【正文】 圖 4． 2改進(jìn)前剎車(chē)功能圖 現(xiàn)在我們對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，在低速軸上加裝一套 剎車(chē)閘。 ABS 應(yīng)用后的控制 ABS 基本原理是利用車(chē)輪加減角速度門(mén)限及參考滑移率構(gòu)成，防抱死邏輯使滑移率在車(chē)輪峰值附近波動(dòng)，從而獲得較大的車(chē)輪縱向和橫向力，使車(chē)輪在較短時(shí)間及距離內(nèi)停下來(lái)，同時(shí)也使制動(dòng)穩(wěn)定性較好。 圖 鉗盤(pán)式制動(dòng)器的作用半徑計(jì)算參考圖 如圖 ，平均半徑為 Rm=(R1+R2)/2 式中， R1和 R2為摩擦襯塊扇形表面的內(nèi)半徑和外半徑。 (3)除塵和除水的性能好，制動(dòng)盤(pán)上灰塵與水等污物易被制動(dòng)盤(pán)甩掉。但是剎車(chē)閘安裝在低速軸時(shí)，齒輪箱所受扭矩就較小。 變形能的大小實(shí)際上體現(xiàn)了應(yīng)變的水平，根據(jù)廣義胡克定律，應(yīng)變與應(yīng)力成正比。 為大大減小齒輪箱所受的沖擊，避免齒輪箱受沖擊載荷損壞，可將剎車(chē)閘安 裝在低速軸上。 本文中在高低速軸上各裝了一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，所以選用二傳感器二通道式。 (3)保壓過(guò)程 給電磁閥通入較小的電流時(shí)，所有的通路都被截?cái)?，所以能保持制?dòng)壓力。它接到 ECU的指令后，通過(guò)電磁閥的工作直接或間接地實(shí)現(xiàn)車(chē)輪制動(dòng)器中壓力的調(diào)節(jié)。 輪速傳感器 其作用是測(cè)出車(chē)輪的轉(zhuǎn)速，并 把速度信號(hào)送到電子計(jì)算機(jī)。 (2)電機(jī)解列與剎車(chē)機(jī)構(gòu)動(dòng)作之間的延遲時(shí)間間隔不能準(zhǔn)確測(cè)知。假定剎車(chē)力矩是剎車(chē)機(jī)構(gòu)作用時(shí)間的函數(shù)。對(duì)不同的機(jī)組而 言，動(dòng)作的方式及速率是不同的。 剎車(chē)系統(tǒng)模型的建立 無(wú)論風(fēng)輪采用何種氣動(dòng)剎車(chē)方式，預(yù)測(cè)甩負(fù)載后機(jī)組的剎車(chē)特性是最重要 的。 (5)停機(jī)后葉尖擾流器收回?，F(xiàn) 代風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)械 剎車(chē)系統(tǒng)一般安裝在高速軸上。突開(kāi)閥不受控制系統(tǒng)的指令控制 ， 是獨(dú)立的安全保護(hù)措施。壓力開(kāi)關(guān) 9 一 2 由蓄能器的壓力控制，蓄能器壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電磁閥 12— 1 關(guān)閉。通常 它由兩個(gè)壓力保持回路組成，一路通過(guò)蓄能器供給葉尖擾流器 (變槳距風(fēng)力發(fā)電 機(jī)是供給變槳距機(jī)構(gòu) )，另一路通過(guò)蓄能器供給機(jī)械剎車(chē)機(jī)構(gòu)。在檢修機(jī)組時(shí)，也應(yīng)該使機(jī)組處在剎車(chē)狀態(tài)，以防人員傷害及機(jī)組損壞。它不僅要監(jiān)視電網(wǎng)風(fēng)況和機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，而且還要根據(jù)風(fēng)速與風(fēng)向的變化，對(duì)機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化控制，以提高機(jī)組的運(yùn)行效率和發(fā)電量。 目前大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組普遍采用變槳距控制技術(shù)，例如， VESTAS 的、 V802MW， ENERCON 的 、 E581MW， GE 的、 、 ， REPOWER 的 MW、 MM82 2MW，NORDEX 的 S77/ 等都采用變槳距系統(tǒng)。 2)輸入軸的強(qiáng)度高、剛性大、加大支承，可承受大的徑向力、軸向力和傳遞大的轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電的要求。 如果定義軸向誘導(dǎo)因子 ? ?11/a V V V?? ，則 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 8 ? ? 11V a V?? ? ?2112V a V?? 風(fēng)能利用系數(shù) ? ?241PC a a?? 當(dāng) PC = 時(shí)，誘導(dǎo)因子 1 2 11 2 1,3 3 3a V V V V? ? ?， 實(shí)際功率 ? ?2 2 2 2 2 21 2 11 1 1 0 .5 9 3 1 .2 5 3 .1 4 6 0 1 2 = 1 3 42 9 9PPF C s V V C D V KN? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 其中 21s=4 D? 輸出功率 ? ? ? ?2 2 3 2 31 2 1 2 11 8 2 1 .2 5 3 .4 6 0 1 2 1 .8 M W4 2 7 2 7N s V V V V s V??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 風(fēng)力發(fā)電機(jī)各組成部分簡(jiǎn)介 發(fā)電機(jī)系統(tǒng) 現(xiàn)今，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量越來(lái)越大。當(dāng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)每個(gè)葉片尖部的氣流的跡線為一螺旋線，兇此，每個(gè)葉片的尾變渦形成一螺旋形。 主要研究?jī)?nèi)容： (1)根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)剎車(chē)部分的建模進(jìn)行了初步 探討。 研究?jī)?nèi)容 現(xiàn)今對(duì)風(fēng)力發(fā)電的研究基本上都是對(duì)電氣部分的研究，對(duì)機(jī)械部分的相關(guān)研 究很少。目前 ,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研究難點(diǎn)是風(fēng)電機(jī)組大功率、高可靠性、高效率、低成本。同期，累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá) 萬(wàn)千瓦，全球排名升至第二位。丹麥 BTM咨詢公司預(yù)測(cè)：到 2021 年，全球海上風(fēng)電場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)容量將達(dá)到 1849 萬(wàn) kW 到2425 萬(wàn) kW 之間。有人把風(fēng)電的發(fā)展規(guī)劃為 3 步曲，陸上風(fēng)電技術(shù)（當(dāng)前技術(shù)）一近海風(fēng)電技術(shù)（正研發(fā)技術(shù)）一海上風(fēng) 電技術(shù)（未來(lái)發(fā)展方向）。目前，德國(guó)、西班牙和意大利三國(guó)的風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量約占到歐洲總量的 65。 (6)通過(guò)風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)建設(shè)的實(shí)物教育，可增強(qiáng)公眾開(kāi)發(fā)自然資源、保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。每發(fā) 1 萬(wàn) kwh 的電，消耗約4 噸標(biāo)準(zhǔn)煤；向大氣排放粉塵約 噸； CO2 約 10 噸； NOx 約 噸； SOx 約。其蘊(yùn)量巨大，全球的風(fēng)能約為 109MW，其中可利用的風(fēng)能為 2 107MW，比地球上可開(kāi)發(fā)利用的水能總量還要大 10 倍。一次能源的開(kāi)采除了在砂漠地區(qū)外，通常要?dú)纳?，良田和原有的各種植被。 2021 年以來(lái)，全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量年平均增長(zhǎng) 率為 %，新增裝機(jī)容量年平均增長(zhǎng)率為 。迄今為止，世界上已有 82 個(gè)國(guó)家在積極開(kāi)發(fā)和應(yīng)用風(fēng)能資源。其中：英國(guó)新建 3 個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)（ 萬(wàn) kW)、丹麥一個(gè)( 萬(wàn) kW)德國(guó)一個(gè) (6 萬(wàn) kW)。隨著海上 風(fēng)電的迅速發(fā)展，單機(jī)容量為 3 ti 6MW 的風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)行。 報(bào)告顯示，中國(guó)風(fēng)能資源可開(kāi)發(fā)量約為 712 億千瓦；從中國(guó)風(fēng)能資源看風(fēng)電完全可能成為火電、水電之后的第三大電源。 風(fēng)力發(fā)電剎車(chē)系統(tǒng)的發(fā)展 風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般位于較偏遠(yuǎn)、環(huán)境較惡劣區(qū)域，這就要求我們?cè)诳刂粕线_(dá) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 5 到無(wú)人值守及 遠(yuǎn)程監(jiān)控。這樣才能使風(fēng)力發(fā)電技術(shù)均衡的發(fā)展。 (4)根據(jù)剎車(chē)時(shí)的特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)用 ABs 之后的剎車(chē)系統(tǒng)的控制進(jìn)行了研究。 貝茨理論 貝茨理論是在假定風(fēng)輪是“理想”的基礎(chǔ)上建立的，這種，理想”的風(fēng)輪 全部接收風(fēng)能，葉片無(wú)限多，對(duì)空氣流沒(méi)有阻力。所以，有些風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用無(wú)刷雙反饋電機(jī)，該電機(jī)定子有兩套極數(shù)不同的繞組，轉(zhuǎn)子為籠型結(jié)構(gòu)，無(wú)須滑環(huán)與電刷，可靠性高。同時(shí)在齒輪箱的使用中，應(yīng)根據(jù)使用地點(diǎn)的不同添加潤(rùn)滑油冷卻或加溫機(jī)構(gòu)，以確保齒輪箱的潤(rùn)滑，增加其使用壽命。因此 國(guó)際風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)的主流產(chǎn)品是變速變槳距機(jī)組。 第三章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的剎車(chē)系統(tǒng) 引言 前面提到過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作環(huán)境比較惡劣。 葉尖擾流器形式的空氣動(dòng)力剎車(chē)，是目前定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)中普遍采用的一種剎車(chē)形式。稍后，機(jī)械剎車(chē)這一路壓力油卸回油箱，驅(qū)動(dòng)剎車(chē)閘，使風(fēng)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。工作壓力由蓄能器 8— 1 保持。 高速軸與低速軸都可以安裝機(jī)械剎車(chē)裝置，都有其優(yōu)缺點(diǎn)。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)有以下幾種： 1．運(yùn)行狀態(tài) (1)機(jī)械剎車(chē)松開(kāi) (2)允許機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電 (3)機(jī)組自動(dòng)調(diào)向 (4)液壓系統(tǒng)保持工作壓力 (5)葉尖阻尼板收回或交槳距系統(tǒng)選擇最佳工作狀態(tài) 2．暫停狀態(tài) (1)機(jī)械剎車(chē)松開(kāi) (2)液壓泵保持工作壓力 (3)自動(dòng)調(diào)向保持工作狀態(tài) (4)葉尖阻尼板收回或變槳距系統(tǒng) 調(diào)整槳葉節(jié)距角朝向風(fēng)速 90 度方向 (5)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組空轉(zhuǎn) 3．停機(jī)狀態(tài) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 15 (1)機(jī)械剎車(chē)關(guān)閉 (2)液壓系統(tǒng)打開(kāi)電磁閥使葉尖阻尼板彈出，或變槳距系統(tǒng)失去壓力而實(shí)現(xiàn)機(jī)械旁路。 2．安全停機(jī) (1)葉尖擾流器釋放的同時(shí)第一步剎車(chē)投入。但若動(dòng)作速率 過(guò)大，風(fēng)輪槳葉將承受更大的載荷。這個(gè)飛輪受到三種力矩的作用： (1)作用在風(fēng)輪槳葉上的氣動(dòng)力矩 (2)傳動(dòng)裝置上的摩擦力矩 (3)來(lái)自剎車(chē)機(jī)構(gòu)的剎車(chē)力矩 據(jù)此本文建立其運(yùn)動(dòng)方程為： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 17 9 9 6 9 0 0 5 8 . 5 3 7 . 5A B FJ T T T K N M? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?1 A B CT T T dtJ? ? ? ? 其中 : (4 / )ra d s?其 中 ： 轉(zhuǎn) 子 角 速 度 2( 1 0 . 7 / )r a d s?： 轉(zhuǎn) 子 角 加 速 度 2( 3 . 5 )mJ k g ?： 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 ( 9 9 6 )AT K N M?： 氣 動(dòng) 力 矩 ( 9 0 0 )BT K N M?： 剎 車(chē) 力 矩 ( 5 8 . 5 )FT K N M?： 摩 擦 力 矩 計(jì)算氣動(dòng)力矩時(shí)，要用到風(fēng)速。用來(lái)計(jì) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 18 算該力矩的是一個(gè)分段函數(shù)： t2 902BTTT T??額 定額 定額 定 .2 模型分析 從上述結(jié)果可以得出以下結(jié)論； (1)時(shí) 間 延遲越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)子所達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速越大，剎車(chē)時(shí)間相應(yīng)也就越長(zhǎng)。這種成熟的理論對(duì)于風(fēng)力發(fā)電裝置中的剎車(chē)系統(tǒng)有一定的借鑒意義。把這些信號(hào)加以分析，對(duì)制動(dòng)壓力發(fā)出控制 指令。 (1)常規(guī)制動(dòng)過(guò)程 常規(guī)制動(dòng)時(shí)電磁閥不通電，主缸和輪缸是相通的，主缸隨時(shí)控制制動(dòng)壓力的風(fēng)力發(fā)電裝置剎車(chē)系統(tǒng)及偏航系統(tǒng)智能控制研究增減，這時(shí)液壓泵不需要工作。一是分別控制方式，另一個(gè)是將后輪的兩個(gè)傳感器的信號(hào)加以綜合處理后同時(shí)進(jìn) 行控制的同步控制方式。風(fēng)機(jī)在停機(jī)狀態(tài)時(shí)，閘體在彈簧力作用下閘墊與圓 閘盤(pán)接觸，由于摩擦力作用在閘墊與圓閘盤(pán)上，使風(fēng)機(jī)不能啟動(dòng)；在無(wú)故障且風(fēng) 速達(dá)到啟動(dòng)風(fēng)速時(shí)，液壓泵工作，當(dāng)液壓壓力大于彈簧力時(shí)，上下閘體分別與圓 閘盤(pán)分離，風(fēng)機(jī)自由旋轉(zhuǎn)。還有一可行的辦法是在液壓系統(tǒng)中添加阻尼管，使 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 23 剎車(chē)達(dá)到“柔性接觸”。 首先，假設(shè)低速軸、高速軸、是剛性的，轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，高速軸和低速軸按定傳動(dòng)比變化。 但是剎車(chē)鬧安裝在高速軸時(shí)，齒輪箱所受扭矩就較大。 但是它也有以下缺點(diǎn)：制動(dòng)村塊的摩擦面積小，比壓大，需要材質(zhì)較好的制 動(dòng)襯塊，且徑向尺寸較大，價(jià)格稍貴。 應(yīng)當(dāng)指出，若 m過(guò)小，即扇形的徑向?qū)挾冗^(guò)大，襯塊摩擦面上各不同半徑處的滑磨速度相差太遠(yuǎn)，磨損將不均勻，因而單位壓力分布均勻這一假設(shè)條件不能成立，則上述計(jì)算方法也就不適用。通過(guò)兩套剎車(chē)系統(tǒng)在不同情況下的開(kāi)與閉狀態(tài)．來(lái)減小對(duì)齒輪箱的沖擊，延長(zhǎng)齒輪箱的壽命。反饋信號(hào)為剎車(chē)時(shí)的氣動(dòng)力矩與剎車(chē)力矩之差與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量產(chǎn)生的扭矩之差。再通過(guò)控制剎車(chē)閘的液 壓系統(tǒng)的電磁閥開(kāi)與關(guān)來(lái)改變剎車(chē)力矩的大小，使之與氣動(dòng)力矩相等。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成丌關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非 接觸式之檢測(cè)目的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器，接收器 和檢測(cè)電路。 1． VR（ 變磁阻 ） 傳感器 VR 傳感器的基本工作原理：它由一 個(gè)穿過(guò)電磁鐵的線圈組成，一個(gè)齒輪輪 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 30 齒 (或其它靶的凸出部分 )通過(guò)磁鐵表面，從而引起磁通量的數(shù)量的變化。一個(gè)應(yīng)用例子是在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中檢測(cè) 渦輪的轉(zhuǎn)速。另外的優(yōu)點(diǎn)是從傳感器來(lái)的信號(hào)不須去很遠(yuǎn)的信號(hào)處理電路一往往僅僅幾個(gè)密耳。霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開(kāi)關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高 (可達(dá) u m級(jí) )。我們選用帶位置反饋的電磁比例換向閥。此外，還能對(duì)相應(yīng)的工作過(guò)程，例如在一段時(shí)間內(nèi)流量的變化，加速度的變化或減速度的變化等進(jìn)行連續(xù)的調(diào)節(jié)。一次線圈由一高頻交流電源供電，它在鐵心中產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)通過(guò)變壓器作用在兩個(gè)二次線 圈中感應(yīng)出電壓。放大 器為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置了單獨(dú)的增益器調(diào)整，可用于微調(diào)閥的特性或設(shè)定最大 流量；和設(shè)置了斜坡發(fā)生器，進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕泳€，可啟動(dòng)或禁止該發(fā)生器，并且 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 34 設(shè)置了斜坡時(shí)間調(diào)整；還針對(duì)每個(gè)輸出及設(shè)置了死區(qū)補(bǔ)償調(diào)整，這使得可用電 子方法消除閥芯遮蓋的影響。 圖 控制放大器原理圖 圖 閉環(huán)控制比例系統(tǒng)框圖 改進(jìn)后的剎車(chē)系統(tǒng)，采用兩套機(jī)械剎車(chē)裝置。 開(kāi)式回路中的液壓泵從油箱吸油后輸入執(zhí)行件，執(zhí)行元件排出的油液直接返回油箱，因此油液能得到較好的冷卻；但油箱的結(jié)構(gòu)尺寸大，空氣和贓物容易進(jìn)入回路，影響正常工作 。11 .壓力表； 12 .電磁閥； ； 部分的壓力調(diào)節(jié)器簡(jiǎn)圖； 圖 52 風(fēng)力發(fā)電機(jī)剎車(chē)系統(tǒng)圖 圖右面是兩個(gè)獨(dú)立的高、低速軸制動(dòng)器回路，通過(guò)電磁閥 12 3 與 12 4 分別控制動(dòng)器中液壓油的進(jìn)出，從而控制制動(dòng)器