CN104296909B - 功率回收式液压风力发电机效率测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功率回收式液压风力发电机效率测试装置。变量液压马达输出的扭矩，经过减速器传递给液压式风能转换装置主轴，通过功率回收方式，不需要电动机模拟风轮转动能量，也不需要能量耗散设备模拟发电机负载，可大量节约液压风力发电机效率测试过程中的能源消耗。变量液压泵用于向系统提供能量以补充液压风力发电机的机械效率损失、容积效率损失和减速器的效率损失。测出变量液压泵的输出压力及流量可以得到补充功率，其中变量液压泵向系统输入的流量即容积损耗，变量液压泵向系统输入的功率减去减速器损耗的功率，即液压风力发电机的功率损失，该装置可以实现不同压力工况和不同转速工况条件下液压风力发电机的效率测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种功率回收式液压风力发电机效率测试装置，属于风力发电试验装置技术领域。
背景技术
风能，作为一种可持续发展能源，拥有蕴量巨大、分布广泛、可再生、无污染的优点，被视作是最具发展潜力的清洁能源之一。在风能发电装机总量年年攀升的表象下，风能发电领域始终存在两个难以解决的问题，即安装维护成本巨大和大规模风电机并网的问题。全液压式风力发电机，即不依靠机械齿轮的变速箱而采用全液压式无级变速回路的风力发电机可以顺利解决这两大难题。全液压式风力发电机的研究已有一段历史，但迄今为止液压式风力发电机尚未在市场上得到推广使用，有两点重要原因，即液压式风力发电机的功率问题和效率问题，这也是目前液压式风力发电机需要突破和验证的两个难点。由于液压式风力发电机使用液压泵将风机叶轮转动能量转化为液压能量，因而液压泵的排量限制了风力发电机的功率，由此大排量泵体的研发成为最关键的技术点。此外，液压式风力发电机的传动效率并没有传统风力发电机中的机械系统高，两种风力发电机的风能转换效率孰高孰低还有待进一步实验验证。因此，大排量风能转换装置的研发及其效率测试是发展液压式风力发电机的核心环节。目前对风力发电机检测的方法是利用力矩电动机或泵马达系统来模拟风机叶轮转动为风力发电机提供扭矩，风力发电机输出端还需要耗能设备模拟发电机负载，因此试验装置的成本高，而且试验过程中的能耗大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种功率回收式液压风力发电机效率测试装置，用于液压风力发电机的机械效率和容积效率测试，通过功率回收方式可以大量节约液压风力发电机测试过程中的能源消耗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：功率回收式液压风力发电机效率测试装置，是由油箱、液压式风能转换装置、第一单向阀、蓄能器、压力传感器、溢流阀、第二单向阀、变量液压泵、电动机、流量计、变量液压马达、第一扭矩传感器、减速器、第二扭矩传感器组成。液压式风能转换装置的进油口与油箱连接，液压式风能转换装置的出油口与第一单向阀的进油口连接，第一单向阀的出油口分别接变量液压马达的进油口和蓄能器、压力传感器，变量液压马达的出油口与油箱连接，变量液压马达的输出端与减速器的输入端相连，并在变量液压马达的输出端安装第一扭矩传感器，减速器的输出端与液压式风能转换装置相连，并在减速器的输出端安装第二扭矩传感器，由电动机带动的变量液压泵的进油口与油箱连接，变量液压泵的出油口与第二单向阀连接，第二单向阀的出油口分别接溢流阀的进油口和流量计的进油口，溢流阀的出油口与油箱连接，流量计的出油口与变量液压马达的进油口连接。
本发明的有益效果是：本发明能够自动测试液压风力发电机的机械效率和容积效率，并且可以实现不同压力工况和不同转速工况条件下液压风力发电机的效率测试，通过功率回收方式，不需要模拟风轮转动的能量输入设备，也不需要模拟发电机负载的能量耗散设备，可大量节约液压风力发电机效率测试过程中的能源消耗。本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：一、变量液压马达输出的扭矩，经过减速器传递给液压式风能转换装置主轴，不需要电动机模拟风轮转动能量，也不需要能量耗散设备模拟发电机负载。二、测出变量液压泵的输出压力及流量可以得到补充功率，其中变量液压泵向系统输入的流量即容积损耗，变量液压泵向系统输入的功率减去减速器损耗的功率，即液压风力发电机的功率损失。三、调节溢流阀的设定压力可以调节系统压力，用于模拟不同的压力工况；调节变量液压马达的变量机构，可以调节液压马达的输出转矩，从而可以调节转速，用于模拟不同的转速工况。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
图1是本发明功率回收式液压风力发电机效率测试装置的结构示意图。
附图标记
1、油箱2、液压式风能转换装置3、第一单向阀4、蓄能器
5、压力传感器6、溢流阀7、第二单向阀8、变量液压泵
9、电动机10、流量计11、变量液压马达12、第一扭矩传感器
13、减速器14、第二扭矩传感器。
具体实施方式
请参阅图1，功率回收式液压风力发电机效率测试装置，是由油箱、液压式风能转换装置、第一单向阀、蓄能器、压力传感器、溢流阀、第二单向阀、变量液压泵、电动机、流量计、变量液压马达、第一扭矩传感器、减速器、第二扭矩传感器组成。液压式风能转换装置2的进油口与油箱1连接，液压式风能转换装置2的出油口与第一单向阀3的进油口连接，第一单向阀3的出油口分别接变量液压马达11的进油口和蓄能器4、压力传感器5，变量液压马达11的出油口与油箱1连接，变量液压马达11的输出端与减速器13的输入端相连，并在变量液压马达11的输出端安装第一扭矩传感器12，减速器13的输出端与液压式风能转换装置2相连，并在减速器13的输出端安装第二扭矩传感器14，由电动机9带动的变量液压泵8的进油口与油箱1连接，变量液压泵8的出油口与第二单向阀7连接，第二单向阀7的出油口分别接溢流阀6的进油口和流量计10的进油口，溢流阀6的出油口与油箱1连接，流量计10的出油口与变量液压马达11的进油口连接。
本发明的工作过程和工作原理如下：由电动机9带动的变量液压泵8输出的压力油流入变量液压马达11的进油口和蓄能器4，变量液压马达11排出的油液流回油箱1，变量液压马达11的输出端经减速器13带动液压式风能转换装置2转动，油液从油箱1中流入液压式风能转换装置2，液压式风能转换装置2输出的压力油经第一单向阀3流入变量液压马达11的进油口和蓄能器4，变量液压马达11的转速平稳时读取压力传感器5的压力值，读取流量计10的流量值，从流量值可以得到液压风力发电机的容积效率，从压力值和流量值可以得到补充功率，读取第一扭矩传感器12和第二扭矩传感器14的扭矩值，可以得到减速器13的功率损失，补充功率减去减速器13的功率损失可以得到液压风力发电机的功率损失和总效率，液压风力发电机的总效率减去容积效率可以得到机械效率。调节溢流阀6的设定压力可以调节系统压力，用于模拟不同的压力工况；调节变量液压马达11的变量机构，可以调节变量液压马达11的输出转矩，从而可以调节转速，用于模拟不同的转速工况。
Claims (1)
1.一种功率回收式液压风力发电机效率测试装置，是由油箱、液压式风能转换装置、第一单向阀、蓄能器、压力传感器、溢流阀、第二单向阀、变量液压泵、电动机、流量计、变量液压马达、第一扭矩传感器、减速器、第二扭矩传感器组成，其特征在于：液压式风能转换装置（2）的进油口与油箱（1）连接，液压式风能转换装置（2）的出油口与第一单向阀（3）的进油口连接，第一单向阀（3）的出油口分别接变量液压马达（11）的进油口和蓄能器（4）、压力传感器（5），变量液压马达（11）的出油口与油箱（1）连接，变量液压马达（11）的输出端与减速器（13）的输入端相连，并在变量液压马达（11）的输出端安装第一扭矩传感器（12），减速器（13）的输出端与液压式风能转换装置（2）相连，并在减速器（13）的输出端安装第二扭矩传感器（14），由电动机（9）带动的变量液压泵（8）的进油口与油箱（1）连接，变量液压泵（8）的出油口与第二单向阀（7）连接，第二单向阀（7）的出油口分别接溢流阀（6）的进油口和流量计（10）的进油口，溢流阀（6）的出油口与油箱（1）连接，流量计（10）的出油口与变量液压马达（11）的进油口连接。
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