【導讀】可靠性高、節(jié)能高效、操作與控制簡單、小型集成化等優(yōu)勢使系。統(tǒng)已在多個領(lǐng)域的裝置上獲得應(yīng)用并取得較大的經(jīng)濟效益。被認為是液壓控制。系統(tǒng)的重要發(fā)展方向之一?？刂剖揭簤合到y(tǒng)。經(jīng)研究表明，直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)作為太陽能發(fā)電。設(shè)備的驅(qū)動系統(tǒng)，能夠達到太陽能發(fā)電設(shè)備的驅(qū)動標準。

　　

【正文】 油或從液壓回路中向外放油 。 雙向液壓鎖由串聯(lián)在直驅(qū)式 液壓 動力源出口處的雙向液控單向閥組成。當轉(zhuǎn)葉馬達達到指令要求的轉(zhuǎn) 角時，變頻電機停止工作，此時雙向液壓鎖可防止液壓油從轉(zhuǎn)葉馬達返回動力源，從而將轉(zhuǎn)葉馬達的轉(zhuǎn)子鎖住，保證 馬達轉(zhuǎn)子 角位移恒定。 2） 截止閥 由于 雙向液 壓鎖的存在，使得轉(zhuǎn)葉馬達內(nèi)部在直驅(qū)式液壓 動力源停止工作后有較高的壓力。當轉(zhuǎn)葉馬達出現(xiàn)故障需要維修時，如果不能將馬達內(nèi)的壓力釋放是不能拆卸轉(zhuǎn)葉馬達的。因此，直驅(qū)式電液伺服動力源油路中加裝截止閥。該截止閥有三個油口，分別連通轉(zhuǎn)葉馬達的兩個工作腔和密閉壓力油罐 。截止閥在轉(zhuǎn)葉 馬達正常工作時是關(guān)閉的，在轉(zhuǎn)葉馬達需要維修時打開截止閥，連通轉(zhuǎn)葉馬達的高、低壓工作腔和密閉壓力油罐，馬達高壓腔的壓力可迅速降低到安全值。 3） 安全閥 安全閥兩個溢流閥組成。 在太陽能發(fā)電設(shè)備工作時可能出現(xiàn)較大風天氣，此時如定日鏡不能及時轉(zhuǎn)動 與地平線平行以抵抗風載，或風載遠超過太陽能發(fā)電設(shè)備的抵抗能力時，過大的風載會對轉(zhuǎn)葉馬達造成非常大的沖擊 ，此時安全閥溢流，卸掉作用在 轉(zhuǎn)葉馬達 上的瞬時過載，防止因沖擊過大而損壞轉(zhuǎn)葉 馬達的液壓回路和機械構(gòu)件。 4） 密閉壓力油罐 圖 5–1 中的密閉壓力油罐可以保證直驅(qū)式電液伺服動力源與轉(zhuǎn)葉馬達組成的閉式液壓回路中有足夠的液壓油； 而且通過增壓裝置保證壓力油罐中有一定的正壓力、 提高定量泵 的自吸能力、維持油罐內(nèi)液體的平穩(wěn)、 避免油罐內(nèi)油液因震蕩或騷動而產(chǎn)生的泵吸空等故障 。 太陽能發(fā)電設(shè)備直驅(qū)式液壓系統(tǒng)設(shè)計 26 型 俯仰軸與方位軸方向液壓擺動馬達的 壓力、流量、功率大體相似，現(xiàn)歸為一個系統(tǒng)進行設(shè)計，以使設(shè)計更為簡便。 1）確定液壓泵的最大工作壓力 P 11 1 5 . 8 6 0 . 2 1 6 . 0 6PP P P? ? ? ? ? ?? MPa (51) 則液壓泵的額定壓力 ( 1 25 % ) ( 1 25 % ) 16 .0 6 20PPP? ? ? ? ? ? MPa (52) 2) 確定液壓泵的流量 PQ m a x 1 .2 2 1 2 9 2 5 5 4 .8 m l / m inPQ K Q? ? ? ? ? (53) 3) 液壓泵選擇 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，選擇 GM5—5 齒輪馬達作為雙旋向定量泵，理論排量 ml/rev， 額定壓力 20 MPa， 理論扭矩 ? 。 電機選型 首先 確定液壓泵的驅(qū)動功率 ， 方位軸馬達所需要的驅(qū)動功率比俯仰軸稍大一些，以方位軸馬達進行計算 651 1 . 4 1 0 3 . 5 5 1 0 5 7 8 W0 . 7PPPPQp ??? ? ? ?? ? ? (54) 變頻 電機選擇松下 MGMA—，額定功率 ，額定轉(zhuǎn)矩 Nm? ，最大轉(zhuǎn)矩 28 Nm? 。 、雙向液壓鎖和安全閥閥芯的選型 由于直驅(qū)式電液伺服動力源是集成設(shè)計的，沒有外露的液壓管路和閥體，因此補油閥、雙向液壓鎖和安全閥均不能選用板式閥和管式閥，而是選用集體小，集成度高的插裝閥。插裝閥選型是主要考慮插裝閥的通徑。 插裝閥通徑的為 8 mm，過流面積 28 ?? ? ? mm2，流過閥口的流太陽能發(fā)電設(shè)備直驅(qū)式液壓系統(tǒng)設(shè)計 27 量 10Q ??? m3/s，流速 664 .2 6 1 0 0 .0 8 55 0 .2 5 1 0v?????? m/s＜ 6 m/s，滿足液壓系統(tǒng)流速要求。 補油閥閥芯選用寧波海宏液壓有限公司生產(chǎn)的插裝式液控單向閥 YDF060000，最大工作壓力 MPa，最低開啟壓力 MPa。 液壓鎖同樣選用寧波海宏液壓有限公司生產(chǎn)的插裝式液控單向閥 YDF060000，最大工作壓力 MPa，最低開啟壓力 MPa。 安全閥閥芯選用 寧波海宏液壓有限公司 生產(chǎn)的 先導式溢流閥 (錐閥型 )XYF100100，最大調(diào)節(jié)壓力 MPa。 該閥 具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、流量特性好、噪聲小、 壓力穩(wěn)定的特點。 由于本系統(tǒng) 是為太陽能發(fā)電設(shè)備 (定日鏡 )提供液壓驅(qū)動動力，故直驅(qū)式液壓動力源的集成化程度要求較高，本系統(tǒng) 采用集成閥塊設(shè)計，集成閥塊上安裝有補油閥、液壓鎖、截止閥和安全閥?？梢允∪ゴ罅抗茏雍徒宇^，充分利用各液壓元件的性能，使得結(jié)構(gòu)更緊湊、密封性能更好，節(jié)省安裝空間，利于安裝與維護。 變頻 電機與定量泵之間通過撓性聯(lián)軸器傳遞扭矩，可以消除由于安裝誤差引起的電機軸與泵軸不同心而造成的機械噪 音和力矩損失。集成閥塊與定量泵采用閥板剛性連接，泵浸泡在密閉壓力油罐中，泵中泄漏的液壓油可以通過泄油口直接排到密閉壓力油罐中。 計算 1） 孔道直徑計算 孔道直徑 ： 1 2 . 1 2 94 . 6 4 . 6 3 . 2 5 m m4Qd v? ? ? (55) 考慮到 與馬達管道直徑相配合 ，取油管內(nèi)徑 1 8d? mm。 2）壓力油孔間最小壁厚 計算 由經(jīng)驗公式得 2[ ]Pd? ?? (56) 太陽能發(fā)電設(shè)備直驅(qū)式液壓系統(tǒng)設(shè)計 28 式中 ： ? ——壓力油孔間 壁厚 (mm)； P——孔道內(nèi)液體的最高 壓力 (MPa)； d——壓力油孔道 內(nèi)徑 (mm)； []? ——許用應(yīng)力 (MPa)。 而對 于鋼性閥塊 來說 []bn?? ? (57) 式中： b? ——抗拉強度 (MPa)； n——安全系數(shù) ， 6n? 。 則 600[ ] 1 0 06bn?? ? ? ? (MPa ) 壓力油孔間最小 壁厚 ： 41 5 . 8 6 0 . 0 0 8 6 . 3 1 0 m 0 . 6 m m2 1 0 0? ??? ? ? ?? 在本系統(tǒng)閥塊設(shè)計中，孔道間最小距離為 mm，符合最小壁厚要求。 集成閥塊其他具體機構(gòu)尺寸參見集成閥塊繪圖。 1 液壓油箱有效容積確定 液壓油 箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來考慮。 本系統(tǒng)為中高壓系統(tǒng)， 液壓油箱的有效容量 V 可概括的確定為 ： ? ?= 6 12 PVQ? (58) 其中 PQ 為液壓泵的額定流量， ? L/min，則 ? ? ? ?= 6 1 2 6 1 2 2 . 5 5 1 5 . 3 3 0 . 6PVQ? ? ? ? ? ? L 考慮到轉(zhuǎn) 葉馬達容腔較大，約 7 L， 則油箱有效容積取大值， V=25 L。 2） 液壓油箱外形尺寸確定 本系統(tǒng)中液壓油箱的外形尺寸主要有集成閥塊的外形結(jié)構(gòu)確定，閥塊高度方向尺寸較大，且需要在工作時將集成閥塊浸沒在油液中，故油箱高度和長度方向尺寸較大，油箱尺寸（長度 350 mm寬度 240 mm高度 300 mm）。 液壓油箱其他具體結(jié)構(gòu)尺寸參見液壓動力源（液壓包）繪圖。 太陽能發(fā)電設(shè)備直驅(qū)式液壓系統(tǒng)設(shè)計 29 本章首先對直驅(qū)式液壓動力源的結(jié)構(gòu)組成和原理進行分析，確定個液壓元件在液壓動力源中的功能。其 次根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計要求，對各個液壓元件進行選型， 包括雙旋向定量泵、變頻電機、 補油閥液壓鎖和 安全閥閥芯。最后對直驅(qū)式液壓動力源進行集成化設(shè)計，包括總體設(shè)計、集成閥塊設(shè)計、 液壓油箱設(shè)計，最終完成 直驅(qū)式液壓動力源的設(shè)計計算。太陽能發(fā)電設(shè)備直驅(qū)式液壓系統(tǒng)設(shè)計 30 結(jié) 論 在本論文中， 首先 根據(jù)大規(guī)模，大功率太陽能發(fā)電的迅猛發(fā)展， 提出了一種新型的太陽能發(fā)電設(shè)備驅(qū)動系統(tǒng) —直驅(qū)式液壓驅(qū)動系統(tǒng)，并對直驅(qū)式液壓驅(qū)動系統(tǒng)相對與傳統(tǒng)液壓或電機驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用于大功率太陽能發(fā)電的優(yōu)點進行分析。 在具體的直驅(qū)式液壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計中，現(xiàn)將設(shè)計中的要點歸類如下： 參考相關(guān)資料，對太陽能發(fā)電的相關(guān)理論知識進行研究，確定本系統(tǒng)應(yīng)用于何種太陽能發(fā)電方式，對太陽運動軌跡和定日鏡運動進行分析，對太陽能跟蹤原理進行分析，擬定定日鏡跟蹤系統(tǒng)控制框圖，最終確定直驅(qū)式液壓驅(qū)動系統(tǒng)所需要完成的功能。 參考相關(guān)資料，對太陽能發(fā)電設(shè)備（定日鏡）工作過程中的工況進行分析，確定直驅(qū)式液壓 驅(qū)動系統(tǒng)執(zhí)行元件轉(zhuǎn)葉馬達的主要技術(shù)要求。 對直驅(qū)式液壓驅(qū)動系統(tǒng)執(zhí)行元件轉(zhuǎn)葉馬達進行設(shè)計，包括總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 、關(guān)鍵部件設(shè)計計算 、 管路 設(shè)計、 關(guān)鍵部位密封設(shè)計。 對直驅(qū)式液壓動力源進行設(shè)計，包括 驅(qū)式液壓動力源的結(jié)構(gòu)組成和原理進行分析 、 液壓元件選型 、 直驅(qū)式液壓動力源集成化設(shè)計，并最終 完成本畢業(yè)設(shè)計設(shè)計內(nèi)容。 由于本人能力、知識、經(jīng)驗有限，在設(shè)計中可能出現(xiàn)一些沒有考慮到的的問題，但相信經(jīng)過本人這段時間的努力，本畢業(yè)設(shè)計 可以滿足本畢業(yè)設(shè)計題目的主要要求。 太陽能發(fā)電設(shè)備直驅(qū)式液壓系統(tǒng)設(shè)計 31 參考文獻 1 20xx 年中國太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)分析及投資咨詢報告． 20xx： 3–11 2 劉慶和．電液伺服直接驅(qū)動裝置．電液壓技術(shù)資料簡編． 1999： 1–27 3 姜繼海、蘇文海、劉慶和．直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)．哈爾濱工業(yè)大學機電工程學院流體傳動及控制研究所． 20xx： 1–5 4 張利平．液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計． 化學工業(yè)出版社． 20xx： 233259 5 楊培元、朱福員．液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊． 20xx： 4556 6 雷天覺．新編液壓工程手冊． 20xx： 15811584 7 幾座塔式太陽熱能發(fā)電站．國際電力． 1997， 4． 2527 8 魏秀東、 盧振武、劉華．一種新型極軸跟蹤式定日鏡的研究．太陽能學報． 20xx， 6． 573577 9 張興磊、楊麗麗、張東鳳．一種太陽自動跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計．青島農(nóng)業(yè)大學學報． 20xx， 4． 315318 10 肖國銘．塔式太陽能聚光系統(tǒng)定日鏡的運動規(guī)律及跟蹤精度分析．太陽能學報． 1981， 10． 404411 11 張耀明、王軍． 塔式與槽式太陽能熱發(fā)電． 太陽能． 20xx， 2． 2931 12 范志林、陳強、張耀明．新型雙立柱支撐定日鏡的研制．太陽能． 20xx，12． 1215 13 盧春玲、李正農(nóng)、李秋勝．定日鏡風壓、風環(huán)境 CFD 數(shù)值模擬研究．第十三屆全國結(jié)構(gòu)風工程學術(shù)會議論文集． 10861091 14 郭鐵錚、劉德友．塔式太陽能熱發(fā)電站中的定日鏡跟蹤裝置研制．中國電機工程學報． 20xx， 12． 114119 15 王鶯歌、李正農(nóng)、宮博．定日鏡風壓分布與脈動特性．自然災(zāi)害學報． 20xx， 12． 187194 16 呂新．直驅(qū)式轉(zhuǎn)動和直線電液伺服裝置的理論和實驗研究．哈爾濱工業(yè)大學工學 碩士論文． 20xx． 416 17 邱兆湘．直驅(qū)式電液伺服裝置油源及系統(tǒng)性能的研究．哈爾濱工業(yè)大學工學碩士論文． 20xx． 12 18 Hong Sun， ， Observer Based Force Control of ElectroHydraulic of the American Control Conference. 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