231、泄能通道232并聯(lián)后與換向通道233連接，當儲能通道231打開時，泄能通道232處于關閉狀態(tài)，當泄能通道232打開時，儲能通道231處于關閉狀態(tài)。

本實施例提供的液壓控制系統(tǒng)，通過對雙向控制通道23的設計，可以控制蓄能器15完成儲能和泄能兩種工作狀態(tài)。

本實施例提供的液壓控制系統(tǒng)，同時能夠滿足發(fā)電機在出現(xiàn)故障、葉輪正常轉動時，最大限度保存葉輪所產(chǎn)生的能量，并在液壓馬達的動力不足以保持發(fā)電機4在額定轉速下運轉時，通過蓄能器15補償，使發(fā)電機達到額定轉速，能夠起到穩(wěn)定發(fā)電機4功率的作用。

為了進一步完善上述設計，儲能通道231上設有第一單向閥8，用于控制液壓泵7對蓄能器15的單向供油，防止液壓油在儲能過程中沿著儲能通道231反沖到液壓泵7；優(yōu)選地，第一單向閥8為液控單向閥，當?shù)谝粏蜗蜷y8的入口壓力大于額定值時啟動，具體地該額定值與發(fā)電機4的額定轉速對應，當發(fā)電機4轉速超過額定轉速時，第一單向閥8的入口壓力也大于額定值，此時第一單向閥8打開；

泄能通道232上設有第二單向閥11，用于控制蓄能器15對液壓馬達12的單向供油，防止液壓油在泄能過程中沿著泄能通道232反沖到蓄能器15；優(yōu)選地，第二單向閥11為電控單向閥，第二單向閥11受控打開或關閉，或者調(diào)整第二單向閥11的開度，以使發(fā)電機組4的轉速低于額定轉速時，控制第二單向閥11打開，補償?shù)诙簤和ǖ?2的液壓，促使發(fā)電機組4的轉速達到額定轉速。

在換向通道233上設有換向閥13和繼電器14，繼電器14用于當蓄能器15中的能量超過極限時，繼電器14工作，驅動換向閥13換位泄壓，保證蓄能器15正常工作；優(yōu)選地，換向閥13為二位三通換向閥。

儲能通道231上還設有溢流閥10，溢流閥10位于第一單向閥8下游的通道上。儲能通道231上的溢流閥10，輔助第一單向閥8達到安全控制的作用，當蓄能器15儲能達到最大值時，由溢流閥10將多余液壓能力泄出，從而保證發(fā)電機4處于額定轉速下工作，避免發(fā)電機4超速運轉。

液壓控制系統(tǒng)100，還包括：油箱5，設在第一液壓通道21上，油箱5的一端與液壓馬達12的出口連通，另一端與液壓泵7的入口連通，溢流閥10的出口與油箱5連通，從而使溢流閥10的液壓油避免浪費，并且保證整個液壓控制系統(tǒng)中的液壓油總量保持恒定。

在第二液壓通道22上設有第三單向閥9，用于控制液壓泵7對液壓馬達12的單向供油；在發(fā)電機4出現(xiàn)故障時，第三單向閥9管壁，從而對蓄能器15進行儲能；優(yōu)選地，第三單向閥為液控單向閥。

儲能通道231連接在第三單向閥9的上游通道上，在第三單向閥9關閉時，可以啟動儲能通道231上的第一單向閥9對蓄能器15儲能；泄能通道232連接在第三單向閥9的下游通道上，在泄能補償時，泄能通道232只對第三單向閥9下游的第二液壓通道22進行補償，避免泄能壓力過高回沖到第三單向閥9上游的第二液壓通道22，不僅可以保證第一單向閥9的正常工作，還可以保證液壓泵7的正常運轉。

當發(fā)電機4發(fā)生故障時，此時發(fā)電機4停止轉動，液壓馬達這條油路中的壓力會越來越大，此時第三單向閥9關閉，第一單向閥8打開，并控制第二單向閥11關閉，此時由葉輪產(chǎn)生的能量被保存到蓄能器15中。

可選地，該液壓控制系統(tǒng)100，還包括冷卻器6。冷卻器6設置在油箱5與液壓泵7之間的第一液壓通道21上，用于對第一液壓通道21上的油液進行冷卻。

如圖2所示，本發(fā)明實施例還提供一種風力發(fā)電機組，包括基礎、塔架3、機艙2、發(fā)電機4以及本發(fā)明實施例提供的液壓控制系統(tǒng)100。其中，塔架3固定安裝在基礎上；機艙2固定安裝在塔架3的頂端，機艙內(nèi)部設有齒輪箱16；發(fā)電機4安裝在塔架3上，液壓控制系統(tǒng)100自機艙2向下沿著塔架3布置到發(fā)電機4，以將機艙2獲得的動力傳遞到發(fā)電機4。

該液壓控制系統(tǒng)100包括：液壓泵7、液壓馬達12、第一液壓通道21、第二液壓通道22。

由齒輪箱16的高速軸驅動液壓泵7；液壓馬達12用于驅動發(fā)電機4；第一液壓通道21，連通液壓馬達12的出口和液壓泵7的入口，用于回油；第二液壓通道22，連通液壓泵7的出口和液壓馬達12的入口，用于供油。

本發(fā)明實施例提供的風力發(fā)電機組，利用液壓泵7、液壓馬達12以及二者之間的液壓通道，實現(xiàn)了從塔架3頂端的齒輪箱到塔架3中下部的發(fā)電機4的長距離動力傳輸，與現(xiàn)有技術的風力發(fā)電機組采用齒輪進行動力傳輸?shù)姆绞较啾?，結構簡單，傳輸效率高，不受傳輸距離的限制，解決了現(xiàn)有風力發(fā)電機組的齒輪傳動機構不能進行長距離動力傳輸?shù)膯栴}。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。