機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組剎車(chē)及偏航系統(tǒng)設(shè)計(jì)【全套圖紙】

1、第一章 緒論1.1引言風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。其蘊(yùn)量巨大，全球的風(fēng)能約為2.74109mw，其中可利用的風(fēng)能為2107mw，比地球上可開(kāi)發(fā)利用的水能總量還要大10倍。 由于風(fēng)能是一種不消耗礦物燃料的可再能源。風(fēng)電的使用，相當(dāng)于節(jié)省相同數(shù)量電能所需的礦物燃料。其對(duì)環(huán)境的明顯正面影響為：(1)減少向大氣排放粉塵，co2、nox、sox。我們以煤電為例，根據(jù)我國(guó)當(dāng)前最普遍使用的30萬(wàn)千瓦蒸汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)狀。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0.5噸；co2約10噸；nox約0.05噸；sox約0.08t。到2015年若風(fēng)電的發(fā)電量占全國(guó)所需電量的5

2、，即約4000億kwh，風(fēng)電的裝機(jī)容量約為1.5億千瓦(風(fēng)電的容量系數(shù)小，相當(dāng)于煤電的裝機(jī)容量0.7億千瓦)，則每年可節(jié)省約1.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可減少向大氣排放粉塵約2000萬(wàn)噸；co2約4億噸；nox約200萬(wàn)噸；sox約320萬(wàn)噸。(2)減少因開(kāi)發(fā)一次能源如煤、石油、天然氣，所造成的環(huán)崐問(wèn)題。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。而海上油田的開(kāi)采往往給海洋生態(tài)帶來(lái)不可恢復(fù)的破壞。 (3)與同樣是可再生能源的水電相比較，風(fēng)電沒(méi)有水電所存在的問(wèn)題。 (4)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)比燃煤電廠可節(jié)省大量淡水資源，減少水環(huán)境污染。特別是對(duì)缺少淡水資源的沿海及干旱地區(qū)更重要。 (5)旅

3、游區(qū)風(fēng)力機(jī)群也是一道風(fēng)景線，可在一定程度上反映經(jīng)濟(jì)、文化、環(huán)境相融洽的程度，為我國(guó)旅游業(yè)添加新活力。 (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)。 (7)促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電及相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈條發(fā)展，如：風(fēng)電設(shè)備制造、運(yùn)輸安裝等。1.2風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1世界風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀在過(guò)去的5年間，風(fēng)電發(fā)展不斷超越其預(yù)期的發(fā)展速度，而且一直保持著世界增長(zhǎng)最快能源的地位。2005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27.3%，新增裝機(jī)容量年平均增長(zhǎng)率為36.1。根據(jù)丹麥btm咨詢公司報(bào)告，2009年全球有超過(guò)3810.3萬(wàn)kw的新增裝機(jī)容量并入電網(wǎng)，營(yíng)業(yè)總額達(dá)到5

4、00億歐元。截至2009年底，全世界風(fēng)電累積裝機(jī)總?cè)萘考s為1.6億kw，同比上年增長(zhǎng)31%.目前，風(fēng)電的年發(fā)電量約3400億kwh，風(fēng)力發(fā)電量已經(jīng)占到世界總發(fā)電量的2% 以上。在累計(jì)裝機(jī)容量上，歐洲仍然是風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，截至2009年底，其累積裝機(jī)總?cè)萘繛?655.3萬(wàn)kw，占全世界風(fēng)電總裝機(jī)的 47.9%，提前超額完成了到2010年風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到4000萬(wàn)kw的目標(biāo)。但是，在2009年新增裝機(jī)容量方面，歐洲只占28.2%，北美洲達(dá)到 39.3%，亞洲達(dá)到30%0，歐洲已經(jīng)失去其領(lǐng)先的地位了，中國(guó)和美國(guó)成了推動(dòng)全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的火車(chē)頭。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

5、到歐洲總量的65。近年來(lái)，在歐洲大力發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的國(guó)家還有法國(guó)、英國(guó)、葡萄牙、丹麥、荷蘭、奧地利、瑞典、愛(ài)爾蘭。歐洲之外，發(fā)展風(fēng)電的主要國(guó)家有美國(guó)、中國(guó)、印度、加拿大和日本。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。風(fēng)電在未來(lái)20年內(nèi)將是世界上發(fā)展最快的能源。根據(jù)丹麥risy國(guó)家研究實(shí)驗(yàn)室對(duì)安裝在丹麥的風(fēng)電機(jī)組所進(jìn)行的評(píng)估，從1981-2002年間，風(fēng)電成本由15.8歐分kwh下降到4.04歐分kwh，預(yù)計(jì)2010年度電成本下降至3歐分kwh, 2020年降低至2.34歐分kwh。海上風(fēng)力資源條件優(yōu)于陸地，陸地適于安裝風(fēng)電機(jī)組的場(chǎng)址有限，以及在陸地安裝風(fēng)電機(jī)組對(duì)景觀造成影響，產(chǎn)生

6、的噪音可能影響周?chē)木用?。將風(fēng)電場(chǎng)從陸地向近海發(fā)展在歐洲已經(jīng)成為一種新的趨勢(shì)。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）。目前近海風(fēng)電場(chǎng)的開(kāi)發(fā)主要在歐洲的丹麥、英國(guó)、荷蘭、瑞典、德國(guó)等國(guó)家。到2009年底，已有834臺(tái)共211萬(wàn)kw的風(fēng)電機(jī)組在海上風(fēng)電場(chǎng)投入運(yùn)行，約占全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量的1.3%. 2009年新增海上風(fēng)電場(chǎng)9個(gè)，新增海上裝機(jī)容量68.9萬(wàn)kw，新增海上風(fēng)電機(jī)組224臺(tái)，最小單機(jī)功率為2mw，最大裝機(jī)功率5mw。其中：英國(guó)新建 3個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)（30.6萬(wàn)kw)、丹麥一個(gè)(20.7萬(wàn)kw)德國(guó)一個(gè)(6萬(wàn)kw)。

7、這些海上風(fēng)電場(chǎng)60都在淺海區(qū)。近海風(fēng)電場(chǎng)市場(chǎng)廣闊，成為歐洲發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的新動(dòng)力。預(yù)計(jì)在2010年以后，英國(guó)、丹麥、瑞典和德國(guó)將把風(fēng)力發(fā)電發(fā)展重點(diǎn)移師海上。歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)歐洲近海風(fēng)電裝機(jī)容2010年達(dá)到1000萬(wàn)kw,2020年可達(dá)到7000萬(wàn)kw。丹麥btm咨詢公司預(yù)測(cè)：到2015 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。 當(dāng)前國(guó)外風(fēng)電市場(chǎng)上的主力機(jī)型是1.3mw, 2009年全世界新裝機(jī)組的單機(jī)平均功率為1.6兆瓦。2009年全世界兆瓦級(jí)的風(fēng)電機(jī)組當(dāng)年裝機(jī)容量占到了總裝機(jī)容量的91.4%，單機(jī)容量逐步增大已成為國(guó)際風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著海上風(fēng)電的迅速發(fā)

8、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。美國(guó)7mw風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)研制成功，正在研制10mw機(jī)組；英國(guó)10mw機(jī)組也正在進(jìn)行設(shè)計(jì)，挪威正在研制 14mw的機(jī)組，歐盟正在考慮研制20mw的風(fēng)電機(jī)組，全球各主要風(fēng)電機(jī)組制造廠家都在為未來(lái)更大規(guī)模的海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)做前期開(kāi)發(fā)。1.2.2中國(guó)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀自1986年建設(shè)山東榮成第一個(gè)示范風(fēng)電場(chǎng)至今，經(jīng)過(guò)近23年的努力，風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大。在中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)發(fā)布的2010年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)報(bào)告中顯示，2010年中國(guó)新增安裝風(fēng)電機(jī)組12904臺(tái)，裝機(jī)容量18927 .99兆瓦，年同比增長(zhǎng)37 .1%，已超過(guò)美國(guó)排名全球第一。累

9、計(jì)安裝風(fēng)電機(jī)組34485臺(tái)，裝機(jī)容量44733.29兆瓦，年同比增長(zhǎng)73.3%。同期，累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)2580.5萬(wàn)千瓦，全球排名升至第二位。 1月27日由中國(guó)工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會(huì)公布的2010中國(guó)節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告顯示，2010年，中國(guó)風(fēng)力發(fā)電新開(kāi)工重大施工項(xiàng)目378個(gè)，項(xiàng)目總投資額高達(dá)近3000億元。而與快速發(fā)展的光伏產(chǎn)品市場(chǎng)形成鮮明對(duì)比的是，中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)品的市場(chǎng)應(yīng)用還很少，國(guó)內(nèi)仍處于“有產(chǎn)業(yè)、無(wú)市場(chǎng)”的局面。報(bào)告顯示，中國(guó)風(fēng)能資源可開(kāi)發(fā)量約為7-12億千瓦；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。1.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)的發(fā)展 1.3.1概述 在目前技術(shù)條件下風(fēng)電

10、與火電、水電相比從造價(jià)、電能質(zhì)量、設(shè)備制造和控制技術(shù)等領(lǐng)域存在劣勢(shì),我國(guó)風(fēng)電領(lǐng)域的理論和應(yīng)用研究與發(fā)達(dá)國(guó)家存在很大差距。國(guó)內(nèi)對(duì)風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的研究十分薄弱,風(fēng)電機(jī)組的大型化、變槳距控制、變速恒頻等先進(jìn)風(fēng)電技術(shù)還遠(yuǎn)未解決,致使我國(guó)大型風(fēng)力機(jī)幾乎全部為進(jìn)口產(chǎn)品。因此,深入研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)于持久開(kāi)發(fā)風(fēng)能和實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化具有重要理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是涉及空氣動(dòng)力學(xué)、自動(dòng)控制、機(jī)械傳動(dòng)、電機(jī)學(xué)等多學(xué)科的綜合性高技術(shù)系統(tǒng)工程。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。為攻克這些難點(diǎn),國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)是系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和先進(jìn)控制策略。由于所受

11、工況瞬態(tài)多變且工作環(huán)境惡劣,所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是一個(gè)復(fù)雜、多變量、非線性的不確定系統(tǒng)。1.3.2 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)到無(wú)人值守及遠(yuǎn)程監(jiān)控。剎車(chē)系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)上一個(gè)很重要的系統(tǒng)，所以剎車(chē)系統(tǒng)需要具有很高的安全性和可靠性。因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電存在風(fēng)速不穩(wěn)、風(fēng)機(jī)故障及電網(wǎng)異常等一系列問(wèn)題，在這一過(guò)程中就需要?jiǎng)x車(chē)系統(tǒng)發(fā)揮其重要作用。根據(jù)不同的工作要求，剎車(chē)裝置分別處于開(kāi)與關(guān)的狀態(tài)。當(dāng)前的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)多采用盤(pán)式液壓驅(qū)動(dòng)式機(jī)械剎車(chē)，且采用兩級(jí)剎車(chē)系統(tǒng)，剎車(chē)盤(pán)安裝在高速軸上。1.4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)

12、研究很少。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，機(jī)械部分又是風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作的主體。所以對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究不能只是局限于電氣部分，應(yīng)該對(duì)機(jī)械部分也進(jìn)行相應(yīng)的研究。這樣才能使風(fēng)力發(fā)電技術(shù)均衡的發(fā)展。由于風(fēng)速的不定性而引起風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)常性的剎車(chē)，因此本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的剎車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行了一定的研究。針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，由于風(fēng)速不穩(wěn)、風(fēng)機(jī)故障及電網(wǎng)異常等問(wèn)題需要?jiǎng)x車(chē)系統(tǒng)。剎車(chē)時(shí)齒輪箱經(jīng)常受到較大的沖擊而引起破壞，縮短了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用周期。針對(duì)這一問(wèn)題，提出把汽車(chē)中運(yùn)用較成熟的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（abs）應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電機(jī)剎車(chē)系統(tǒng)的設(shè)想。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

13、初步探討。 (2)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)剎車(chē)時(shí)的受力進(jìn)行了分析。 (3)簡(jiǎn)要介紹了汽車(chē)的abs系統(tǒng)，提出了將其應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)剎車(chē)系統(tǒng)的設(shè)想，并對(duì)abs應(yīng)用于剎車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。 (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。并根據(jù)其要求給出了傳感器、電磁閥等部件的選擇。對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)剎車(chē)裝置的液壓系統(tǒng)就行了設(shè)計(jì)分析，對(duì)主要液壓元件就行了設(shè)計(jì)、選型。設(shè)計(jì)了剎車(chē)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)圖，并對(duì)控制過(guò)程進(jìn)行了復(fù)分析。第二章 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介2.1基本理論2.1.1葛勞渥(g1auert)理論對(duì)于有限長(zhǎng)的葉片，風(fēng)輪葉片下游存在著尾跡渦，它形成兩個(gè)主要的渦區(qū)：一個(gè)在輪轂附近，一個(gè)在葉尖。當(dāng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，

14、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。在輪轂附近也存在同樣的情況，每個(gè)葉片都對(duì)輪轂渦流產(chǎn)生一定的作用。此外，為了確定速度場(chǎng)，可將個(gè)葉片的作用用以邊界渦代替。2.1.2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?？諝饬魇沁B續(xù)的，不可壓縮的，葉片掃掠面上的氣流是均勻的，氣流速度的方向不論在葉片前或流經(jīng)葉片后都是垂直葉片掃掠面的。 設(shè)風(fēng)輪前方的風(fēng)速為，v為實(shí)際通過(guò)風(fēng)輪的風(fēng)速， 為葉片掃掠后的風(fēng)速，通過(guò)風(fēng)輪葉片前的風(fēng)速面積為，葉片掃掠后的風(fēng)速面積為。風(fēng)吹到葉片上所作的功是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為葉片轉(zhuǎn)

15、動(dòng)的機(jī)械能，則必須如 圖2.1貝茨理論計(jì)算簡(jiǎn)圖于是，風(fēng)作用在葉片上的力由歐拉定理求得 式中為空氣密度風(fēng)輪接受的功率為 風(fēng)經(jīng)過(guò)葉片的動(dòng)能變化 因此，風(fēng)作用在風(fēng)輪葉片上的力f和風(fēng)輪輸出功率n分別為 風(fēng)速是給定的，n的大小取決于，n是的函數(shù)，對(duì)n微分求最大值，得 令其等于0，解方程得 令 為，有=0.593說(shuō)明風(fēng)吹在葉片上，葉片上所獲得的最大功率為風(fēng)吹過(guò)掃掠面積的風(fēng)能的593。貝茨理論說(shuō)明，理想風(fēng)能對(duì)風(fēng)輪葉片做功的最高效率為59 3，其損失的功率為留在尾流中的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能。 如果定義軸向誘導(dǎo)因子，則 風(fēng)能利用系數(shù) 當(dāng)=0.593時(shí)，誘導(dǎo)因子 ，實(shí)際功率其中輸出功率2.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)各組成部分簡(jiǎn)介2.2.1

16、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。風(fēng)力發(fā)電機(jī)所用的發(fā)電機(jī)一般采用異步發(fā)電機(jī)，對(duì)于定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，一般還采用單繞組雙速異步發(fā)電機(jī)，這一方案不僅解決了低功率時(shí)發(fā)電機(jī)的效率問(wèn)題，而且還改善了低風(fēng)速時(shí)的葉尖速比。由于繞線式異步發(fā)電機(jī)有滑環(huán)電刷，這種摩擦接觸式結(jié)構(gòu)在風(fēng)力發(fā)電惡劣的運(yùn)行環(huán)境中較易出現(xiàn)故障。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。但是在目前，這種電機(jī)在設(shè)計(jì)和制造上仍然存在一些難題。2 .2.2齒輪箱系統(tǒng)槳葉的轉(zhuǎn)速達(dá)不到發(fā)電機(jī)所需的同步轉(zhuǎn)速，這就需要增速箱。增速箱的低速軸接槳葉，高速軸聯(lián)接發(fā)電機(jī)。增速箱

17、的特點(diǎn)是：1)高速線采用行星架浮動(dòng)，低速級(jí)采用太陽(yáng)輪浮動(dòng)，這樣使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化而緊湊，同時(shí)均載效果好。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。在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，發(fā)電機(jī)的極數(shù)愈多，增速箱的傳動(dòng)比就可以越小，但極數(shù)愈多，發(fā)電機(jī)的效率也就越低。國(guó)外一般采用24極的發(fā)電機(jī)。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。2 .2 .3槳葉系統(tǒng)現(xiàn)代風(fēng)機(jī)的槳葉系統(tǒng)主要有兩種：1) 定槳距系統(tǒng)就是根據(jù)計(jì)算所得的實(shí)際安裝角將其固定到輪轂上，不能變動(dòng)葉片安裝角。其尖部安裝有葉尖擾流器，在需要制動(dòng)時(shí)打開(kāi)

18、。由于葉尖部分處于距離軸的最遠(yuǎn)點(diǎn)，整個(gè)葉片作為一個(gè)長(zhǎng)的杠桿，擾流器產(chǎn)生的氣動(dòng)阻力相當(dāng)高，足以使風(fēng)力機(jī)在幾乎沒(méi)有任何磨損的情況下迅速減速，這一過(guò)程即是槳葉空氣動(dòng)力剎車(chē)。2) 變槳距系統(tǒng)就是葉片用可轉(zhuǎn)動(dòng)的軸安裝在輪轂上，輪轂上安裝的幾個(gè)葉片可同步轉(zhuǎn)動(dòng)以改變?nèi)~片的安裝角，即同步改變?nèi)~片的迎角以滿足不同的風(fēng)速條件下風(fēng)力發(fā)電機(jī)得到最大功率。 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v66-1.65mw、v80-2mw，enercon的e-66-1.8mw、e-58-1mw， ge的1.5mw、2.5mw、3.6mw機(jī)組，repower的md77-1.6 mw、mm82 -2mw，

19、nordex的s77/1.5mw等都采用變槳距系統(tǒng)。變槳距調(diào)節(jié)是沿槳葉的縱軸旋轉(zhuǎn)葉片，控制風(fēng)輪的能量吸收，保持一定的輸出功率。變槳距控制的優(yōu)點(diǎn)是能夠確保高風(fēng)速段的額定功率，額定功率點(diǎn)以上輸出平穩(wěn)、在額定點(diǎn)具有較高的風(fēng)能利用系數(shù)、提高風(fēng)力機(jī)組起動(dòng)性能與制動(dòng)性能、提高風(fēng)機(jī)的整體柔性度、減小整機(jī)和槳葉的受力狀況。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。 圖2.2 變槳距和定槳距風(fēng)力機(jī)的功率曲線2.2.4控制系統(tǒng)風(fēng)力資源豐富的地區(qū)一般是海島或邊遠(yuǎn)地區(qū)甚至是海上，環(huán)境比較惡劣，分散式分布的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常要求能夠無(wú)人值守運(yùn)行和遠(yuǎn)程監(jiān)控。同時(shí)，自然風(fēng)速的大小和方向是隨機(jī)變化的，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組切入和切

20、出電網(wǎng)、輸入功率的限制、風(fēng)輪的主動(dòng)對(duì)風(fēng)以及對(duì)風(fēng)過(guò)程中的故障檢測(cè)和保護(hù)必須自動(dòng)控制。這就對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)提出了較高的要求。與一般工業(yè)控制過(guò)程不同，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)是綜合性控制系統(tǒng)。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。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)時(shí)可對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，并網(wǎng)后可對(duì)功率進(jìn)行控制，使風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)性能和功率輸出特性都有顯著的改善。此時(shí)的液壓系統(tǒng)不再是簡(jiǎn)單的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它自身已組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，采用了電液比例閥或電液伺服閥，使控制系統(tǒng)的水平提高到一個(gè)新的階段。第三章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的剎車(chē)系統(tǒng)3.1引言前面提到過(guò)

21、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作環(huán)境比較惡劣。不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)風(fēng)速有一定的范圍要求。當(dāng)風(fēng)速不在這個(gè)范圍時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)就處于剎車(chē)停機(jī)狀態(tài)。如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)速高于設(shè)計(jì)范圍，機(jī)組應(yīng)立即發(fā)出剎車(chē)指令，防止風(fēng)輪失速引起風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的破壞。此外，當(dāng)風(fēng)速低于實(shí)際范圍時(shí)。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。同時(shí)根據(jù)不同的工作要求，剎車(chē)裝置分別處在開(kāi)與關(guān)的狀態(tài)。3.2剎車(chē)裝置簡(jiǎn)介風(fēng)力發(fā)電機(jī)中有兩種剎車(chē)裝置：空氣動(dòng)力剎車(chē)與機(jī)械剎車(chē)。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。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，葉尖擾流器作為槳葉的一部分起吸收風(fēng)能的作

22、用，保持這種狀態(tài)的動(dòng)力是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)提供的液壓油通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入安裝在槳葉根部的液壓缸，壓縮葉尖擾流器機(jī)構(gòu)中的彈簧，使葉尖擾流器與槳葉主體聯(lián)為一體；當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要停機(jī)時(shí)，液壓系統(tǒng)釋放液壓油，葉尖擾流器在離心力作用下，按設(shè)計(jì)的軌跡轉(zhuǎn)過(guò)90度，成為阻尼板，在空氣阻力下起制動(dòng)作用。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣動(dòng)力剎車(chē)是通過(guò)槳葉迎角的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。制動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是液壓系統(tǒng)，主要用來(lái)執(zhí)行風(fēng)力機(jī)的開(kāi)關(guān)機(jī)指令。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)。這兩個(gè)回路的工作任務(wù)是使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)制動(dòng)機(jī)

23、構(gòu)始終保持壓力。當(dāng)需要停機(jī)或制動(dòng)時(shí)，兩回路中的常開(kāi)電磁閥先后失電，葉尖擾流器一路壓力油被卸回油箱(對(duì)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)是指槳葉的迎角發(fā)生變化)，實(shí)現(xiàn)空氣動(dòng)力剎車(chē)動(dòng)作。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)。在兩個(gè)回路中各裝有兩個(gè)壓力傳感器，以指示系統(tǒng)壓力，控制液壓泵站補(bǔ)油和確定剎車(chē)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)?，F(xiàn)在就圖31介紹一下風(fēng)機(jī)的剎車(chē)系統(tǒng)，圖左側(cè)是空氣動(dòng)力剎車(chē)壓力保持回路，壓力油經(jīng)液壓泵2、濾濁器4進(jìn)入系統(tǒng)。溢流閥6用來(lái)限制系統(tǒng)最高壓力。開(kāi)機(jī)時(shí)電磁閥12一1接通，壓力油經(jīng)單向閥72進(jìn)入蓄能器82，并通過(guò)單向閥7一3和旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入空氣動(dòng)力剎車(chē)液壓缸。壓力開(kāi)關(guān)9一2由蓄能器的壓力控制，蓄

24、能器壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電磁閥121關(guān)閉。運(yùn)行時(shí)，回路壓力主要由蓄能器保持，通過(guò)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。圖右面是兩個(gè)獨(dú)立的高速軸制動(dòng)器回路，通過(guò)電磁閥13一l與132分別控制風(fēng)力發(fā)電裝置剎車(chē)系統(tǒng)及偏航系統(tǒng)智能控制研究制動(dòng)器中液壓油的進(jìn)出，從而控制制動(dòng)器動(dòng)作。工作壓力由蓄能器81保持。壓力開(kāi)關(guān)9根據(jù)蓄能器的壓力控制液壓泵電機(jī)的停起。壓力開(kāi)關(guān)93與94用來(lái)指示制動(dòng)器的工作狀態(tài)。1.油箱2.液壓泵3.電動(dòng)機(jī)4.濾油器5.油位指示器6.溢流閥7.單向閥8.蓄能器9.壓力開(kāi)關(guān)10.節(jié)流閥11.壓力表12.電磁閥13.電磁閥14.突開(kāi)閥圖31剎車(chē)裝置液壓系統(tǒng)電磁閥l

25、22為停機(jī)閥，用來(lái)釋放氣動(dòng)剎車(chē)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(kāi)閥14，用于超速保護(hù)。所謂超速保護(hù)是指當(dāng)風(fēng)輪超速時(shí)，液壓缸中的壓力迅速升高，達(dá)到設(shè)定值時(shí)，突開(kāi)閥被打開(kāi)，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(jī)組在控制系統(tǒng)或監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或電磁閥失效的情況下得以安全停機(jī)。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。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量的增大，主軸上的轉(zhuǎn)矩成倍增大，如果把機(jī)械剎車(chē)作為主剎車(chē)系統(tǒng)，那么剎車(chē)盤(pán)的直徑就很大，使整個(gè)機(jī)組的結(jié)構(gòu)變大，同時(shí)當(dāng)液壓系統(tǒng)的壓力增大時(shí)，整個(gè)液壓系統(tǒng)的密封性能要求就高，漏油的可能性也就增大了。因此

26、，機(jī)械剎車(chē)主要作為輔助剎車(chē)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)大多為盤(pán)式剎車(chē)系統(tǒng)。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)。設(shè)置在高速軸上有以下優(yōu)點(diǎn)：剎車(chē)力矩小，剎車(chē)力矩的變化與齒輪箱有關(guān)系：齒輪箱可帶集成的風(fēng)輪支撐。但也存在一定的缺點(diǎn)：制動(dòng)載荷大，對(duì)齒輪箱的沖擊大，安全性較差。設(shè)置在低速軸上的優(yōu)點(diǎn)是：制動(dòng)力矩大，剎車(chē)可靠，剎車(chē)時(shí)產(chǎn)生的制動(dòng)載荷不會(huì)作用在齒輪箱上。其缺點(diǎn)是：所需剎車(chē)力矩大，要求閘體的支撐材料好?，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。制動(dòng)系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全保障的重要環(huán)節(jié)，一般是按失效保護(hù)的原則設(shè)計(jì)，即失電時(shí)或液壓系統(tǒng)失效時(shí)處于制動(dòng)狀態(tài)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)均有液壓系統(tǒng)的壓力保持其

27、處于非制動(dòng)狀態(tài)。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)(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。(3)液壓系統(tǒng)保持工作壓力(4)調(diào)向系統(tǒng)停止工作4緊急停機(jī)狀態(tài)(1)機(jī)械剎車(chē)與氣動(dòng)剎車(chē)同時(shí)投入(2)緊急電路(安全鏈)開(kāi)啟(3)計(jì)算機(jī)所有輸

28、出信號(hào)無(wú)效(4)計(jì)算機(jī)仍在運(yùn)行和測(cè)量所有輸入信號(hào)風(fēng)機(jī)制動(dòng)過(guò)程有三種情況：1正常停機(jī)發(fā)電機(jī)沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)，制動(dòng)程序是：(1)通過(guò)電磁閥釋放葉尖擾流器。(2)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低子設(shè)定值時(shí)，第一步剎車(chē)投入。(3)如果葉尖擾流器釋放后轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，則第二步剎車(chē)投入。(4)下一次使用剎車(chē)系統(tǒng)時(shí)，第二個(gè)投入的剎車(chē)先投入。(5)停機(jī)后葉尖擾流器收回。發(fā)電機(jī)已聯(lián)網(wǎng)，制動(dòng)程序是：(1)通過(guò)電磁閥釋放葉尖(2)當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速(無(wú)論大還是小)降低到同步轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)主接觸器動(dòng)作，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)脫網(wǎng)。(3)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值時(shí)，第一步剎車(chē)投入(4)如果葉尖擾流器釋放后轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，則第一部剎車(chē)投入(5)下一次使用剎車(chē)系統(tǒng)時(shí)，第二部投入

29、剎車(chē)先投入(6)停機(jī)后葉尖擾流器收回從發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)剎車(chē)時(shí)，葉尖擾流器釋放2s后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超速5，或15s后風(fēng)輪轉(zhuǎn)速仍未降到20rmin為不正常情況，此時(shí)應(yīng)當(dāng)執(zhí)行安全停機(jī)。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。(2)當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速降到同步轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)主接觸器跳開(kāi)，第二步剎車(chē)被投入。(3)葉尖擾流器不收回。3緊急停車(chē)(1)所有繼電器、接觸器失電。(2)葉尖擾流器及兩步剎車(chē)同時(shí)投入，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)脫網(wǎng)。3.3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。可使我們精確的計(jì)算風(fēng)輪負(fù)荷的大小，以及剎車(chē)系統(tǒng)動(dòng)作的速率對(duì)轉(zhuǎn)子速度的影響。顯然，剎車(chē)系統(tǒng)動(dòng)作

30、速率越大，則轉(zhuǎn)子超速量越大。但若動(dòng)作速率過(guò)大，風(fēng)輪槳葉將承受更大的載荷。通過(guò)分析可建立剎車(chē)機(jī)構(gòu)的最佳速率。3.3.1數(shù)學(xué)模型根據(jù)大部分風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)際情況，假設(shè)如下：(1)發(fā)電機(jī)解列前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)已對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向且正向電網(wǎng)輸電。(2) 時(shí)間上的os，定義為電機(jī)從電網(wǎng)解列的瞬間，因此在這以前用來(lái)產(chǎn)生電能的凈轉(zhuǎn)子力矩此后使轉(zhuǎn)子加速。(3)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延遲后，剎車(chē)機(jī)構(gòu)以一定的速度動(dòng)作。對(duì)不同的機(jī)組而言，動(dòng)作的方式及速率是不同的。(4)剎車(chē)機(jī)構(gòu)一旦動(dòng)作，剎車(chē)扭矩就發(fā)生作用。風(fēng)輪和傳動(dòng)裝置是一個(gè)慣性為j的大飛輪。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)

31、自剎車(chē)機(jī)構(gòu)的剎車(chē)力矩?fù)?jù)此本文建立其運(yùn)動(dòng)方程為： 其中: 1.氣動(dòng)力矩計(jì)算氣動(dòng)力矩時(shí)，要用到風(fēng)速。風(fēng)速可以是定常的，也可以是時(shí)變的。 式中：為多項(xiàng)式系數(shù)。通常是由風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得到轉(zhuǎn)矩曲線的某些具肯代表性的點(diǎn)，用matlab最小二乘曲線擬合程序?qū)ζ溥M(jìn)行擬合，得到式(34)。2.摩擦力矩傳遞裝置的摩擦力矩為 式中：,是常數(shù)3.剎車(chē)力矩剎車(chē)機(jī)構(gòu)最終作用在主動(dòng)軸上。假定剎車(chē)力矩是剎車(chē)機(jī)構(gòu)作用時(shí)間的函數(shù)。開(kāi)始時(shí)此力矩為最大，然后隨作用時(shí)間而線性的減少，當(dāng)時(shí)間為90s時(shí)，變?yōu)槌?shù)，且為最大值的一半。這樣假設(shè)是考慮到剎車(chē)作用后的溫度效應(yīng)。用來(lái)計(jì)算該力矩的是一個(gè)分段函數(shù)： 3.3 .2模型分析從上述結(jié)果可以得出以下

32、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)。(2)若通過(guò)剎車(chē)機(jī)構(gòu)能使機(jī)組停住，則剎車(chē)機(jī)構(gòu)投入前的瞬時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速最大。(3)當(dāng)時(shí)間延遲大于一定值時(shí)，若沒(méi)有增加其它保護(hù)措施，則僅剎車(chē)機(jī)構(gòu)不能使機(jī)組停下來(lái)，轉(zhuǎn)速將一直增加下去直至飛車(chē)損壞。(4)風(fēng)速越大，剎車(chē)時(shí)間相應(yīng)也就越長(zhǎng)；若到額定值以后，風(fēng)速的大小與剎車(chē)時(shí)間的關(guān)系主要取決于機(jī)組的氣動(dòng)設(shè)計(jì)。 誤差的存在是由于以下因素：(1)無(wú)論風(fēng)速取的是風(fēng)輪正前方的值，還是風(fēng)輪邊緣正前方均勻分布若干點(diǎn)的加權(quán)值，都不能代表實(shí)際的風(fēng)速場(chǎng)。(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。(3)槳葉的氣動(dòng)數(shù)據(jù)，如升力系數(shù)與阻力系數(shù)，

33、也是誤差的來(lái)源之一。第四章 abs在風(fēng)機(jī)機(jī)械剎車(chē)系統(tǒng)中的應(yīng)用4.1 abs簡(jiǎn)介abs技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用已相當(dāng)成熟，它縮短了剎車(chē)時(shí)間和剎車(chē)距離，減少了事故的發(fā)生。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。汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)abs(antilock braking system)可以在汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)制動(dòng)力的大小。當(dāng)車(chē)輪要抱死時(shí)降低制動(dòng)力，而當(dāng)車(chē)輪不會(huì)抱死時(shí)，又增加制動(dòng)力，如此反復(fù)動(dòng)作，防止車(chē)輪抱死，進(jìn)而消除制動(dòng)過(guò)程中的側(cè)滑、跑偏、喪失轉(zhuǎn)向能力等非穩(wěn)定狀態(tài)，以獲得良好的制動(dòng)性能、操縱性能和穩(wěn)定性能。4.1.1 abs的結(jié)構(gòu)與工作原理abs的基本工作原理是充分利用輪

34、胎和地面的附著系數(shù)，主要采用控制制動(dòng)力的方法，給各車(chē)輪施加最合適的制動(dòng)力。abs主要由輪速傳感器、電子控制裝置(ecu)和壓力調(diào)節(jié)器組成，除此之外，還有制動(dòng)警告燈和防抱死警告燈等。1、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)。輪速傳感器由傳感頭和齒圈等組成。2、電子控制裝置（ecu）電子控制裝置具有運(yùn)算功能，接收輪速傳感器的交流信號(hào)，計(jì)算出車(chē)輪速度、滑移率和車(chē)輪的加、減速度。把這些信號(hào)加以分析，對(duì)制動(dòng)壓力發(fā)出控制指令。電子控制裝置能控制壓力調(diào)節(jié)器，對(duì)其它部件還具有監(jiān)控功能。當(dāng)這些部件發(fā)生異常時(shí)，由指示燈或蜂鳴器給駕駛員報(bào)警，使整個(gè)系統(tǒng)停止工作，恢復(fù)到常規(guī)制動(dòng)方式。3、壓力調(diào)

35、節(jié)囂壓力調(diào)節(jié)器的形式很多，有真空式、液壓式、機(jī)械式、空氣式、空氣液壓加力式等。液壓式壓力調(diào)節(jié)器安裝在主缸(總泵)和輪缸(分泵)之間，主要任務(wù)是轉(zhuǎn)換ecu的指令，并獨(dú)立于駕駛員執(zhí)行ecu的命令。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)。直接控制制動(dòng)壓力的形式稱為循環(huán)式，間接控制制動(dòng)壓力的形式稱為可變?nèi)莘e式。循環(huán)式壓力調(diào)節(jié)器的工作過(guò)程如下：這種形式是在汽車(chē)原有制動(dòng)管路中串聯(lián)進(jìn)電磁閥直接控制制動(dòng)壓力的增減。(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。(2)

36、減壓過(guò)程當(dāng)電磁閥通入較大電流時(shí)主缸和輪缸的通路被截?cái)?，輪缸和液壓油箱相通，輪缸的制?dòng)液流入液壓油箱，制動(dòng)壓力降低。與此同時(shí)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)液壓泵工作，把流回液壓油箱的制動(dòng)液加壓后輸送到主缸，為下一個(gè)制動(dòng)周期作好準(zhǔn)備，這種液壓泵叫再循環(huán)泵。它的作用是把減壓過(guò)程中輪缸流出的制動(dòng)液送回高壓端，這樣可以防止abs工作時(shí)制動(dòng)踏板行程發(fā)生變化。因此，在abs工作過(guò)程中液壓泵必需常開(kāi)。(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。(4)增壓過(guò)程電磁閥斷電后，主缸和輪缸再次相遇，主缸端的高壓制動(dòng)液(包括液壓泵輸出的制動(dòng)液)再次進(jìn)入輪缸，增加了制動(dòng)壓力，增壓和減壓速度可以通

37、過(guò)電磁閥的進(jìn)出油口來(lái)控制。4.1.2 abs的型式按照傳感器數(shù)量和控制通道數(shù)可將abs系統(tǒng)分為如下幾種型式：1、四傳感器四通道式根據(jù)兩個(gè)傳感器信號(hào)分別控制汽車(chē)兩前輪，后輪可采用兩種方式進(jìn)行控制。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。2、三傳感器三通道式采用兩個(gè)傳感器分別控制汽車(chē)兩前輪，用一個(gè)傳感器(裝于差速器上)、同一條液壓管路控制后輪3、四傳感器三通道式采用兩個(gè)傳感器分別控制汽車(chē)兩前輪，把后輪的兩個(gè)傳感器信號(hào)加以綜合處理后，用同一條液壓管路控制兩后輪。4、四傳感器二通道式采用兩個(gè)傳感器分別控制汽車(chē)兩前輪，根據(jù)后輪的兩個(gè)傳感器信號(hào)計(jì)算出基準(zhǔn)

38、速度，利用對(duì)角前輪的制動(dòng)液壓力控制后輪。5、二傳感器二通道式摩托車(chē)采用這種方式，因?yàn)槟ν熊?chē)前后輪具有獨(dú)立的液壓系統(tǒng)。這種方式?jīng)]有電子控制器，屬于機(jī)械式abs。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。4.2 abs在剎車(chē)系統(tǒng)中的應(yīng)用前面介紹過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)剎車(chē)系統(tǒng)主要有空氣動(dòng)力剎車(chē)與機(jī)械剎車(chē)組成，機(jī)械剎車(chē)主要安裝在高速軸或低速軸上，一般在高速軸上。安裝在高速軸上的機(jī)械剎車(chē)比空氣動(dòng)力剎車(chē)更為重要。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

39、圓閘盤(pán)分離，風(fēng)機(jī)自由旋轉(zhuǎn)。高速軸設(shè)置剎車(chē)閘的最大弊端是：齒輪箱經(jīng)常過(guò)載，由于風(fēng)輪制動(dòng)時(shí)葉片不連貫停頓。動(dòng)態(tài)載荷使齒輪箱內(nèi)齒與齒來(lái)回碰撞，從而使齒牙長(zhǎng)期受彎曲應(yīng)力，造成齒輪箱的損壞。在冬季，風(fēng)速一般較高，經(jīng)常超出風(fēng)機(jī)所能承受的風(fēng)速范圍。這樣需要風(fēng)機(jī)經(jīng)常進(jìn)行緊急剎車(chē)，從而產(chǎn)生巨大的慣性沖量，對(duì)齒輪箱、葉片及剎車(chē)系統(tǒng)有“致命”的危害。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。但這樣就需要較大的剎車(chē)力矩，較大的剎車(chē)力矩又需要?jiǎng)x車(chē)閘的尺寸大。較大的剎車(chē)閘尺寸會(huì)在安裝上有困難，較大的剎車(chē)力矩又對(duì)液壓系統(tǒng)的密封性能提出了更高的要求。還有一可行的辦法是在液壓系統(tǒng)中添加阻尼

40、管，使剎車(chē)達(dá)到“柔性接觸”。添加阻尼管后，液壓缸反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，剎車(chē)片受到剎車(chē)彈簧的推力也隨著液壓的減小而逐漸增大，這時(shí)剎車(chē)片的運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng)。本文是在高速軸與低速軸上各加一套剎車(chē)閘，在低速軸上添加液壓閘可避免剎車(chē)過(guò)硬，使風(fēng)機(jī)的制動(dòng)過(guò)程趨于勻減速運(yùn)動(dòng)，減小齒輪箱受到的沖擊，減少閘墊得更換，降低維護(hù)費(fèi)用。當(dāng)然，這種方式不是簡(jiǎn)單的在低速軸上添加一套剎車(chē)閘，而是在借鑒汽車(chē)工業(yè)上所用的abs的原理基礎(chǔ)上添加一套剎車(chē)閘，并借鑒abs的控制原理進(jìn)行控制。4.3剎車(chē)閘不同安裝位置剎車(chē)時(shí)受力分析風(fēng)機(jī)的剎車(chē)過(guò)程從能量轉(zhuǎn)換的角度看，是將旋轉(zhuǎn)部分(風(fēng)輪、齒輪、軸等)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成其它能量(如剎車(chē)片與剎車(chē)盤(pán)磨擦所產(chǎn)生

41、的熱)的過(guò)程。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。剎車(chē)過(guò)程中，如果傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的變形能集中在某一環(huán)節(jié)，則會(huì)引起局部應(yīng)力過(guò)大，這對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的壽命是非常不利的。因此分析剎車(chē)過(guò)程中傳動(dòng)系統(tǒng)受力的變化，對(duì)于剎車(chē)系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是十分必要的。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。由于風(fēng)輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低速軸、齒輪箱的傳動(dòng)軸與高速軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此在計(jì)算時(shí)可以忽略不計(jì)（發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大約是齒輪箱的30倍）。下面就在風(fēng)力發(fā)電機(jī)不同的剎車(chē)閘安裝位置在剎車(chē)時(shí)的受力進(jìn)行分析。(1)安裝在低速軸(2)安

42、裝在高速軸(3)分別安裝在低速與高速軸式中： 氣動(dòng)力矩 （） n：齒輪箱傳動(dòng)比為5：低速軸剎車(chē)力矩 高速軸剎車(chē)力矩：槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3.5 ：齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2.1 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2.18 角加速度通過(guò)對(duì)剎車(chē)過(guò)程的受力分析，可以得出以下結(jié)論(1)剎車(chē)閘安裝在低速軸上時(shí)，需要較大剎車(chē)力矩。這就需要?jiǎng)x車(chē)閘的尺寸較大。但是剎車(chē)閘安裝在低速軸時(shí)，齒輪箱所受扭矩就較小。(2)剎車(chē)閘安裝在高速軸上時(shí)，需要較小剎車(chē)力矩。這樣剎車(chē)閘的尺寸較小。但是剎車(chē)鬧安裝在高速軸時(shí)，齒輪箱所受扭矩就較大。(3)低速軸與高速軸都安裝剎車(chē)閘時(shí)，剎車(chē)力矩由兩個(gè)剎車(chē)閘分?jǐn)偅涂梢詼p小低速軸剎車(chē)閘的尺寸，同時(shí)也降低了齒輪箱所受的扭矩。4.

43、4 剎車(chē)閘的選擇及計(jì)算由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)用制動(dòng)器安裝在十幾米、幾十米高的塔架上的隨風(fēng)而動(dòng)的機(jī)艙內(nèi)，維修很困難，應(yīng)具有質(zhì)量輕、制動(dòng)力矩大、經(jīng)久耐用、制動(dòng)可靠等特點(diǎn)。常用的制動(dòng)器類型有塊式制動(dòng)器、帶式制動(dòng)器、盤(pán)式制動(dòng)器、標(biāo)準(zhǔn)塊式制動(dòng)器，現(xiàn)代風(fēng)機(jī)一般選用盤(pán)式制動(dòng)器。這是因?yàn)楸P(pán)式制動(dòng)器具有以下的優(yōu)點(diǎn)： (1)制動(dòng)力矩大，可調(diào)范圍大，制動(dòng)平穩(wěn)可靠，動(dòng)作靈敏，維修方便(2)頻繁使用時(shí)無(wú)沖擊，性能穩(wěn)定，散熱性好，安全。(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。(4)制動(dòng)盤(pán)沿厚度方向變形量比制動(dòng)輪的徑向變形小得多，易實(shí)現(xiàn)間隙小和磨損后的自動(dòng)補(bǔ)償。(5)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，質(zhì)量輕，保養(yǎng)方便。但是它也有

44、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。1.剎車(chē)盤(pán)主要參數(shù)的確定剎車(chē)盤(pán)直徑d輪輞直徑為1524.5=367.5mm 取367mm制動(dòng)盤(pán)直徑為70%79%輪輞直徑 即：256.9289.93 取270mm制動(dòng)盤(pán)厚度h選擇通風(fēng)式剎車(chē)盤(pán)h=25摩擦襯塊外半徑r2、內(nèi)半徑r1根據(jù)剎車(chē)盤(pán)直徑可確定摩擦襯塊外徑r2=130考慮到r2/ r11.5，可選取r1=92mm，則r2/ r1=1.411.52.摩擦塊磨損均勻性驗(yàn)證假設(shè)襯塊的摩擦表面全部于制動(dòng)盤(pán)接觸，而且各處單位壓力均勻，則制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為 f 為摩擦因素,f0為單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力，r作用

45、半徑在實(shí)際的計(jì)算過(guò)程中，r值我們?nèi)∑骄祌m就可以了，設(shè)襯塊的與制動(dòng)盤(pán)之間的單位壓力為p,則在任意微元面積rdrd 上的摩擦力對(duì)制動(dòng)盤(pán)的中心的力矩為fpr2drd,而單側(cè)制動(dòng)塊加于制動(dòng)盤(pán)的制動(dòng)力矩應(yīng)為： 單側(cè)襯塊加于制動(dòng)盤(pán)的總摩擦力為： 所以有效半徑： 平均半徑為： 因?yàn)閞e -rm =0.5mm, rm 和re 之間相差不大，所以可以得出摩擦襯塊和制動(dòng)盤(pán)之間的單位壓力分布均勻，摩擦塊的磨損較為均勻。3.剎車(chē)盤(pán)的制動(dòng)力矩 假定襯塊的摩擦表面全部與制動(dòng)盤(pán)接觸，且各處單位壓力分布均勻，則剎車(chē)盤(pán)的制動(dòng)力矩為 m=2ffor式中，f為摩擦因數(shù)；fo為單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力；r為作用半徑。 對(duì)于常見(jiàn)

46、的具有扇形摩擦表面的襯塊，若其徑向?qū)挾炔缓艽?，取r等于平均半徑rm，或有效半徑re，在實(shí)際上已經(jīng)足夠精確。 圖4.1 鉗盤(pán)式制動(dòng)器的作用半徑計(jì)算參考圖 如圖4.1，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。故有效半徑為 re=m/2ffo=2(r23-r13)/3(r22-r12)可見(jiàn)，有效半徑re即是扇形表面的面積中心至制動(dòng)盤(pán)中心的距離。上式也可寫(xiě)成re=4/31-r1r2/(r1+r2)2(r1+r2)/2=4/31-m/(1+m)2rm式中，m= r1/r2因?yàn)閙1，m/(1+m)2rm，且m越小則兩者差值越大。應(yīng)當(dāng)指出，若m過(guò)小，即扇形的徑

47、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。m值一般不應(yīng)小于065。制動(dòng)盤(pán)工作面的加工精度應(yīng)達(dá)到下述要求：平面度允差為0012mm，表面粗糙度為ra0.71.3m，兩摩擦表面的平行度不應(yīng)大于005mm，制動(dòng)盤(pán)的端面圓跳動(dòng)不應(yīng)大于003mm。通常制動(dòng)盤(pán)采用摩擦性能良好的珠光體灰鑄鐵制造。為保證有足夠的強(qiáng)度和耐磨性能，其牌號(hào)不應(yīng)低于ht250。4.5 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

48、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。具體的實(shí)現(xiàn)是當(dāng)車(chē)輪將要抱死時(shí)降低制動(dòng)力，而當(dāng)車(chē)輪不會(huì)抱死時(shí)，又增加制動(dòng)力，如此反復(fù)動(dòng)作，防止車(chē)輪抱死，進(jìn)而消除制動(dòng)過(guò)程中的側(cè)滑、跑偏、喪失轉(zhuǎn)向能力等非穩(wěn)定狀態(tài)，以獲得良好的制動(dòng)性能、操縱性能和穩(wěn)定性能。根據(jù)現(xiàn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)剎車(chē)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，同時(shí)結(jié)合風(fēng)機(jī)的剎車(chē)制動(dòng)過(guò)程，本文設(shè)想在高速與低速軸上各裝一一套剎車(chē)系統(tǒng)。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。汽車(chē)上應(yīng)用abs是為了在最短的距離內(nèi)停車(chē)及減小車(chē)輛的滑移率。我們借鑒它是為了在最短的時(shí)間內(nèi)使風(fēng)機(jī)停機(jī)及減小對(duì)齒輪箱的沖擊(延長(zhǎng)齒輪箱的壽命)。改進(jìn)前風(fēng)力發(fā)電機(jī)剎車(chē)系

49、統(tǒng)是被動(dòng)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)?？刂破髟诎l(fā)出剎車(chē)指令后，剎車(chē)系統(tǒng)將順序執(zhí)行剎車(chē)動(dòng)作。其功能示意圖如圖4.2 圖42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。同時(shí)在低速軸與高速軸上各加裝一套轉(zhuǎn)速傳感器，來(lái)采集低速軸與高速軸上的轉(zhuǎn)速。圖43改進(jìn)后功能實(shí)現(xiàn)圖改進(jìn)后，我們就將原來(lái)開(kāi)環(huán)控制的剎車(chē)動(dòng)作變?yōu)殚]環(huán)控制。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。改進(jìn)后的功能圖如圖43所示。4.5.1改進(jìn)后工作原理齒輪箱的損壞是由于經(jīng)常過(guò)載與風(fēng)輪制動(dòng)時(shí)葉片不連貫停頓產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)載荷使齒輪箱內(nèi)齒與齒來(lái)回碰撞，齒牙長(zhǎng)期受交變的彎曲應(yīng)力，造成齒輪箱的損壞。實(shí)際上就是由于剎車(chē)的過(guò)程不是勻減速

50、運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)載荷加載在齒輪箱上，同時(shí)齒輪箱受到的載荷較大，時(shí)間長(zhǎng)就會(huì)引起齒輪箱的疲勞損壞。那么只要我們想辦法控制剎車(chē)時(shí)的角加速度，把它的差值控制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)，那么就不會(huì)產(chǎn)生或只有很小的動(dòng)載載荷加載在齒輪箱上。齒輪箱也就不易產(chǎn)生損壞。正是基于此設(shè)想，于是就借鑒汽車(chē)工業(yè)中的abs原理，在高速軸與低速軸上各添加一套剎車(chē)閘，并加裝轉(zhuǎn)速傳感器。首先，根據(jù)風(fēng)速值機(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速值求出轉(zhuǎn)矩系數(shù)；再根據(jù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)得出氣動(dòng)力矩；最后，比較氣動(dòng)力矩與剎車(chē)力矩值的差值大小。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。4.5.2硬件選擇由上面的分析可知，控制所需傳感器為轉(zhuǎn)速傳

51、感器與風(fēng)速傳感器。風(fēng)速傳感器仍舊用風(fēng)機(jī)自身的。控制器件有電磁閥與剎車(chē)閘。4.5.2.1轉(zhuǎn)速傳感器選擇測(cè)量物體旋轉(zhuǎn)速度的方法有很多，可選擇的傳感器也有很多。常見(jiàn)的有：1.電感式傳感器 由三大部分組成：振蕩器、開(kāi)關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場(chǎng)，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。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。2.磁式傳感器磁式傳感器是接近傳感器，它(甚至透過(guò)非黑色金屬)響應(yīng)于一個(gè)永久的磁場(chǎng)。作用距離大于電感傳感器。響應(yīng)曲線與永久磁場(chǎng)的方向有關(guān)。當(dāng)一個(gè)目標(biāo)(

52、永久磁鐵或外部磁場(chǎng))接近時(shí)，線圈鐵芯的導(dǎo)磁性(線圈的電感量l是由它決定的)變小，線圈的電感量也減小，q值增加。激勵(lì)振蕩器振蕩，并使振蕩電流增加。當(dāng)一個(gè)磁性目標(biāo)靠近時(shí)，磁式傳感器的電流消耗隨之增加。3.光電式傳感器光電傳感器是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。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。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(led)和激光二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信

53、號(hào)。在決定用哪種技術(shù)的傳感器之前，要了解霍爾效應(yīng)速度傳感器及vr速度傳感器是如何工作的。這兩種技術(shù)的工作原理都是通過(guò)測(cè)速物體(靶)在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，干擾了磁場(chǎng)，它們得到的結(jié)果是相似的。1vr（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。當(dāng)靶的凸出部分運(yùn)動(dòng)接近到傳感器，此時(shí)磁通量最大。當(dāng)靶的凸出部分離去，磁通量跌落。靶的運(yùn)動(dòng)結(jié)果引起磁通量隨時(shí)間變化，這在線圈中感應(yīng)出成比例的電壓，以后的電路將輸入信號(hào)變成數(shù)字波形，它能更容易的計(jì)數(shù)及實(shí)施時(shí)間控制。雖然vr傳感器是基于很成熟的技術(shù)，但它仍然有一些較大的缺

54、點(diǎn)。第一是價(jià)格，線圈及磁鐵相對(duì)說(shuō)是便宜的，可是需要附加的信號(hào)處理電路，價(jià)格較貴了。另外，vr傳感器的信號(hào)的大小是正比于靶的速度的，這使得設(shè)計(jì)電路來(lái)適應(yīng)很低速度的信號(hào)變得很困難。在高溫應(yīng)用領(lǐng)域中，vr傳感器優(yōu)于霍爾效應(yīng)傳感器，因?yàn)楣ぷ鳒囟仁艿狡骷兴玫牟牧系奶匦缘南拗?，用適當(dāng)結(jié)構(gòu)的vr傳感器能使它工作溫度超過(guò)300。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。2霍爾傳感器在霍爾效應(yīng)速度傳感器中，當(dāng)測(cè)速的靶轉(zhuǎn)到霍爾效應(yīng)傳感器的位置，即霍爾傳感器位于靶及磁鐵之間，霍爾效應(yīng)傳感器檢測(cè)到靶感應(yīng)的磁通量變化。不象可變磁阻傳感器(vr)?；魻栃?yīng)傳感器感測(cè)的是磁通量的大小，而vr檢測(cè)的是磁通量的變化率。霍爾效應(yīng)技術(shù)的特點(diǎn)是允許在任意慢速下能檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的速度。霍爾效應(yīng)速度傳感器另一個(gè)重要特點(diǎn)是信號(hào)處理電路通常也集成在同一封裝中，它提供了。些現(xiàn)實(shí)的好處。最重要的是無(wú)需外加信號(hào)處理電路，極大多數(shù)的霍爾速度傳感器直接提供數(shù)字信號(hào)輸出，與數(shù)字邏輯、plc兼容。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。這樣短的距離減低了從干擾源檢拾干擾，使霍爾效應(yīng)速度傳感器極好地免除emi引起的故障及失效。但霍爾效應(yīng)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。因?yàn)榛魻査俣葌鞲衅骷闪诵盘?hào)處理電路，能測(cè)接近零速的能力及有數(shù)字信號(hào)輸出，且風(fēng)力發(fā)電機(jī)組