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對風力發電機的液壓系統的分析
更新日期：2010-11-25 瀏覽次數：2896
風力發電機組的液壓系統實際是制動系統的驅動機構，主要來執行風力發電機的啟停任務。通常它由兩個壓力保持回路組成：一路是通過蓄能器供給葉輪剎車系統；一路是通過蓄能器供給偏航剎車系統。這兩個回路的工作任務是當風力發電機正常運行時使風機制動系統始終保持一定的壓力。當壓力傳感器測得的壓力值小于系統設定值的時候，PLC就會控制液壓站電機啟動來補償損耗的壓力，使壓力值始終在設定值之上。圖1是風機液壓系統控制框圖：
圖1 風機液壓系統的控制框圖
液壓系統的工作壓力實際是始終處于變化狀態之中，原因主要有系統內泄露、油溫的變化及電磁閥的動作以及油液的問題。理論上液壓元件沒有內泄，而實際上元件內泄不可忽略。油溫越高油液越稀，內泄越嚴重，壓力越低。液壓油的污染，是指從外界混入空氣、水分和各種固化物等，使用中如混入銹蝕的金屬粉末，就破壞了密封材料，涂料等碎狀物。油液的污染，會加劇液壓元件中相對運動零件間的磨損，造成節流小孔的堵塞或滑閥運動幅卡死，使液壓元件不能正常工作。液壓系統中所用的油液壓縮性很小，在一般情況下可認為油是不可壓縮的。但空氣的可 壓縮性很大，約為油液的一萬倍，所以即使系統中含有少量的空氣，它的影響也是很大的，溶解在油液中的空氣，在低壓時就會從油液中逸出，產生氣泡，形成孔穴現象，到了高壓區，在壓力油作用下，這些氣泡又很快被擊碎，急劇受到壓縮，使系統中產生噪音，同時在氣體突然受到壓縮時會放出大量的熱量，從而引起局部過熱，加速油溫升高，使液壓元件和液壓油受到損壞。空氣的可壓縮性大，還會導致工作器官產生爬行等故障，破壞了工作的平穩性。
下文將分別對偏航剎車系統和葉輪剎車系統進行分析，以及風機運作時液壓系統的驅動。
一、葉輪剎車系統
變槳系統是風能轉換系統的主要制動系統（*位的和第二位的）。它設計成為每個槳葉有獨立的電氣驅動，并有蓄電池來保證故障時的安全。還有一個機械制動器安裝在傳動鏈的高速側。這個機械制動系統是風能轉換系統的第三制動系統，但并不是設計成當*和第二制動系統失敗時保持風能轉換系統在任何條件下不超過轉速允許的極限。機械制動器的基本功能是當轉子由變距系統使轉子減速后讓其*停止運轉。機械制動器還用于緊急停機時使風能轉換系統盡快減速。這個這個機械制動器的驅動方式是采用液壓為驅動源。
圖2 液壓系統的葉輪剎車系統
上圖是液壓系統的葉輪剎車系統：正常運作時，剎車打開和剎車關閉電磁閥得電，轉子剎車釋放。應急情況下，剎車打開和剎車關閉電磁閥失電，蓄能器壓力油經剎車打開閥進入剎車卡鉗，轉子制動。壓力傳感器在剎車油腔低于一定壓力值時斷開發訊。壓力傳感器2監控蓄能器的充壓情況，當壓力值小于設定值時，PLC控制油泵電機啟動充壓。
二、偏航剎車系統
偏航剎車機構由8~10個液壓控制的偏航剎車盤構成。偏航系統有兩個壓力，分別提供偏航時的阻尼和偏航結束時的制動力。當偏航不工作時剎車片全部抱閘鎖死；當機艙對風所有剎車盤處于半松開狀態，設置足夠的阻尼，保持機艙平穩偏航，此時偏航制動器用作阻尼器；自動解纜時，偏航剎車片全部釋放。
圖3 風機液壓系統的偏航剎車系統
上圖是液壓系統的偏航剎車系統：偏航全泄壓電磁閥得電，偏航剎車釋放；偏航半泄壓電磁閥得電，45bar溢流閥調整半剎時的壓力；節流閥控制剎車的起壓時間。
三、風機運行時液壓系統的驅動
液壓系統在制動器一側裝有球閥，以便螺桿活塞在液壓不能加壓時用于制動風力發電機。當開機指令發出后，剎車打開電磁閥得電，制動卡鉗排油到油箱，剎車因此而釋放。暫停期間保持運行時的狀態。當停機指令發出后，剎車打開電磁閥失電，來自蓄能器和減壓閥的壓力油可通過剎車打開電磁閥進入制動液壓缸，實現停機時的制動。當緊急停機時，剎車打開電磁閥失電，蓄能器將壓力油通過剎車打開電磁閥進入制動卡鉗液壓缸。制動液壓缸的速度由節流閥控制。
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