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機械畢業(yè)設(shè)計-風(fēng)力發(fā)電機組剎車及偏航系統(tǒng)設(shè)計-資料下載頁

2024-11-30 13:41本頁面

【導(dǎo)讀】風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源,越來越受到世界各國的重視。開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。數(shù)量電能所需的礦物燃料。其對環(huán)境的明顯正面影響為:。減少向大氣排放粉塵,CO2、NOx、SOx。我們以煤電為例,根據(jù)我國。當前最普遍使用的30萬千瓦蒸汽輪發(fā)電機組現(xiàn)狀。每發(fā)1萬kwh的電,消耗約。到2021年若風(fēng)電的發(fā)電量占全國所需電量的5%,即約4000億kwh,風(fēng)。千瓦),則每年可節(jié)省約億噸標準煤,可減少向大氣排放粉塵約2021萬噸;源的開采除了在砂漠地區(qū)外,通常要毀壞森林,良田和原有的各種植被。上油田的開采往往給海洋生態(tài)帶來不可恢復(fù)的破壞。對缺少淡水資源的沿海及干旱地區(qū)更重要。境相融洽的程度,為我國旅游業(yè)添加新活力。根據(jù)丹麥BTM咨詢公司報告,目前近海風(fēng)電場的開發(fā)主要在歐洲的丹麥、英國、荷蘭、瑞典、德。萬千瓦,全球排名升至第二位。投資額高達近3000億元。因此,深入研究風(fēng)力發(fā)電機組系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)對于持久開發(fā)風(fēng)能和實現(xiàn)

  

【正文】 由一高頻交流電源供電,它在鐵心中產(chǎn)生變化的磁場,該磁場通過變壓器作用在兩個二次線 圈中感應(yīng)出電壓。如果兩個二次線圈對置連接,則當鐵心居中時,每個線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓將抵消,從而產(chǎn)生的凈輸出為零。隨著鐵心離開中心移動,一個二次線圈中的感應(yīng)電壓提高而另一個則降低。于是產(chǎn)生一個凈輸出電壓,其大小與運動量成比例而相位則指示運動方向。該輸出可供至一個相敏整流器 (解調(diào)器 ),該整流器將產(chǎn)生一個與運動方向成比例且極性取決于運動方向的直流信號。 圖 位置反饋示意圖 圖 閥芯位置傳感器工作原理 (2)控制放大器 控制放大器原 理如圖 所示。輸入信號可以是可變電流或電壓。根據(jù)輸 入信號的極性,閥芯兩端的電磁鐵將有一個通電,使閥芯向某一側(cè)移動。放大 器為兩個運動方向設(shè)置了單獨的增益器調(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,進行適當?shù)慕泳€,可啟動或禁止該發(fā)生器,并且 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書(畢業(yè)論文) 34 設(shè)置了斜坡時間調(diào)整;還針對每個輸出及設(shè)置了死區(qū)補償調(diào)整,這使得可用電 子方法消除閥芯遮蓋的影響。使用位置傳感器的比例閥意味著閥芯是位置控制 的,位置傳感器提供一個 LⅧ T 反饋信號。此反饋信號與輸入信號相加所得到 的誤差信號驅(qū)動放大器的輸出級。當比例 控制系統(tǒng)設(shè)有反饋信號時可實現(xiàn)控制精度較好的閉環(huán)控制,其系統(tǒng)框圖如圖 所示 剎車系統(tǒng)屬于風(fēng)力發(fā)電裝置的安全系統(tǒng),它是為確保風(fēng)力發(fā)電設(shè)備在出現(xiàn) 故障時仍處于安全狀態(tài)的系統(tǒng)。如果出現(xiàn)故障,安全系統(tǒng)的任務(wù)是保證設(shè)備安 全動作。安全系統(tǒng)在邏輯上優(yōu)于其它系統(tǒng),其作用是與機組安全相關(guān)的限定值超出或控制系統(tǒng)不能控制設(shè)備在限定之內(nèi)動作時,保護設(shè)備,使之處于安全狀態(tài)。 風(fēng)力發(fā)電機的幕 q 車系統(tǒng)是出液壓來控制的,滑閥的卡澀是常見的故障,一旦 風(fēng)力發(fā)電裝置剎午系統(tǒng)及偏航系統(tǒng)智能控制研究滑閥卡澀就有可能造成嚴重的事故。改進前的風(fēng) 力發(fā)電機組的剎車系統(tǒng)只有一套機械剎車機構(gòu),如果在緊急剎車時一旦失效將造成災(zāi)難性的后果,同時造成巨大的經(jīng)濟損失。 圖 控制放大器原理圖 圖 閉環(huán)控制比例系統(tǒng)框圖 改進后的剎車系統(tǒng),采用兩套機械剎車裝置。這就大大提高了剎車的可靠 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書(畢業(yè)論文) 35 性及其安全系數(shù)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書(畢業(yè)論文) 36 第五章 風(fēng)力發(fā)電機剎車裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計 風(fēng)力發(fā)電機剎車裝置液壓系統(tǒng)的擬定 液壓回路的分析 對任何液壓傳動系統(tǒng)來說,調(diào)速回路都是它的核心部分 ,這種回路可以通過事先的調(diào)整或在工作過程中通過自動調(diào)節(jié)來改變執(zhí)行元件的運行速度,調(diào)速回路按其使系統(tǒng)執(zhí)行元件調(diào)速方式的不同,分為無級變速型調(diào)速回路和有級變速型調(diào)速回路兩類,本設(shè)計中采用無級變速型調(diào)速 。 無級變速型調(diào)速又分為節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路和容積節(jié)流調(diào)速 。 節(jié)流調(diào)速回路一般采用定量泵供油,通過改變回路中流量控制元件同流截面積的大小來控制流入執(zhí)行元件或執(zhí)行元件流出的流量,以調(diào)節(jié)其運動速度 。 此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單,并能獲得較大的調(diào)速范圍,但系統(tǒng)中節(jié)流損失大,效率低,容易引起油液發(fā)熱,因此節(jié)流調(diào)速回路只適用于小 功率及中低壓場合,或系統(tǒng)功能較大但節(jié)流工作時間短的情況,節(jié)流調(diào)速又分別有進油口節(jié)流、回油口節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式,進油口節(jié)流啟動沖擊較小,回油口節(jié)流常用于有負載荷的場合,旁路節(jié)流多用于高速的場合,容積節(jié)流調(diào)速回路是通過改變回路中變量泵或變量馬達的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度,這種回路中,液壓泵輸出的油液直接進入執(zhí)行元件無節(jié)流和溢流能量損失,而且工作壓力隨負載變化而變化,因此系統(tǒng)不易發(fā)熱,效率較高,在功率較大的液壓傳動中得到廣泛應(yīng)用 。 但是液壓裝置要求制造精度高,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,造價較高 。 容積調(diào)速回路按油液循環(huán)方式 的不同有開式回路和閉式回路兩種 。 開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,空氣和贓物容易進入回路,影響正常工作 。 閉式回路中的液壓泵將油液輸入執(zhí)行元件的進油腔,又從執(zhí)行元件的回油腔處吸油,這種回路結(jié)構(gòu)緊湊,減少了空氣進入的可能性,采用雙向液壓泵或雙向液壓馬達時還可以很方便地變換執(zhí)行元件的運動方向:缺點是散熱條件差,為了 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書(畢業(yè)論文) 37 補償回路中的泄漏、補償執(zhí)行元件進油腔與回油腔之間的流量差額,常常需要設(shè)置補油裝置,從而使回路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化 。 (2).壓 力控制回路方案分析與制定 壓力控制回路是控制回路壓力,使之完成特定功能的回路,壓力控制回路種類很多,如液壓泵的輸出壓力控制有恒壓、多級、無級連續(xù)壓力控制及控制壓力上下限等回路,在設(shè)計系統(tǒng)、選擇液壓基本回路時,一定要根據(jù)設(shè)計要求、方案特點、適用場合等認真考慮,在載荷變化較大時,應(yīng)考慮多級壓力控制回路;在一個工作循環(huán)的某一段時間內(nèi)執(zhí)行元件停止工作不需要液壓能時,則需要卸荷回路;當某支路需要穩(wěn)定的低于動力油源壓力是,應(yīng)考慮減壓回路;在有升降運動部件的液壓系統(tǒng)中,應(yīng)考慮平衡回路:當慣性較大的運動部件停止、容易產(chǎn)生沖 擊時,應(yīng)考慮緩沖或制動回路等,即使在同一種壓力控制基本回路中,也要結(jié)合具體要求仔細研究,才能選擇最佳方案.例如,選擇卸荷回路是,不但要考慮重復(fù)加載的頻繁程度,還要考慮功率損失、溫升、流量和壓力的瞬時變化等因素.在壓力不高、功率較小、工作間歇較長的系統(tǒng)中,可采用液壓泵停止運轉(zhuǎn)的卸荷回路,即構(gòu)成高效率的液壓回路,對于大功率液壓系統(tǒng),可采用改變泵排量的卸荷回路等。 此風(fēng)力發(fā)電機剎車系統(tǒng),采用節(jié)流調(diào)速系統(tǒng),系統(tǒng)由定量泵供油,用溢流閥調(diào)節(jié)所需要的壓力,并保持恒定。 (3).方向控制回路的分析與制定 在液壓系統(tǒng)中,執(zhí)行 元件的啟動、停止或改變運動方向,是利用控制進入執(zhí)行元件的液流的通、斷或變向來實現(xiàn)的,這就是方向控制回路,換向回路中的換向閥,應(yīng)根據(jù)操作的需要和系統(tǒng)的特點來選用,如手動換向閥、電磁換向閥等.電磁換向閥適用于系統(tǒng)流量較小的場合且換向時沖擊較大,如流量較大,應(yīng)采用電液換向閥.本系統(tǒng)中采用兩位三通換向閥實現(xiàn)回路的方向控制, (4).ABS 剎車回路的分析與制定 本設(shè)計的重點就是就是將 ABS 剎車系統(tǒng)的原理有機的結(jié)合到風(fēng)力發(fā)電機剎車系統(tǒng)中,打破原有的剎車系統(tǒng)設(shè)計,其中 ABS 液壓系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)簡圖如下: 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書(畢業(yè)論文) 38 圖 51ABS 液 壓系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)器 擬定液壓系統(tǒng)圖 整個液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成.各回路相互組合時要去掉重復(fù)多余的元件,力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單.注意各元件之間的連鎖關(guān)系,避免錯誤動作發(fā)生,為了便于液壓系統(tǒng)的維護和檢測,在系統(tǒng)中的主要路段裝設(shè)必要的檢測元件(如壓力表、溫度計等). 系統(tǒng)中液壓元件盡量采用國產(chǎn)標準件,在圖中要按國家標準規(guī)定的液壓符號的常態(tài)位置繪制,對于自行設(shè)計的非標準元件可用結(jié)構(gòu)原理圖來進行繪制,液壓執(zhí)行元件以及各基本回路確定之后,把它們有機地組合在一起,去掉重復(fù)多余的元件,在加上一些輔助 元件,便構(gòu)成了風(fēng)力發(fā)電機剎車系統(tǒng)完整的液壓系統(tǒng)圖,如圖 52 所示,現(xiàn)在就圖 52 簡單介紹一下風(fēng)機的剎車系統(tǒng),圖左側(cè)是空氣動力剎車壓力保持回路,壓力油經(jīng)液壓泵 濾油器 4 進入系統(tǒng).溢流閥 5用來限制系統(tǒng)最高壓力.開機時電磁閥 12 1 接通,壓力油經(jīng)單向閥 62 進入蓄能器 81,并通過單向閥 63 和旋轉(zhuǎn)接頭進入空氣動力剎車液壓缸,壓力開關(guān) 9— 1 由蓄能器的壓力控制,蓄能器壓力達到設(shè)定值時,開關(guān)動作,電磁閥 12 1關(guān)閉.運行時,回路壓力主要由蓄能器保持,通過液壓缸上的鋼索拉住葉尖擾流器,使之與槳葉主體緊密結(jié)合. 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書(畢業(yè)論文) 39 1油箱; ; ; ; ; 。 。 。繼電器; 。11 .壓力表; 12 .電磁閥; ; 部分的壓力調(diào)節(jié)器簡圖; 圖 52 風(fēng)力發(fā)電機剎車系統(tǒng)圖 圖右面是兩個獨立的高、低速軸制動器回路,通過電磁閥 12 3 與 12 4 分別控制動器中液壓油的進出,從而控制制動器動作。工作壓力由蓄能器 82 保持,壓力繼電器 92 根據(jù)蓄能器的壓力控制液壓泵電機的停/起,壓力繼電器93與 94用來指示制動器的工作狀態(tài)。電磁閥 12 2為停機閥,用來釋放氣動剎車液壓缸的液壓油,使葉尖擾流器在離心力的作用下滑出;突開閥 13,用于超速保護.所謂超速保護是指當風(fēng)輪超速時,液壓缸中的壓力迅速升高,達到設(shè)定值時,突開閥被打開,液壓油被卸回油箱,葉尖擾流器在離心力的作用下,迅速脫離槳葉主體,旋轉(zhuǎn) 90 度成為阻尼板,使機組在控制系統(tǒng)或監(jiān)測系統(tǒng)或電磁閥失效的情況得以安全停機。突開閥不受控制系統(tǒng)的指令控制,是獨立的安全保護措施 .ABS 壓力調(diào)節(jié)器 14 是 ABS 壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的簡圖具體的作用就是實現(xiàn) ABS 處的壓力調(diào)節(jié) .ECU 是 ABS 的電控部分實現(xiàn)系統(tǒng)的精確剎車 . 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書(畢業(yè)論文) 40 液壓元器件選型 液壓泵的選擇 p 查參考公式,液壓泵的最大工作壓力按下式計算: 1pp p P? ? ?? 式中 1p 為液壓缸或液壓馬達最大工作壓力: p 為從液壓泵出口到液壓執(zhí)行元件入口處的總管路損失, P?? 的準確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行,初算時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵巍⒘魉俨淮蟮?,取 P?? = (~ ) Mpa。管路復(fù)雜,進口有調(diào)速閥的,取 P?? = (~ ) Mpa. 1p 是執(zhí)行元件的最高工作壓力,對于本系統(tǒng),最高工作壓力是 ABS 系統(tǒng)的工作壓力, 1p =15Mpa。是泵到執(zhí)行元件之間總的管路損失,由系統(tǒng)圖可見,從泵到液壓缸之間串接有一個單向閥和一個電液比例換向閥,取 P?? =. 故液壓泵的最大工作壓力: ? ?1 5 1 .0 1 6pp Mp a Mp a? ? ? : 查參考文獻公式得: 單個液壓泵和多個液壓執(zhí)行元件的系統(tǒng),液壓泵的流量確定: ? ?m axp L iq K q? ? 式中 pq 為液壓泵的流量; LK 為考慮系統(tǒng)泄漏和溢流閥保持最小流量的系數(shù), 通常取 ~ ? ,取? 。 ? ?maxiq? 為多個執(zhí)行元件同時工作時所需的最大流量, 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書(畢業(yè)論文) 41 根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機剎車系統(tǒng)的工況形式分析, ABS 系統(tǒng)工作時,液壓系統(tǒng)的流量最大: ? ?m a x 8 / m i niqL?? 液壓泵的流量: ? ? m a x 1 . 2 8 / m i n 9 . 6 / m i np L iq K q L L? ? ? ?? 根據(jù)液壓泵的最大工作壓力 PP 選擇液壓泵的類型,根據(jù)液壓泵的流量確定液壓泵的規(guī)格. 在參照產(chǎn)品樣本或技術(shù)手冊選取液壓泵時,泵的額定壓力應(yīng)選得比上述最大工作壓力 p 高 20%~ 60%,以留有壓儲蓄;額定流量則只須選得滿足上述最大流量需要即可,查參考選用 cCB F? ,排量 /ml r ,額定壓力 16Mpa,最高壓力 20MPa,額定 轉(zhuǎn)速 2021r/min,最高轉(zhuǎn)速 2500r/min,最低轉(zhuǎn)速 600r/min,容積效率 ? ≥ 90%,總效率 81%?? ,驅(qū)動功率 ,質(zhì)量 。 電機功率的確定 液壓泵在額定壓力和額定流量下工作時,其驅(qū)動電機的功率一般可以直接從產(chǎn)品樣本或技術(shù)手冊中查到,但其數(shù)值在實際使用中往往偏大.因此,當液壓執(zhí)行元件的工況比較平穩(wěn)時,電機功率可查參考文獻公式: PpWppqP ??? 式中 pp? 為液壓泵的進、出口壓力差,對于開式系統(tǒng)即為液壓泵的最大工作壓力; pq 為液壓泵的實際流量; ?p 為液壓泵的總效率.齒輪泵的總效率為 ~ .此處取 ?p =. 將 CB Fc 型齒輪泵的壓力與流量公式得: 631 6 1 0 1 0 1 0 / 6 0 4 . 10 . 6 5PpW pqP K W??? ? ?? ? ?p 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書(畢業(yè)論文) 42 查資料選用 Y132S4 型電機,額定功率 . 液壓閥的選擇 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實際通過該閥的最大流量,選擇有定型產(chǎn)品的閥件,溢流閥按液壓泵的最大流量選取;選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求.控制閥的流量一般選得比實際通過的流量大一些,必要時也允許有 20%以內(nèi)的短時間過流量.該系統(tǒng)要應(yīng)用集成塊設(shè)計,所以所運用的閥 都采用板式連接,因為只有采用板式連接的閥,才能充分的運用液壓集成塊的各個位置,而且也有利于集成塊上各個管路之間的聯(lián)通,如果換用其他的閥,就會增加管路設(shè)計的難度,同時也增加了管路之間干涉的幾率. 由前面計算結(jié)果可知:系統(tǒng)在各種工況下,
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