CN101586530A - 一种用于风力发电的液压换能装置 - Google Patents

一种用于风力发电的液压换能装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于风力发电的液压换能装置，液压泵前端通过第一联轴节与风力旋转主轴连接；液压马达后端通过第二联轴节与第一发电机连接；液压泵将风力旋转主轴产生的脉冲式动能转换为液压能；液压能通过液压出油管道传递到液压马达；液压马达将液压能转换为恒定动能输出到第一发电机；液压压力保护装置与液压出油管道连接并维持液压出油管道内的液压油压力恒定；所述液压换能装置上设置有液压辅助单元。本发明减轻风力发电装置的整体重量，大量节省金属材料和风力发电装备的投资，提供一种更加方便有效环保绿色的换能装置。

Description

一种用于风力发电的液压换能装置
技术领域：
本发明属于风力发电领域，涉及一种风力发电核心技术，尤其是一种液压二次换能与调速发电技术。
背景技术：
目前，现有风力发电装置一般有风轮、发电机、增速机、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。由于自然界的风速是极不稳定的，风力发电机的输出功率也极不稳定，风力发电机发出的电能一般是不能直接用在电器上的，或者输送到电网上，因此，为了使风力发电机的转速恒定和减少风力发电装置投资，虽然出现了风力机的变浆距调节技术、交流励磁变速恒频双馈发电机技术和低频交流逆变技术，但是远远不能满足风力发电技术发展的需要。
由此可见，现有风力发电装置具体存在以下问题：
(1)现有增速机的昂贵：由于风速较低，使得风力发电装置中叶片只能以较低的转速进行转动，而现有的普通发电机转速较高，因此，为了解决这个矛盾，现有风力发电装置通常采用增速机来提高转速，但是，现有增速机非常昂贵，造成不必要的浪费。由于风的振动引起的功率脉动比较小，可大大减少材料的使用，
(2)发电机转速不稳定：由于增速机是一个固定转速比的速度变化机构，因此，增速机将放大脉动变化的风速对发电机转速的影响，导致了发电机的转速不停地改变，影响发电质量。
(3)风力发电装置重心太高：风力发电装置中增速机重量大，从而直接影响到风力发电装置的运行稳定性，因此，直接增大现有风力发电装置塔架的尺寸和重量，造成不必要的浪费。
现有风力发电装置安装和维修困难：现有风力发电装置中发电机和增速机构都是安装在塔架顶端，安装时需要大型塔吊才能够进行安装，大大增加了现有风力发电装置的安装成本；维护和维修时，维修人员不得不登上塔顶进行维修和维护工作，增加了现有风力发电装置的维护维修成本。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于风力发电的液压换能装置，液压换能装置包括第一联轴节5、液压泵6、单向阀7、液压压力保护装置13、液压马达9和第二联轴节18；液压泵6前端通过第一联轴节5与风力旋转主轴4连接；液压泵6右端与液压马达9右端之间通过液压进油管道连接；液压泵6左端与液压马达9左端通过液压出油管道连接；液压进油管道上设置有单向阀7；液压泵6内的液压油经液压出油管道进入液压马达9，液压马达9内的液压油经液压进油管道流回液压泵6；液压出油管道设置有液压流量调整装置8，液压流量调整装置8使液压马达9内的液压油流量恒定；液压马达9后端通过第二联轴节18与第一发电机11连接；液压泵6将风力旋转主轴4产生的脉冲式动能转换为液压能；液压能通过液压出油管道传递到液压马达9；液压马达9将液压能转换为恒定动能输出到第一发电机11；液压压力保护装置13与液压出油管道连接并维持液压出油管道内的液压油压力恒定；所述液压换能装置上设置有液压辅助单元14。
所述液压换能装置设置在风力旋转主轴4与第一发电机11之间，所述叶片1作脉冲式旋转，脉冲式旋转的叶片1带动风力旋转主轴4作脉冲式旋转，风力旋转主轴4作脉冲式旋转产生的脉冲式动能经过液压换能装置后变成恒定动能，恒定动能输入第一发电机11后转换为恒定电能输出。
所述液压流量调整装置8采用液压变量调节阀或者变量马达，始终让液压换能装置输出的转速恒定。
所述所述液压辅助单元14由补油装置19、液压卸荷装置16、液压蓄能装置15、第二联轴节18和第二发电机17组成；在补油装置19和第二发电机17之间设置第二联轴节18；液压蓄能装置15通过补油装置19与液压压力保护装置13连接；第二发电机17分别与叶片1上设置的叶片角度转动机构2和风力旋转主轴4设置的叶片偏航机构3连接，第二发电机17驱动叶片角度转动机构2调整叶片1的角度，第二发电机17驱动叶片偏航机构3调整风力旋转主轴4的偏航运动。
本发明面向风力发电领域，发明一种具有自主知识产权的风力发电中的液压换能装置。本发明具有以下优点：
(1)本发明能够去掉昂贵的增速机，降低风力发电的投资，减轻风力发电装置的整体重量，可大大节省制造成本和安装成本，同时保证了风力发电装置的运行平稳。
(2)本发明使用液压变量调速技术，保障发电机的转速稳定，有效地利用风里资源，从而可以选用普通经济的发电机，不再需要昂贵的变频双馈发电机，大大节省风力发电装置的投资。
本发明的实施，可以将发电机安装在地面，安装时不再需要大型塔吊就能够进行安装，大大增加了现有风力发电装置的安装成本、维护和维修成本。
附图说明：
图1为本发明的风力发电机结构示意图。
其中：叶片1、叶片偏航机构2、叶片角度转动机构3和风力旋转主轴4、联轴节5、液压泵6、单向阀7、液压压力保护装置13、液压马达9、联轴节10、第一发电机11、液压管道12、液压流量调整装置8、转速调整装置14、液压调整装置15、液压卸荷装置16、第二发电机17、第二联轴节18、补油装置19。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，一种用于风力发电的液压换能装置，液压换能装置包括第一联轴节5、液压泵6、单向阀7、液压压力保护装置13、液压马达9和第二联轴节18；液压泵6前端通过第一联轴节5与风力旋转主轴4连接；液压泵6右端与液压马达9右端之间通过液压进油管道连接；液压泵6左端与液压马达9左端通过液压出油管道连接；液压进油管道上设置有单向阀7；液压泵6内的液压油经液压出油管道进入液压马达9，液压马达9内的液压油经液压进油管道流回液压泵6；液压出油管道设置有液压流量调整装置8，液压流量调整装置8使液压马达9内的液压油流量恒定；液压马达9后端通过第二联轴节18与第一发电机11连接；液压泵6将风力旋转主轴4产生的脉冲式动能转换为液压能；液压能通过液压出油管道传递到液压马达9；液压马达9将液压能转换为恒定动能输出到第一发电机11；液压压力保护装置13与液压出油管道连接并维持液压出油管道内的液压油压力恒定；所述液压换能装置上设置有液压辅助单元14。
所述液压换能装置设置在风力旋转主轴4与第一发电机11之间，所述叶片1作脉冲式旋转，脉冲式旋转的叶片1带动风力旋转主轴4作脉冲式旋转，风力旋转主轴4作脉冲式旋转产生的脉冲式动能经过液压换能装置后变成恒定动能，恒定动能输入第一发电机11后转换为恒定电能输出。
所述液压流量调整装置8采用液压变量调节阀或者变量马达，始终让液压换能装置输出的转速恒定。
所述所述液压辅助单元14由补油装置19、液压卸荷装置16、液压蓄能装置15、第二联轴节18和第二发电机17组成；在补油装置19和第二发电机17之间设置第二联轴节18；液压蓄能装置15通过补油装置19与液压压力保护装置13连接；第二发电机17分别与叶片1上设置的叶片角度转动机构2和风力旋转主轴4设置的叶片偏航机构3连接，第二发电机17驱动叶片角度转动机构2调整叶片1的角度，第二发电机17驱动叶片偏航机构3调整风力旋转主轴4的偏航运动。
首先，在叶片风能吸收单元中，叶片角度转动机构2通过改变风流过叶片1的角度来改变叶片收到风推力的大小，同时，叶片偏航机构3保证叶片风能吸收单元始终迎向风的角度，也就是改变了叶片的风能吸收效率，这样，变化的风推动叶片1旋转，从而将变化脉动的风能转变成为脉动的机械能；其次，液压风力一次换能液压单元转速变化的风力旋转主轴4带动液压泵6进行旋转，将机械能转变为脉动的液压能；第三，在液压二次换能发电单元中，通过液压流量调整装置8调整进入液压马达9的流量，始终保持液压马达9的转速，然后带动发电机11以恒定转速进行转动，从而产品恒定稳定的电能。
本发明能够解决现有的风力发电装置中增速机的昂贵、风力发电装置重心太高以及风力发电装置安装和维修困难等众多问题，减轻风力发电装置的整体重量，大量节省金属材料和风力发电装备的投资，为社会提供一种更加方便有效环保绿色的换能装置，推动当今风力发电技术向前发展。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (4)

1、一种用于风力发电的液压换能装置，其特征在于：液压换能装置包括第一联轴节(5)、液压泵(6)、单向阀(7)、液压压力保护装置(13)、液压马达(9)和第二联轴节(18)；液压泵(6)前端通过第一联轴节(5)与风力旋转主轴(4)连接；液压泵(6)右端与液压马达(9)右端之间通过液压进油管道连接；液压泵(6)左端与液压马达(9)左端通过液压出油管道连接；液压进油管道上设置有单向阀(7)；液压泵(6)内的液压油经液压出油管道进入液压马达(9)，液压马达(9)内的液压油经液压进油管道流回液压泵(6)；液压出油管道设置有液压流量调整装置(8)，液压流量调整装置(8)使液压马达(9)内的液压油流量恒定；液压马达(9)后端通过第二联轴节(18)与第一发电机(11)连接；液压泵(6)将风力旋转主轴(4)产生的脉冲式动能转换为液压能；液压能通过液压出油管道传递到液压马达(9)；液压马达(9)将液压能转换为恒定动能输出到第一发电机(11)；液压压力保护装置(13)与液压出油管道连接并维持液压出油管道内的液压油压力恒定；所述液压换能装置上设置有液压辅助单元(14)。
2、根据权利要求1所述一种用于风力发电的液压换能装置，其特征在于：所述液压换能装置设置在风力旋转主轴(4)与第一发电机(11)之间，所述叶片(1)作脉冲式旋转，脉冲式旋转的叶片(1)带动风力旋转主轴(4)作脉冲式旋转，风力旋转主轴(4)作脉冲式旋转产生的脉冲式动能经过液压换能装置后变成恒定动能，恒定动能输入第一发电机(11)后转换为恒定电能输出。
3、根据权利要求1所述一种用于风力发电的液压换能装置，其特征在于：所述液压流量调整装置(8)采用液压变量调节阀或者变量马达，始终让液压换能装置输出的转速恒定。
4、根据权利要求1所述一种用于风力发电的液压换能装置，其特征在于：所述所述液压辅助单元(14)由补油装置(19)、液压卸荷装置(16)、液压蓄能装置(15)、第二联轴节(18)和第二发电机(17)组成；在补油装置(19)和第二发电机(17)之间设置第二联轴节(18)；液压蓄能装置(15)通过补油装置(19)与液压压力保护装置(13)连接；第二发电机(17)分别与叶片(1)上设置的叶片角度转动机构(2)和风力旋转主轴(4)设置的叶片偏航机构(3)连接，第二发电机(17)驱动叶片角度转动机构(2)调整叶片(1)的角度，第二发电机(17)驱动叶片偏航机构(3)调整风力旋转主轴(4)的偏航运动。
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