基于模塊化的兆瓦級海上風力發電機冗余液壓系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及海上風力發電機液壓系統技術領域，尤其涉及一種基于模塊化的兆瓦級海上風力發電機冗余液壓系統及方法。
【背景技術】
[0002]目前因海上風電遠離海岸，風電機在惡劣的海上環境影響下，易損件失效加快，機械和電氣系統故障率大幅上升，導致檢修維護的頻次加快，同時運行與維護需要特殊的設備和運輸工具，導致維護成本巨大。減少故障率和停機維護時間成為降低運維成本的有效途徑，也是海上風機可靠性、穩定性設計的主要要求。目前海上風電液壓剎車系統導致的故障率偏高，如何減少液壓系統造成的故障率成為風機液壓系統設計迫切需要解決的問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于模塊化的兆瓦級海上風力發電機冗余液壓系統及方法，通過對整個液壓系統的模塊化設計、冗余設計，實現了因栗、控制元件等引起的液壓系統故障零停機的突破，根據當前故障現象判斷產生故障的模塊并自動切換故障回路，保證系統繼續運行，使得因液壓系統故障導致的風機停機故障減少了百分之八十以上，大大的降低了運維成本。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0005]基于模塊化的兆瓦級海上風力發電機冗余液壓系統，包括多栗供油模塊，所述多栗供油模塊給多高速軸制動模塊和多偏航制動模塊供油，所述多高速軸制動模塊與高速軸制動器連接，所述多偏航制動模塊與偏航制動器連接，所述偏航制動器通過多偏航回油控制豐吳塊回油;
[0006]所述多栗供油模塊、多高速軸制動模塊、多偏航制動模塊及多偏航回油控制模塊分別包括多套相同的供油模塊、高速軸制動模塊、偏航制動模塊及偏航回油控制模塊，并且每套模塊通過切換單獨工作，發生故障時實現互補工作。
[0007]所述多栗供油模塊、多高速軸制動模塊、多偏航制動模塊和多偏航回油控制模塊分別為雙栗供油模塊、雙高速軸制動模塊、雙偏航制動模塊和雙偏航回油控制模塊。
[0008]所述供油模塊包括液壓栗，所述液壓栗的輸出端連接第一單向閥后連接第一過濾器，第一過濾器的輸出端連接第二單向閥后連接出油口，出油口同時接第一蓄能器和第一梭閥；所述第一單向閥和第一過濾器之間還通過第一溢流閥連接油箱;所述多栗供油模塊通過第一梭閥切換多個供油模塊的工作。
[0009]所述多栗供油模塊的出油口連接所述高速軸制動模塊的進油口，所述高速軸制動模塊的進油口連接阻尼孔后連接第一電磁閥的一油口，第一電磁閥的另一油口連接第二溢流閥后連接第三單向閥的入口，第三單向閥的出口同時連接第一節流閥的入口和第二電磁閥的一油口，第一節流閥的出口連接第二梭閥后連接所述高速軸制動器，第二電磁閥的另一油口直接連接油箱;所述多高速軸制動模塊通過第二梭閥切換多個高速軸制動模塊的工作。
[0010]所述多栗供油模塊的出油口連接所述多偏航制動模塊的進油口，所述多偏航制動模塊的進油口連接第一電磁換向閥后連接多個偏航制動模塊，所述偏航制動模塊包括球閥，所述球閥的進油口連接所述第一電磁換向閥的出口，球閥的出油口依次連接第三電磁閥、第四單向閥和第一調速閥后連接所述偏航制動器。
[0011]所述偏航制動器的回油口連接第二電磁換向閥后連接多個偏航回油控制模塊，所述偏航回油控制模塊包括第二過濾器，第二過濾器的出油口同時連接第四電磁閥和第五電磁閥，所述第四電磁閥連接第三溢流閥后接入油箱，所述第五電磁閥直接接入油箱。
[0012]采用所述基于模塊化的兆瓦級海上風力發電機冗余液壓系統及方法的工作方法，一套供油模塊的液壓栗給系統供油，油液經過第一單向閥、第一過濾器、第二單向閥給第一蓄能器補油，油液經一個入口進入第一梭閥，從第一梭閥的出口給系統提供壓力油，系統壓力由第一溢流閥調定；
[0013]當系統因為上述元件出現故障時，液壓栗停電不再供油，另一套供油模塊的液壓栗工作給系統供油，油液經過另一套供油模塊的第一單向閥、第一過濾器、第二單向閥給第一蓄能器補油，油液經另一個入口進入第一梭閥，也是從第一梭閥的出口給系統提供壓力油；
[0014]通過切換不同供油模塊的液壓栗的啟停和第一梭閥的入口來實現不同供油模塊的工作。
[0015]采用所述基于模塊化的兆瓦級海上風力發電機冗余液壓系統的工作方法，多栗供油模塊供給的壓力油進入多高速軸制動模塊，需要高速軸制動時，一套高速軸制動模塊的第一電磁閥和第二電磁閥得電開啟，油液經過阻尼孔、第一電磁閥、第二溢流閥、第二單向閥和第一節流閥進入第二梭閥的一個入口，油液由第二梭閥的出口進入高速軸制動器實現高速軸剎車動作；
[0016]不需要剎車時，第一電磁閥和第二電磁閥失電，壓力卸荷；
[0017]當系統因上述元件出現故障時，另一套高速軸制動模塊的第一電磁閥和第二電磁閥得電開啟，油液經過阻尼孔、第一電磁閥、第二溢流閥、第二單向閥和第一節流閥進入第二梭閥的另一個入口，油液由第二梭閥的出口進入高速軸制動器實現高速軸剎車動作；
[0018]通過切換第一電磁閥和第二電磁閥得電失電及第二梭閥的入口來實現不同高速軸制動模塊的工作。
[0019]采用所述基于模塊化的兆瓦級海上風力發電機冗余液壓系統的工作方法，多栗供油模塊供給的壓力油進入第一電磁換向閥，正常工作時，油液經一套偏航制動模塊的球閥、第三電磁閥、第四單向閥、第一調速閥進入偏航制動器；需要保壓時第三電磁閥斷電，進油油路切斷；
[0020]當系統發生上述元件故障時，第一電磁換向閥得電換向，壓力油經另一套偏航制動模塊的球閥、第三電磁閥、第四單向閥、第一調速閥進入偏航制動器；
[0021]多偏航制動模塊通過第一電磁換向閥的切換來實現多套偏航制動模塊的工作。
[0022]采用所述基于模塊化的兆瓦級海上風力發電機冗余液壓系統的工作方法，正常工作時偏航制動器的回油經過第二電磁換向閥的一個出口通過一套偏航回油控制模塊進入油箱，第四電磁閥和第五電磁閥都斷電時，制動器壓力為系統壓力，實現偏航制動；當第五電磁閥得電，系統壓力卸荷，實現偏航解纜;當電磁閥第四得電時，油液經第四電磁閥、第三溢流閥調壓，實現偏航阻尼制動；
[0023]當系統發生上述元件故障時，偏航制動器的回油經過第二電磁換向閥的另一個出口通過另一套偏航回油控制模塊進入油箱；
[0024]多偏航回油控制模塊通過第二電磁換向閥的換向實現不同偏航回油控制模塊的工作。
[0025]本發明的有益效果:
[0026](I)本發明從海上風力發電機液壓安全性、可靠性設計要求出發，采用模塊化設計、冗余設計理念，從根本上大大降低了液壓系統故障帶來的風機停機次數和時間，保證發電量；
[0027](2)本發明充分考慮到海上風力發電機停機成本問題，采用冗余設計理念，使得大部分液壓系統故障可以在采用備用回路，風機正常運轉的情況下維修；
[0028](3)本發明實現了所涉元件和回路的故障自動診斷、自動處理的功能，保證風機運行的同時，降低了運維的技術難度。
[0029](4)每個模塊都采用冗余設計理念，多套相同且獨立的油路通道和控制元件。并可以根據當前故障現象判斷產生故障的模塊并自動切換故障回路，保證系統繼續運行進而保障風機的正常運行。
【附圖說明】
[0030]圖1為本實施例的系統結構簡圖；
[0031 ]圖2為本實施例的液壓系統整體原理圖；
[0032]圖3為本實施例的雙栗供油模塊原理圖；