風(fēng)電機(jī)組液壓系統(tǒng)

1、風(fēng)電機(jī)組液壓系統(tǒng) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)的主要功能是剎車（高、低速軸、偏航剎車），變槳控制、偏航控制。 在定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，液壓系統(tǒng)的主要作用是提供風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的氣動(dòng)剎車，機(jī)械剎車的壓力，控制機(jī)械與氣動(dòng)剎車的開啟實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的開機(jī)和停機(jī)。 在變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，液壓系統(tǒng)主要控制變距機(jī)構(gòu)， 實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速控制、功率控制，同時(shí)也控制機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)偏航減速器。定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng) 氣動(dòng)剎車機(jī)構(gòu) 氣動(dòng)剎車機(jī)構(gòu)是由安裝在葉尖的氣動(dòng)擾流器通過鋼絲繩與葉片根部液壓油缸的活塞桿相聯(lián)接構(gòu)成的。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，在液壓力的作用下，葉尖擾流器與葉片主體部分緊密地合為一體，組成完

2、整的葉片。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要停機(jī)時(shí)，液壓油缸失去壓力，擾流器在離心力的作用下釋放并旋轉(zhuǎn)7090形成阻尼板，由于葉尖部分處于葉片的最遠(yuǎn)端，整個(gè)葉片作為一個(gè)長的杠桿，使擾流器產(chǎn)生相當(dāng)大的氣動(dòng)阻力，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪轉(zhuǎn)速迅速降下來直至停止，這一過程即為葉片空氣動(dòng)力剎車。葉尖擾流器是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要制動(dòng)器，每次制動(dòng)時(shí)都是它起主要作用。控制系統(tǒng)指令或液壓系統(tǒng)的故障引起液壓系統(tǒng)失壓都將導(dǎo)致擾流器釋放而使葉輪停止運(yùn)行。因此，空氣動(dòng)力剎車是一種失效保護(hù)裝置，它使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制動(dòng)系統(tǒng)具有很高的可靠性。 機(jī)械剎車機(jī)構(gòu) 機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)由安裝在低速軸或高速軸上的剎車盤與布置在它四周的液壓鉗構(gòu)成。液壓鉗是固定的

3、，剎車圓盤隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。由PLC控制剎車鉗的打開和關(guān)閉。實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電組軸系的啟、停。為了監(jiān)視機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)的內(nèi)部狀態(tài)，剎車鉗內(nèi)部裝有指示剎車片厚度的傳感器。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-壓力開關(guān)10-節(jié)流閥 11-壓力表 12-電磁閥(1)13-電磁閥(2) 14-減壓閥14-1，2，3剎車夾鉗15-突開閥 16-電磁閥 上圖是定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)，主要功能是用來控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟、停。它由四個(gè)控制回路組成。圖左側(cè)回路是氣動(dòng)剎車控制回路，壓力油經(jīng)油泵2、濾油器4進(jìn)入系統(tǒng)。溢流閥6 用來限制系統(tǒng)最高壓力。開機(jī)時(shí)電磁閥12-2

4、 工作，壓力油經(jīng)電磁閥12-1，單向閥7-2，蓄能器8-2，單向閥7-3 和旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入氣動(dòng)剎車油缸。壓力開關(guān)9-2 由蓄能器的壓力控制，當(dāng)蓄能器壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，壓力開關(guān)9-2動(dòng)作，電磁閥12-1 關(guān)閉。運(yùn)行時(shí)，回路壓力主要由蓄能器保持，通過液壓油缸上的鋼絲繩拉住葉尖擾流器，使之與葉片主體緊密結(jié)合，形成一個(gè)完整的葉片。 電磁閥12-2 為停機(jī)閥，用來釋放油缸的液壓油，使葉尖擾流器在離心力作用下滑出；突開閥15，用于超速保護(hù)，當(dāng)葉輪的轉(zhuǎn)速超過設(shè)計(jì)值時(shí)，通過離心力對(duì)活塞的作用，使回路內(nèi)壓力升高；當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，突開閥開啟，壓力油泄回油箱。突開閥不受控制系統(tǒng)的指令控制，是獨(dú)立的安全保護(hù)裝置。

5、圖中，、控制回路是兩個(gè)獨(dú)立的高速軸制動(dòng)回路，通過電磁閥13-l，13-2分別控制制動(dòng)器中壓力油的進(jìn)出，從而控制制動(dòng)器動(dòng)作。工作壓力由蓄能器8-1 保持。壓力開關(guān)9-1 根據(jù)蓄能器的壓力控制液壓泵電動(dòng)機(jī)的啟、停。壓力開關(guān)9-3、9-4用來指示制動(dòng)器的工作狀態(tài)。 圖中，控制回路為偏航系統(tǒng)回路，偏航系統(tǒng)有兩個(gè)工作壓力，分別提供偏航時(shí)的阻尼和偏航結(jié)束時(shí)的制動(dòng)力。工作壓力仍由蓄能器8-1保持。工作時(shí)，電磁閥16 得電，回路壓力由溢流閥調(diào)節(jié)，為系統(tǒng)提供足夠的壓力保持機(jī)艙的穩(wěn)定；偏航結(jié)束時(shí)，電磁閥16失電，制動(dòng)壓力由蓄能器直接提供。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng) 比例控制技術(shù) 變槳距系統(tǒng)采用了比例控制技術(shù)。比

6、例控制技術(shù)是在開關(guān)控制技術(shù)和伺服控制技術(shù)間的過渡技術(shù)，它具有控制原理簡(jiǎn)單、控制精度高、價(jià)格適中，受到人們的普遍重視，使該技術(shù)得到飛速發(fā)展。它是在普通液壓閥基礎(chǔ)上，用比例電磁鐵取代普通電磁鐵構(gòu)成的。采用比例放大器控制比例電磁鐵就可實(shí)現(xiàn)對(duì)比例閥進(jìn)行連續(xù)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)壓力、流量、方向的連續(xù)調(diào)節(jié)。 比例控制技術(shù)基本工作原理是根據(jù)輸入電壓值的大小，通過放大器，將該輸入電壓信號(hào)(一般在010V 之間)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號(hào)。這個(gè)電流信號(hào)作為輸入量來控制比例電磁鐵，從而產(chǎn)生和輸入信號(hào)成比例的輸出量-力或位移。 該力或位移又作為輸入量加給比例閥，后者產(chǎn)生一個(gè)與前者成比例的流量或壓力。通過這樣的轉(zhuǎn)換，一

7、個(gè)輸入電壓信號(hào)的變化，不但能控制執(zhí)行元件和機(jī)械設(shè)備上工作部件的運(yùn)動(dòng)方向，而且可對(duì)其作用力和運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。 變槳距風(fēng)機(jī)液壓系統(tǒng)圖 液壓變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)與定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)很相似，也由兩個(gè)液壓控制回路組成。一路由蓄能器通過比例閥供給葉片變距油缸，另一路由蓄能器供給機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)。 液壓泵站 液壓泵站是由液壓泵組、油箱、過濾器等元件組成。液壓泵組包括電動(dòng)機(jī)、液壓泵，管路等元件，液壓泵5 安裝在油箱油面以下并通過聯(lián)軸器6，由油箱上部的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。為液壓系統(tǒng)提供一定壓力和流量的工作介質(zhì)。液壓泵的啟停由壓力傳感器12控制。當(dāng)泵停止時(shí)，系統(tǒng)由蓄能器16-1保持壓力。當(dāng)壓力低于設(shè)定

8、壓力時(shí)，泵起動(dòng)；在高于設(shè)定壓力時(shí)，泵停止。在運(yùn)行、暫停和停止?fàn)顟B(tài), 泵根據(jù)壓力傳感器的信號(hào)自動(dòng)工作。 壓力油從泵流經(jīng)過濾器10和單向閥11-1傳送到蓄能器16-1。過濾器上裝有旁通閥和污染指示器。單向閥11-1 在泵停止時(shí)阻止油液回流。在濾油器進(jìn)口、出口有二個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)(M1 和M2)，它們用于測(cè)量泵的壓力或?yàn)V油器兩端的壓差。測(cè)量時(shí)將各測(cè)量點(diǎn)的連接器通過軟管與連接器M8上的壓力表14接通。 節(jié)流閥18-1 用于抑制蓄能器預(yù)壓力并在系統(tǒng)維修時(shí)，釋放來自蓄能器16-1的壓力油。油箱上裝有油位開關(guān)2，用來監(jiān)視油箱的油位，防止油箱內(nèi)油溢出或泵在缺油情況下運(yùn)轉(zhuǎn)。 油箱內(nèi)的油溫由裝在油箱上部的熱電阻（PT1

9、00）測(cè)得。油溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)會(huì)報(bào)警。 1)液壓系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)暫停時(shí)的工作情況 電磁閥19-1 和19-2(緊急順槳閥)通電后，使比例閥上的P 口得到來自泵和蓄能器16-1壓力。油缸的左端(前端)與比例閥的A口相連。電磁閥21-1 通電后，從而使液控單向閥控制回路(虛線)增加壓力。液控單向閥24裝在油缸后端靠壓力油打開以允許活塞向右運(yùn)動(dòng)。比例閥20右側(cè)電磁鐵通電(P-A，B-T)時(shí)，壓力油即通過單向閥11-2和電磁閥19-2傳送P-A至缸筒的前端。活塞向右移動(dòng)，相應(yīng)的葉片節(jié)距向-50方向調(diào)節(jié)，油從油缸右端(后端)通過閥24和比例閥(B口至 T口)回流到油箱。 比例閥左側(cè)電磁鐵通電(P-B，A-T)時(shí)

10、，壓力油通過液控單向閥進(jìn)入油缸后端，活塞向左移動(dòng)，相應(yīng)的葉片節(jié)距向+870方向調(diào)節(jié)，油從油缸左端(前端)通過電磁閥19-2和單向閥11-3回流到油箱。2)液壓系統(tǒng)在停機(jī)緊急停機(jī)時(shí)的工作情況停機(jī)指令發(fā)出后，電磁閥19-1 和19-2 斷電，油從蓄能器16-1 通過閥19-1和節(jié)流閥17-l 及液控單向閥24 傳送到油缸后端。缸筒的前端通過閥19-2 和節(jié)流閥17-2排放到油箱，葉片變距到+880機(jī)械端點(diǎn)而不受來自比例閥的影響。電磁閥2l-1斷電時(shí)，控制回路壓力油流回油箱，液控單向閥24不再保持在雙向打開位置，但仍然保持止回閥的作用，只允許壓力油流進(jìn)缸筒。從而使來自風(fēng)的變距力不能從油缸左端方向移動(dòng)

11、活塞，避免向-50的方向調(diào)節(jié)葉片節(jié)距。在停機(jī)狀態(tài)，液壓泵繼續(xù)自動(dòng)停起運(yùn)轉(zhuǎn)。順槳由部分來自蓄能器16-1，部分直接來自泵5的壓力油來完成。在緊急停機(jī)位時(shí)，泵很快斷開，順槳只由來自蓄能器16-1 的壓力油來完成。為了防止在緊急停機(jī)時(shí)，蓄能器內(nèi)油量不夠變距油缸一個(gè)行程，緊急順槳將由來自風(fēng)的自變距力完成。緊急順槳的速度由節(jié)流閥17-1控制并限制到約90/s。液壓系統(tǒng)的試驗(yàn)定槳距風(fēng)電機(jī)組液壓裝置試驗(yàn)1)試驗(yàn)內(nèi)容在正常運(yùn)行和剎車狀態(tài)，分別觀察液壓系統(tǒng)壓力保持能力和液壓系統(tǒng)各元件動(dòng)作情況，記錄系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)充壓力的時(shí)間間隔。2)試驗(yàn)要求在執(zhí)行氣動(dòng)與機(jī)械剎車指令時(shí)動(dòng)作正確；在連續(xù)觀察的6h 中自動(dòng)補(bǔ)充壓力油2次，

12、每次補(bǔ)油時(shí)間約2s。在保持壓力狀態(tài)24h后，無外泄漏現(xiàn)象。3)試驗(yàn)方法打開油壓表，進(jìn)行開機(jī)、停機(jī)操作，觀察液壓是否及時(shí)補(bǔ)充、回放，卡鉗補(bǔ)油，收回葉尖的壓力是否保持在設(shè)定值。運(yùn)行24h后，檢查液壓系統(tǒng)的泄漏現(xiàn)象。用電壓表測(cè)試電磁閥的工作電壓。分別操作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的開機(jī)，松剎、停機(jī)動(dòng)作，觀察葉尖、卡鉗是否相應(yīng)動(dòng)作。觀察在液壓補(bǔ)油，回油時(shí)是否有異常噪聲。 飛車試驗(yàn)（此項(xiàng)試驗(yàn)通常只在樣機(jī)開發(fā)階段進(jìn)行） 飛車試驗(yàn)的目的是為了設(shè)定或檢驗(yàn)液壓系統(tǒng)中的突開閥。一般按如下程序進(jìn)行試驗(yàn)： 1)將所有過轉(zhuǎn)速保護(hù)的設(shè)置值均改為正常設(shè)定值的2倍，以免這些保護(hù)首先動(dòng)作。 2)將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)轉(zhuǎn)速調(diào)至5000r/min。 3)

13、調(diào)整好突開閥后，起動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的125時(shí)，突開閥將打開并將氣動(dòng)剎車油缸中的壓力油釋放，從而導(dǎo)致空氣動(dòng)力剎車動(dòng)作，使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速迅速降低。 4)讀出最大風(fēng)輪轉(zhuǎn)速值和風(fēng)速值。 5)試驗(yàn)結(jié)果正常時(shí)，將轉(zhuǎn)速設(shè)置改為正常設(shè)定值。液壓系統(tǒng)的使用與維護(hù) 1 液壓油的污染與控制 隨著液壓技術(shù)的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，對(duì)液壓系統(tǒng)工作的靈敏性、穩(wěn)定性、可靠性和壽命提出了愈來愈高的要求，而油液的污染會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作和使用壽命，甚至引起設(shè)備事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于油液污染引起的故障占總故障的75以上，固體顆粒是液壓系統(tǒng)中最主要的污染物?？梢娨ＷC液壓系統(tǒng)工作靈敏、穩(wěn)定、可靠，就必須控制油液的污染

14、。 液壓油污染原因與危害 液壓油污染原因 1)藏在液壓元件和管道內(nèi)的污染物 液壓元件在裝配前，零件未去毛刺和未經(jīng)嚴(yán)格清洗，鑄造型砂、切屑、灰塵等雜物潛藏在元件內(nèi)部；液壓元件在運(yùn)輸過程中油口堵塞被碰掉，因而在庫存及運(yùn)輸過程中侵入灰塵和雜物；安裝前未將管道和管道接頭內(nèi)部的水銹、焊渣和氧化皮等雜物沖洗干凈。 2)液壓油工作期間所產(chǎn)生的污染物 油液氧化變質(zhì)產(chǎn)生的膠質(zhì)和沉淀物；油液中的水分在工作過程中使金屬腐蝕形成的水銹；液壓元件因磨損而形成的磨屑；油箱內(nèi)壁上的底漆老化脫落形成的漆片等。 3)外界侵入的污染 油箱防塵性差，容易侵入灰塵、切屑和雜物；油箱沒有設(shè)置清理箱內(nèi)污物的窗口，造成油箱內(nèi)部難清理或無法

15、清理干凈；切削液混進(jìn)油箱，使油液嚴(yán)重乳化或摻進(jìn)切屑；維修過程中不注意清潔，將雜物帶入油箱或管道內(nèi)等。 4)管理不嚴(yán) 新液壓油質(zhì)量未檢驗(yàn)；未清洗干凈的桶用來裝新油，使油液變質(zhì)；未建立液壓油定期取樣化驗(yàn)的制度；換新油時(shí)，未清洗干凈管路和油箱；管理不嚴(yán)，庫存油液品種混亂；將兩種不能混合使用的油液混合使用。 2 液壓油被污染的危害 油液污染會(huì)使系統(tǒng)工作靈敏性、穩(wěn)定性和可靠性降低，液壓元件使用壽命縮短。具體危害如下。 1)污染物使節(jié)流孔口和壓力控制閥的阻尼孔時(shí)堵時(shí)通，引起系統(tǒng)壓力和速度不穩(wěn)定，動(dòng)作不靈敏。 2)污染物會(huì)導(dǎo)致液壓元件磨損加劇，內(nèi)泄漏增大，使用壽命縮短。 3)污染物會(huì)加速密封件的損壞、缸或活

16、塞桿表面的拉傷，引起液壓缸內(nèi)外泄漏增大。 4)污染物會(huì)將閥芯卡住，使閥動(dòng)作失靈，引起故障。 5)污染物會(huì)將過濾器堵塞，使泵吸油困難，引起空穴現(xiàn)象，導(dǎo)致噪聲增大。 6)污染物會(huì)使油液氧化速度加快，壽命縮短，潤滑性能下降。 控制液壓油污染的措施 為確保液壓系統(tǒng)工作正常、可靠和壽命長的要求，必須采取有效措施控制液壓油的污染。 1 控制液壓油的工作溫度 對(duì)于石油基液壓油，當(dāng)油溫超過55時(shí)，其氧化加劇，使用壽命大幅度縮短。據(jù)資料介紹，當(dāng)石油基液壓油溫度超過55時(shí)，油溫每升高9，其使用壽命將縮減一半。可見，必須嚴(yán)格控制油溫才能有效地控制油液的氧化變質(zhì)。 2 合理選擇過濾器精度 過濾器的過濾精度一般按液壓系

17、統(tǒng)中對(duì)過濾精度要求最高的液壓元件來選擇。3 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理是防止外界污染物侵入系統(tǒng)和濾除系統(tǒng)污染物的有效措施?，F(xiàn)場(chǎng)管理主要項(xiàng)目如下。1)檢查油液的清潔度設(shè)備管理部門在檢查設(shè)備的清潔度時(shí)，應(yīng)同時(shí)檢查液壓系統(tǒng)油液、油箱和過濾器的清潔度，若發(fā)現(xiàn)油液污染超標(biāo)，應(yīng)及時(shí)換油或更換過濾器。2)建立液壓系統(tǒng)一級(jí)保養(yǎng)制度設(shè)備管理部門在制定一級(jí)保養(yǎng)制內(nèi)容時(shí)，應(yīng)有液壓系統(tǒng)方面的具體保養(yǎng)內(nèi)容，如油箱內(nèi)外應(yīng)清洗干凈，過濾器芯要清洗或更換等。3)定期對(duì)油液取樣化驗(yàn)對(duì)于已經(jīng)規(guī)定更換周期的液壓設(shè)備，可在換油前一周取樣化驗(yàn)；對(duì)于新?lián)Q油液，經(jīng)過一定時(shí)間的連續(xù)工作后，應(yīng)取樣化驗(yàn)。4)定期清洗濾芯、油箱和管道控制油液污染的

18、另一個(gè)有效方法是定期清洗去除濾芯、油箱、管道及元件內(nèi)部的污垢。在拆裝元件、管道時(shí)要特別注意清潔，對(duì)所有油口在清洗后都要有堵塞或塑料布密封，以防臟物侵入。5)油液過濾過濾是控制油液污染的重要手段，它是一種強(qiáng)迫分離出油液中雜質(zhì)顆粒的方法。油液經(jīng)過多次強(qiáng)迫過濾，能使雜質(zhì)顆?？刂圃谝蟮姆秶鷥?nèi)。液壓系統(tǒng)的檢查和維護(hù)液壓系統(tǒng)既是風(fēng)電機(jī)組的主要部件，也是風(fēng)電機(jī)組安全設(shè)計(jì)中的主要部分。因此在日常運(yùn)行和維護(hù)中應(yīng)做到認(rèn)真、仔細(xì)，并按規(guī)定進(jìn)行檢查和維護(hù)。液壓系統(tǒng)的檢查1)各液壓閥、液壓缸及管接頭處是否有外泄漏。2)液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是否有異常噪聲。3)液壓缸全行程移動(dòng)是否正常平穩(wěn)。4)液壓系統(tǒng)各測(cè)壓點(diǎn)壓力是否在規(guī)定范圍內(nèi)，是否穩(wěn)定。5)液壓系統(tǒng)中油溫是否在允許范圍內(nèi)。6)換向閥工作是否靈敏可靠。7)油箱內(nèi)油量是否在油標(biāo)刻線范圍內(nèi)。8)定期從油箱內(nèi)取樣化驗(yàn)，檢查油液的污染狀況。 液壓系統(tǒng)的維護(hù) 液壓系統(tǒng)是由機(jī)械、液壓、電氣等裝置組合而成的，所以出現(xiàn)的故障也是多種多樣的。某一種故障現(xiàn)象可能由許多因素影響后造成的，因此分析液壓故障必須能看懂液壓系統(tǒng)原理圖，對(duì)原理圖中各個(gè)元件的作用要了解，然后根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析、判斷，針對(duì)許多因素引起的故障原因需逐一分析，抓住主要矛盾，才能較好的解決和排除。液壓系統(tǒng)中工作介質(zhì)在元件和管路中的流動(dòng)情況，外界是很難了解到的，所以給分析、診斷帶來了