本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種比例閥控制兩級螺旋擺動油缸驅(qū)動的風(fēng)力機(jī)變槳距系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
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風(fēng)輪和葉片槳葉是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要部件，葉片的槳距角β自動進(jìn)行調(diào)節(jié)是指葉片可以沿著其縱軸方向旋轉(zhuǎn)，具體過程是：當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動時，槳距角β在90⁰附近，以獲得足夠的啟動轉(zhuǎn)矩；當(dāng)風(fēng)速過高時，增大β以改變氣流對葉片的攻角，從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)獲得的空氣動力轉(zhuǎn)矩，控制風(fēng)輪能量吸收，以保持一定的輸出功率和平穩(wěn)；當(dāng)風(fēng)速過低低于額定風(fēng)速時，槳葉節(jié)距角β減小或等于0，捕獲最大風(fēng)能，而且輸出電能頻率不變；而在緊急關(guān)機(jī)時，變槳距機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)槳葉節(jié)距角為90⁰，使槳葉順槳，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速降低，減小對風(fēng)力機(jī)負(fù)載的沖擊，提高系統(tǒng)壽命。

變槳距調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)組啟動性能好，輸出功率穩(wěn)定，機(jī)組結(jié)構(gòu)受力小，停機(jī)方便安全；雖然增加了變槳距裝置，控制比較復(fù)雜，但變槳距系統(tǒng)提高了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率，并可使風(fēng)機(jī)在不同風(fēng)力、風(fēng)向和風(fēng)速下可靠運(yùn)行。

變槳距系統(tǒng)一般分為電動和液壓兩種，前者是由電機(jī)帶動齒輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動槳葉轉(zhuǎn)動，后者是由電液伺服比例閥控制液壓缸，由液壓缸驅(qū)動槳葉轉(zhuǎn)動。液壓變槳距常用的驅(qū)動機(jī)構(gòu)為液壓缸推動連桿，連桿推動槳葉轉(zhuǎn)動，改變槳距角，但是這種機(jī)構(gòu)需要大的推力和足夠的空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種將液壓缸推動機(jī)構(gòu)改為用兩級螺旋擺動油缸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪，齒輪帶動齒圈轉(zhuǎn)動，從而調(diào)節(jié)槳距角，而且結(jié)構(gòu)變得更加緊湊，安裝調(diào)試方便，同時系統(tǒng)響應(yīng)速度滿足使用要求的比例閥控制兩級螺旋擺動油缸驅(qū)動的風(fēng)力機(jī)變槳距系統(tǒng)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種比例閥控制兩級螺旋擺動油缸驅(qū)動的風(fēng)力機(jī)變槳距系統(tǒng)，包括液壓控制回路和驅(qū)動裝置，所述液壓控制回路包括油箱、液壓泵、比例換向閥和液壓鎖，所述油箱通過管道與液壓泵相連，所述液壓泵通過管道與比例換向閥的A口相連，所述液壓泵與比例換向閥的A口之間的管道上安裝有第一單向閥，所述比例換向閥的B口通過管道與油箱相連，所述比例換向閥的B口與油箱之間的管道上安裝有第二單向閥；所述比例換向閥的C口通過管道與液壓鎖的第一連接口相連，所述比例換向閥的D口通過管道與液壓鎖的第二連接口相連；所述驅(qū)動裝置裝置包括兩級螺旋擺動油缸、回轉(zhuǎn)支承軸承和安裝在回轉(zhuǎn)支承軸承內(nèi)環(huán)側(cè)面上的槳葉，所述兩級螺旋擺動油缸的第一油口通過管道與液壓鎖的第三連接口相連，所述兩級螺旋擺動油缸的第二油口通過管道與液壓鎖的第四連接口相連；所述兩級螺旋擺動油缸的轉(zhuǎn)軸上安裝有驅(qū)動齒輪，所述驅(qū)動齒輪與安裝在回轉(zhuǎn)支承軸承內(nèi)環(huán)上的齒圈嚙合相連。

所述液壓控制回路還包括順槳蓄能器、第一電磁換向閥和第二電磁換向閥，所述順槳蓄能器通過管道與第一電磁換向閥相連，所述第一電磁換向閥通過管道與液壓鎖的第一連接口相連，所述第一電磁換向閥與液壓鎖的第一連接口之間的連接管道上安裝有第三單向閥；所述第二電磁換向閥的兩個連接端分別通過管道與第二單向閥以及液壓鎖的第二連接口相連。

所述液壓控制回路還包括安全溢流閥，所述安裝溢流閥的兩個連接端分別通過管道與第一單向閥以及油箱相連。

所述回轉(zhuǎn)支承軸承的外環(huán)上安裝有固定環(huán)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的比例閥控制兩級螺旋擺動油缸驅(qū)動的風(fēng)力機(jī)變槳距系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)正常工作時，液壓泵輸出壓力油經(jīng)比例換向閥進(jìn)入兩級螺旋擺動油缸，兩級螺旋擺動油缸驅(qū)動槳葉正、反轉(zhuǎn)或停止，兩級螺旋擺動油缸回油經(jīng)比例換向閥后流回油箱；比例換向閥上的左電磁鐵以及右電磁鐵帶電后分別控制槳葉正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，而比例換向閥閥芯開度大小決定轉(zhuǎn)動速度；緊急情況時，由順槳蓄能器經(jīng)第一電磁換向閥、第三單向閥和液壓鎖對兩級螺旋擺動油缸供油，兩級螺旋擺動油缸轉(zhuǎn)動槳葉，使槳葉回到安全順槳位置；而且整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，安裝調(diào)試方便，安全性能高，同時系統(tǒng)響應(yīng)速度滿足使用要求。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明驅(qū)動裝置的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1

如圖1-2所示的一種比例閥控制兩級螺旋擺動油缸驅(qū)動的風(fēng)力機(jī)變槳距系統(tǒng)，包括液壓控制回路1和驅(qū)動裝置2，所述液壓控制回路1包括油箱11、液壓泵12、比例換向閥13和液壓鎖14，所述油箱11通過管道與液壓泵12相連，所述液壓泵12通過管道與比例換向閥13的A口相連，所述液壓泵12與比例換向閥13的A口之間的管道上安裝有第一單向閥3，所述比例換向閥13的B口通過管道與油箱11相連，所述比例換向閥13的B口與油箱11之間的管道上安裝有第二單向閥31。所述比例換向閥13的C口通過管道與液壓鎖14的第一連接口41相連，所述比例換向閥13的D口通過管道與液壓鎖14的第二連接口42相連。所述驅(qū)動裝置2裝置包括兩級螺旋擺動油缸5、回轉(zhuǎn)支承軸承6和安裝在回轉(zhuǎn)支承軸承6內(nèi)環(huán)側(cè)面上的槳葉7，所述兩級螺旋擺動油缸5的第一油口51通過管道與液壓鎖14的第三連接口43相連，所述兩級螺旋擺動油缸5的第二油口52通過管道與液壓鎖14的第四連接口44相連；所述兩級螺旋擺動油缸5的轉(zhuǎn)軸53上安裝有驅(qū)動齒輪54，所述驅(qū)動齒輪54與安裝在回轉(zhuǎn)支承軸承6內(nèi)環(huán)上的齒圈61嚙合相連。所述回轉(zhuǎn)支承軸承6的外環(huán)上安裝有固定環(huán)66，回轉(zhuǎn)支承軸承6的外環(huán)通過固定環(huán)66進(jìn)行固定，兩級螺旋擺動油缸5通過驅(qū)動齒輪54和齒圈61驅(qū)動槳葉7轉(zhuǎn)動。

當(dāng)液壓泵站啟動完成后，液壓系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，槳葉7的變化會經(jīng)歷兩種模式：開槳（槳距角增大）和關(guān)槳（槳距角減?。．?dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的風(fēng)力檢測裝置檢測到的風(fēng)力小于規(guī)定值時，比例換向閥13上的左電磁鐵21帶電，液壓泵12從油箱11內(nèi)抽取的壓力油經(jīng)第一單向閥3和比例換向閥13，從比例換向閥13的C口流出進(jìn)入液壓鎖14，經(jīng)液壓鎖14內(nèi)部的第一液控單向閥71后從液壓鎖14的第三連接口43流出進(jìn)入兩級螺旋擺動油缸5的第一油口51，這時兩級螺旋擺動油缸5的轉(zhuǎn)軸53轉(zhuǎn)動帶動槳葉正向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)角增大。回油從兩級螺旋擺動油缸5的第二油口52流出，經(jīng)液壓鎖14的第四連接口44、液壓鎖14內(nèi)部的第二液控單向閥72、液壓鎖14的第二連接口42，從比例換向閥13的D口進(jìn)入，B口流出，再通過第二單向閥31流回油箱11。此處第二單向閥31起背壓作用，防止比例換向閥阻尼室內(nèi)“阻尼”消失，影響比例換向閥13不穩(wěn)定而產(chǎn)生振動。

當(dāng)風(fēng)力檢測裝置檢測到的風(fēng)力大于規(guī)定值時，比例換向閥13上的右電磁鐵22帶電，液壓泵12從油箱11內(nèi)抽取的壓力油經(jīng)第一單向閥3和比例換向閥13，從比例換向閥13的D口流出進(jìn)入液壓鎖14，經(jīng)液壓鎖14內(nèi)部的第二液控單向閥72后從液壓鎖14的第四連接口44流出進(jìn)入兩級螺旋擺動油缸5的第二油口52，這時兩級螺旋擺動油缸5的轉(zhuǎn)軸53轉(zhuǎn)動帶動槳葉反向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)角減小。回油從兩級螺旋擺動油缸5的第一油口51流出，經(jīng)液壓鎖14的第三連接口43、液壓鎖14內(nèi)部的第一液控單向閥71、液壓鎖14的第一連接口41，從比例換向閥13的C口進(jìn)入，B口流出，再通過第二單向閥31流回油箱11。當(dāng)槳距角調(diào)節(jié)到位后，左電磁鐵21、右電磁鐵22均不帶電，比例換向閥13回到中位。液壓鎖14鎖緊，兩級螺旋擺動油缸5停止轉(zhuǎn)動，槳葉7就固定停留在某一角度。這樣通過控制比例換向閥13上的左電磁鐵21、右電磁鐵22帶電就能夠分別控制槳葉7的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；而兩級螺旋擺動油缸5的轉(zhuǎn)動速度則由比例換向閥13的閥芯開度大小決定，這只需調(diào)整控制左電磁鐵21和右電磁鐵22的控制信號大小電壓高低即可。

當(dāng)遇到大風(fēng)、故障、斷電等緊急情況時，所述液壓控制回路1還包括順槳蓄能器8、第一電磁換向閥81和第二電磁換向閥82，所述順槳蓄能器8通過管道與第一電磁換向閥81相連，所述第一電磁換向閥81通過管道與液壓鎖14的第一連接口41相連，所述第一電磁換向閥81與液壓鎖14的第一連接口41之間的連接管道上安裝有第三單向閥32；所述第二電磁換向閥82的兩個連接端分別通過管道與第二單向閥31以及液壓鎖14的第二連接口42相連。正常情況下，第一電磁換向閥81和第二電磁換向閥82處于通電關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)遇到緊急情況如大風(fēng)、故障、斷電等情況，此時第一電磁換向閥81和第二電磁換向閥82失電后就會處于導(dǎo)通狀態(tài)，順槳蓄能器8的壓力油經(jīng)第一電磁換向閥81、第三單向閥32和液壓鎖14內(nèi)部的第一液控單向閥71后進(jìn)入兩級螺旋擺動油缸5的第一油口51，回油則從兩級螺旋擺動油缸5的第二油口52，經(jīng)液壓鎖14的第四連接口44、液壓鎖14內(nèi)部的第二液控單向閥72、液壓鎖14的第二連接口42，然后再經(jīng)過第二電磁換向閥82和第二單向閥31流回油箱11，使兩級螺旋擺動油缸5轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)順漿。

為了防止液壓控制回路1內(nèi)的液壓過高，所述液壓控制回路1還包括安全溢流閥9，所述安全溢流閥9的兩個連接端分別通過管道與第一單向閥3以及油箱11相連，在液壓控制回路1內(nèi)的液壓過高時能夠自動泄壓，確保液壓控制回路1內(nèi)的液壓穩(wěn)定，提高安全性。另外，本變槳距系統(tǒng)可以與風(fēng)力機(jī)的剎車系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)共用一個液壓系統(tǒng)，另有系統(tǒng)蓄能器提供補(bǔ)充油液泄漏、穩(wěn)定系統(tǒng)壓力等作用。

本實(shí)施例中，槳距角范圍β=0°～90°，即槳葉最多只需旋轉(zhuǎn)90°，故采用兩級螺旋擺動油缸，其旋轉(zhuǎn)角度超過360°，驅(qū)動齒輪54與內(nèi)齒圈61傳動比可大于4。

本實(shí)施例的比例閥控制兩級螺旋擺動油缸驅(qū)動的風(fēng)力機(jī)變槳距系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)正常工作時，液壓泵輸出壓力油經(jīng)比例換向閥進(jìn)入兩級螺旋擺動油缸，兩級螺旋擺動油缸驅(qū)動槳葉正、反轉(zhuǎn)或停止，兩級螺旋擺動油缸回油經(jīng)比例換向閥后流回油箱；比例換向閥上的左電磁鐵以及右電磁鐵帶電后分別控制槳葉正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，而比例換向閥閥芯開度大小決定轉(zhuǎn)動速度；緊急情況時，由順槳蓄能器經(jīng)第一電磁換向閥、第三單向閥和液壓鎖對兩級螺旋擺動油缸供油，兩級螺旋擺動油缸轉(zhuǎn)動槳葉，使槳葉回到安全順槳位置；而且整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，安裝調(diào)試方便，安全性能高，同時系統(tǒng)響應(yīng)速度滿足使用要求。