[发明专利]一种风力发电系统的液压恒转速输出增速器无效

专利信息
申请号: 201110057531.0 申请日: 2011-03-10
公开(公告)号: CN102141013A 公开(公告)日: 2011-08-03
发明(设计)人: 王存堂;陈飞;姜顺先;李福柱 申请(专利权)人: 江苏大学
主分类号: F03D9/02 分类号: F03D9/02;F03D7/04
代理公司: 南京知识律师事务所 32207 代理人: 汪旭东
地址: 212013 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 风力 发电 系统 液压 转速 输出 增速
【说明书】:

技术领域

本发明专利涉及一种用于增速的流体传动系统技术领域,特别是一种用于风力发电系统的液压恒转速输出增速器。

背景技术

风能作为绿色能源已受到世界各国的普遍关注,风力发电未来主要的可再生的能源。但风能密度低、随机性强、风力机的转速低是风电的共性问题,从而使得风电系统的储能、控制、风机增速问题变得至关重要,成为风电系统的关键技术。

目前,在风力发电机中使用的是机械式齿轮增速箱,通常与风力机连接起来置于塔架的顶端,机械式增速齿轮箱将风力机的机械动力增至发电机需要的转速,其输出端与发电机连接,驱动发电机产生电能。从风力机-增速齿轮箱-发电机采用了机械连接和机械传动,三者形成一个整体。由于风力机必须置于塔架的顶端,风力机-增速齿轮箱-发电机组件在装配关系上要整体置于塔架的顶端。

存在的问题是:1)安装极为不便。将重达几吨到上百吨的风力机-增速齿轮箱-发电机组件吊到近百米的塔架进行安装,既笨重、费力、费时,又存在安全隐患。2)维修困难,整个风电系统的主要部分全部置于高空,当出现问题后,维修比较困难。3)机械传动系统的能量密度或者能量体积比小,使得其传动系统显得非常笨重。4)从力学原理上讲,将体积庞大、质量很大的风力机-增速齿轮箱-发电机组件置于直立塔架的顶端,属于头重脚轻结构,使得塔架的受力结构恶化,为了确保整个系统的安全性,塔架的质量和结构将异常庞大。5)采用机械传动系统后,风力机系统的变桨距驱动与控制、刹车与失速控制会更加复杂。

发明内容

为了克服机械式增速齿轮箱传动机构的上述不足,在本发明中引入了液压传动机构,从接受风能的内曲线液压马达到驱动发电机的高速变量液压马达中间的传动机构采用了液压传动,使得整体结构在空间布局上更加灵活,除了作为液压动力源的内曲线液压马达和风力机系统置于塔架的顶端外,风电系统的其它部分均可置于地面,极大的简化了风电系统的传动与控制构架,给安装维修带来很大的便利;另外,采用液压传动方式将使得能量的吸收、存储以及发电机系统的控制变得更为简单易行,可有效的提高风电的机电系统的操控性能,提高电网的的运行质量;再则塔架顶端负荷的大幅度下降,简化了塔架的结构。鉴于上述情况,采用本发明所提出的风力发电系统的液压恒转速输出增速器,将使得风电系统的成本大幅度下降。

本发明所提出的一种风力发电系统的液压恒转速输出增速器,是一种适合风电系统风力机增速的柔性传动装置。它由以下几部分组成:

风能向液压能转换系统。该系统主要由内曲线液压马达,风力机叶片组成,风力机叶片套入内曲线液压马达的输入轴锁紧并置于塔架的顶部,其功能是吸收风力机的低速机械能,将其转换为液压能,工作时处于泵工况,作为液压系统的动力源。

能量的存储、转换与利用。此过程由两个系统组成:液压能向机械能转换系统和机械能向电能转换输出系统。液压能向机械能转换系统主要由动力管路,液压蓄能站,油箱及附件,恒转速驱动回路单元,变量马达动力输入单元,高速变量液压马达组成,动力管路出油管一端与制动缓冲控制阀单元进油口连接,动力管路吸油管口一端与油箱油口连接吸低压油,制动缓冲控制阀单元出油口与液压蓄能站输入端连接,液压蓄能站输出口连接恒转速输出控制单元进油口,恒转速输出控制单元出油口连接变量马达动力输入单元一端,变量马达动力输入单元另一端与高速变量液压马达进油口连接,恒转速驱动回路单元一端连接高速变量液压马达回油口,另一端连接油箱及附件回油口回油油箱。其功能是动力管回路内的高压油通过制动缓冲控制阀单元储存在液压蓄能站,液压蓄能站内高压油驱动高速变量液压马达,将液压能转化为机械能。

机械能向电能转换输出系统。该系统主要由高速变量液压马达,液压马达-发电机动力传输单元,发电机组,转速传感器,电能输出回路,电网组,电网电压反馈回路组成,高速变量液压马达输出轴连接液压马达-发电机动力传输单元一端,液压马达-发电机动力传输单元另一端和发电机输入轴连接,转速传感器装在发电机上测量转速,电能输出回路两端分别连接发电机输出端和电网输入端。其功能是变量马达输出转矩通过液压马达-发电机动力传输单元驱动发电机发电,将机械能转换为电能,发电机输出电经过电能输出回路送入电网。

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