【正文】 ? ?maxiq? 為多個執(zhí)行元件同時工作時所需的最大流量， 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 41 根據(jù)風力發(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)品樣本或技術手冊選取液壓泵時，泵的額定壓力應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 轉速 2021r/min，最高轉速 2500r/min，最低轉速 600r/min，容積效率 ? ≥ 90%，總效率 81%?? ，驅動功率 ,質(zhì)量 。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輪超速時，液壓缸中的壓力迅速升高，達到設定值時，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 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。 。 (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，在設計系統(tǒng)、選擇液壓基本回路時，一定要根據(jù)設計要求、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，應考慮減壓回路；在有升降運動部件的液壓系統(tǒng)中，應考慮平衡回路：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的卸荷回路，即構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。 但是液壓裝置要求制造精度高，結構較復雜，造價較高 。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 36 第五章 風力發(fā)電機剎車裝置液壓系統(tǒng)設計 風力發(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，本設計中采用無級變速型調(diào)速 。 風力發(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。此反饋信號與輸入信號相加所得到 的誤差信號驅動放大器的輸出級。輸入信號可以是可變電流或電壓。隨著鐵心離開中心移動，一個二次線圈中的感應電壓提高而另一個則降低。 下面簡單介紹一下位置傳感器與控制放大器 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 33 (1)位置傳感器 通常用于閥芯位置反饋的傳感器為如圖 4． 7 所示的非接觸式 LVDT(線性可 變差動變壓器 )。它使閥芯可以有一個閉環(huán)配置來定位。該力或位 移又作為輸入量加給比例閥，后者產(chǎn)生一個與前者成比例的流量或壓力。 它具有控制原理簡單、控制精度高、抗污染能力強、價格適中的優(yōu)點。 電磁閥的選擇 現(xiàn)在風力發(fā)電機剎車系統(tǒng)中所用的電磁閥為電磁換向閥，這是因為它的控制為開環(huán)控制?；魻栃鐖D 4． 4 所示，在一塊通電的半導體薄片上，加上和片子表面垂直的磁場 B，在薄片的橫向兩側會出現(xiàn)一個電壓，如圖中的 VH，這種現(xiàn)象就是霍爾效應?；魻柶骷曰魻栃獮槠涔ぷ骰A。但霍爾效應速度傳感器不能完全經(jīng)受住 VR 所能經(jīng)受的環(huán)境極值。些現(xiàn)實的好處。不象可變磁阻傳感器 (VR)。另外， VR 傳感器的信號的大小是正比于靶的速度的，這使得設計電路 來適應很低速度的信號變得很困難。當靶的凸出部分離去，磁通量跌落。 在決定用哪種技術的傳感器之前，要了解霍爾效應速度傳感器及 VR 速度傳 感器是如何工作的。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。當一個磁性目標靠近時，磁式傳感器的電流消耗隨之增加。作用距離大于電感傳感器。振蕩器產(chǎn)生一個交變 磁場。風速傳感 器仍舊用風機自身的。正是基于此設想，于是就借鑒汽車工業(yè)中的 ABS 原理，在高速軸與低速軸上各添加一套剎車閘，并加裝轉速傳感器。 改進后工作原理 齒輪箱的損壞是由于經(jīng)常過載與風輪制動時葉片不連貫停頓產(chǎn)生的動態(tài)載 荷使齒輪箱內(nèi)齒與齒來回碰撞，齒牙長期受交變的彎曲應力，造成齒輪箱的損 壞。同時在低速軸與高速 軸上各加裝一套轉速傳感器，來采集低速軸與高速軸上的轉速。我們借鑒它是為了在最短的時間內(nèi)使風機停機及減小對齒輪箱的沖擊 (延長齒輪箱的壽命 )。具體的實現(xiàn)是當車輪將要抱死時降低制動力，而當車輪不會抱死時，又增加制動力，如此反復動作，防止車輪抱死，進而消除制動過程中的側滑、跑偏、喪失轉向能力等非穩(wěn)定狀態(tài)，以獲得良好的制動性能、操縱性能和穩(wěn)定性能。 制動盤工作面的加工精度應達到下述要求：平面度允差為 0． 012mm， 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 27 表面粗糙度為 — m，兩摩擦表面的平行度不應大于 0． 05mm，制動盤的端面圓跳動不應大于 0． 03mm。 故有效半徑為 Re=Mμ /2fFo=2(R23R13)/3(R22R12) 可見，有效半徑 Re即是扇形表面的面積中心至制動盤中心的距離。 的制動力矩 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 26 假定襯塊的摩擦表面全部與制動盤接觸，且各處單位壓力分布均勻，則剎車盤的制動力矩為 M181。 (4)制動盤沿厚度方向變形量比制動輪的徑向變形小得多，易實現(xiàn)間隙小和磨損后的自動補償。 剎車閘的選擇 及計算 由于風力發(fā)電機用制動器安裝在十幾米、幾十米高的塔架上的隨風而動的機艙內(nèi)，維修很困難，應具有質(zhì)量輕、制動力矩大、經(jīng)久耐用、制動可靠等特點。 (2)剎車閘安裝在高速軸上時，需要較小剎車力矩。下面就在風力發(fā)電機不同的剎車閘安裝位置在剎車時的受力進行分析。剎車過程中，如果傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的變形能集中在某一環(huán)節(jié)，則會引起局部應力過大，這對傳動系統(tǒng)的壽命是非常不利的。 本文是在高速軸與低速軸上各加一套剎車閘，在低速軸上添加液壓閘可避免剎車過硬，使風機的制動過程趨于勻減速運動，減小齒輪箱受到的沖擊，減少閘墊得更換，降低維護費用。但這樣就需要較大的剎車力矩，較大的剎車力矩又需要剎車閘的 尺寸大。動態(tài)載荷使齒輪箱內(nèi)齒與齒來回碰撞，從而使齒牙長期受彎曲應力， 造成齒輪箱的損壞。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 22 ABS 在剎車系統(tǒng)中的應用 前面介紹過風力發(fā)電機剎車系統(tǒng)主要有空氣 動力剎車與機械剎車組成，機械 剎車主要安裝在高速軸或低速軸上，一般在高速軸上。 四傳感器二通道式 采用兩個傳感器分別控制汽車兩前輪，根據(jù)后輪的兩個傳感器信號計算出基 準速度，利用對角前輪的制動液壓力控制后輪。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 21 (4)增壓過程 電磁閥斷電后，主缸和輪缸再次相遇，主 缸端的高壓制動液 (包括液壓泵輸出的制動 液 )再次進入輪缸，增加了制動壓力，增壓和減壓速度可以通過電磁 閥的進出油 口來 控制。與此同時驅動電動機啟動，帶動液 壓泵工作，把流回液壓油箱的制動液加壓后輸送到主缸，為下一個制動周期作好 準備，這種液壓泵叫再循環(huán)泵。直接控制制動壓力的形式稱為循環(huán)式，間接控制制動壓力的形式稱為可變?nèi)莘e式。當這些 部件發(fā)生異常時，由指示燈或蜂鳴器給駕駛員報警，使整個系統(tǒng)停止工作，恢 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 20 復到常規(guī)制動方式。輪速傳感器由傳 感頭和齒圈等組成。當車輪要抱死時降低制動力，而當車輪不會抱死時，又增加制動力，如此反復動作，防止車輪抱死，進而消除制動過程中的側滑、跑偏、喪失轉向能力等非穩(wěn)定狀態(tài)，以獲得良好的制動性能、操縱性能和穩(wěn)定性能。 (3)槳葉的氣動數(shù)據(jù)，如升力系數(shù)與阻力系數(shù)，也是誤差的來源之一。 (3)當時間延遲大于一定值時，若沒有增加其它保護措施，則僅剎車機構不能使機組停下來，轉速將一直增加下去直至飛車損壞。 開始時此力矩為最大，然后隨作用時間而線性的減少，當時間為 90s 時，變?yōu)槌?shù)，且為最大值的一半。 2 3 2 2 m11( , ) 1 .2 5 3 .1 4 0 .5 9 3 3 3 3 0 9 9 622ATT C V R KN? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 3. 2 k g / m?式 中 ： 空 氣 密 度 （ 15 ） ( , ) (0 . 5 9 3 )TC ?? ： 轉 矩 系 數(shù) : m /sV 風 速 （ 33 ） :mR 槳 葉 半 徑 （ 30 ） 0 1()n iTiiC a a?????? RV??? 式中： 0 1 na ,a,...,a 為多項式系數(shù)。 (4)剎車機 構一旦動作，剎車扭矩就發(fā)生作用。 數(shù)學模型 根據(jù)大部分風力發(fā)電機組的實際情況，假設如下： (1)發(fā)電機解列前，風力發(fā)電機已對準風向且正向電網(wǎng)輸電?？墒刮覀兙_的計算風輪負荷的大小，以 及剎車系統(tǒng)動作的速率對轉子速 度的影響。 (3)葉尖擾流器不收回。 發(fā)電機已聯(lián)網(wǎng)，制動程序是： (1)通過電磁閥釋放葉尖 (2)當發(fā)電機轉速 (無論大還是小 )降低到同步轉速時，發(fā)電機主接觸器動作，發(fā)電機與電網(wǎng)脫網(wǎng)。 (2)風輪轉速低子設定值時，第 一步剎車投入。 制動系統(tǒng)是風力發(fā)電機組安全保障的重要環(huán)節(jié)，一般是按失效保護的原則設 計，即失電時或液壓系統(tǒng)失效時處于制動狀態(tài)。但也存在一定的缺點：制動載荷大，對齒輪箱的沖擊大，安全性較差。 隨著風力發(fā)電機組容量的增大，主軸上的轉矩成倍增大，如果把機械剎車作 為主剎車系統(tǒng)，那么剎車盤的直徑就很大，使整個機組的結構變大，同時當液壓 系統(tǒng)的壓力增大時，整個液壓系統(tǒng)的密封性能要求就高，漏油的可能性也就增 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 14 大了。壓力開關 9— 3與 9— 4用 來 指示制動器的工作狀態(tài)。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 緊密結合。 現(xiàn)在就圖 3． 1 介紹一下風機的剎車系統(tǒng)，圖左側是空氣動力剎車壓力保持回路，壓力油經(jīng)液壓泵 濾濁器 4 進入系統(tǒng)。這兩個回路的工作任務是使風力發(fā)電機組運行時制動機構始終保持壓力。液壓系統(tǒng)提供的液壓油通過旋轉接頭進入安裝在槳葉根部的液壓缸，壓縮葉尖擾流器機構中的彈簧，使葉尖擾流器與槳葉主體聯(lián)為一體；當風力發(fā)電機需要停機時，液壓系統(tǒng)釋放液壓油，葉尖擾流器在離心力作用下，按設計的軌跡轉過 90 度，成為阻尼板，在空氣阻力下起制動作用。同時根據(jù)不同的工作要求，剎車裝置分別處在開與關的狀態(tài)。當風速不在這個范圍時，風力發(fā)電機就處于剎車停機狀態(tài)。 變槳距風力發(fā)電機組啟動時可對轉速進行控制，并網(wǎng)后可對功率進行控制，使風力機的啟動性能和功率輸出特性都有顯著的改善。同時，自然風速的大小和方向是隨機變化的，風力發(fā)電機組切入和切出電網(wǎng)、 輸入功率的限制、風輪的主動對風以及對風過程中的故障檢測和保護必須自動控制。 變槳距調(diào)節(jié)是沿槳葉的縱軸旋轉葉片，控制風輪的能量吸收，保持一定的 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 10 輸出功率。其尖部安裝有葉尖擾流器，在需要制動時打開。 在大型風力發(fā)電機中，發(fā)電機的極數(shù)愈多，增速箱的傳動比就可以越小，但極數(shù)愈多，發(fā)電機的效率也就越低。 ? ?2 2 21 2 11429F s V V sV??? ? ? 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 9 2 . 齒輪箱系統(tǒng) 槳葉的轉速達不到發(fā)電機所需的同步轉速，這就需要增速箱。風力發(fā)電機所用的發(fā)電機一般采用異步發(fā)電機，對 于定槳距風力發(fā)電機組，一般還采用單繞組雙速異步發(fā)電機，這一方案不僅解決了低功率時發(fā)電機的效率問題，而且還改善了低風速時的葉尖速比。 設風輪前方的風速為 1V ， V為實際通過風輪的風速， 2V 為葉片掃掠后的風速，通過風輪葉片前的風速面積為 1S ，葉片掃掠后的風速面積為 2S 。在輪轂附近也存在同樣的情況，每個葉片都對輪轂渦流產(chǎn)生一定的作用