風(fēng)電機組液壓系統(tǒng)

1、風(fēng)電機組液壓系統(tǒng) 風(fēng)力發(fā)電機組的液壓系統(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)電機組中，液壓系統(tǒng)的主要作用是提供風(fēng)力發(fā)電機組的氣動剎車，機械剎車的壓力，控制機械與氣動剎車的開啟實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組的開機和停機。 在變槳距風(fēng)力發(fā)電機組中，液壓系統(tǒng)主要控制變距機構(gòu)， 實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速控制、功率控制，同時也控制機械剎車機構(gòu)及驅(qū)動偏航減速器。定槳距風(fēng)力發(fā)電機組的液壓系統(tǒng) 氣動剎車機構(gòu) 氣動剎車機構(gòu)是由安裝在葉尖的氣動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)電機組正常運行時，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)電機組需要停機時，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，整個葉片作為一個長的杠桿，使擾流器產(chǎn)生相當(dāng)大的氣動阻力，使風(fēng)力發(fā)電機組的葉輪轉(zhuǎn)速迅速降下來直至停止，這一過程即為葉片空氣動力剎車。葉尖擾流器是風(fēng)力發(fā)電機組的主要制動器，每次制動時都是它起主要作用。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行。因此，空氣動力剎車是一種失效保護(hù)裝置，它使整個風(fēng)力發(fā)電機組的制動系統(tǒng)具有很高的可靠性。 機械剎車機構(gòu) 機械剎車機構(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。由PLC控制剎車鉗的打開和關(guān)閉。實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電組軸系的啟、停。為了監(jiān)視機械剎車機構(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-電動機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)電機組的液壓系統(tǒng)，主要功能是用來控制風(fēng)力發(fā)電機組的啟、停。它由四個控制回路組成。圖左側(cè)回路是氣動剎車控制回路，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。開機時電磁閥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，壓力開關(guān)9-2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，形成一個完整的葉片。 電磁閥12-2 為停機閥，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)計值時，通過離心力對活塞的作用，使回路內(nèi)壓力升高；當(dāng)壓力達(dá)到一定值時，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，是獨立的安全保護(hù)裝置。

5、圖中，、控制回路是兩個獨立的高速軸制動回路，通過電磁閥13-l，13-2分別控制制動器中壓力油的進(jìn)出，從而控制制動器動作。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機的啟、停。壓力開關(guān)9-3、9-4用來指示制動器的工作狀態(tài)。 圖中，控制回路為偏航系統(tǒng)回路，偏航系統(tǒng)有兩個工作壓力，分別提供偏航時的阻尼和偏航結(jié)束時的制動力。工作壓力仍由蓄能器8-1保持。工作時，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艙的穩(wěn)定；偏航結(jié)束時，電磁閥16失電，制動壓力由蓄能器直接提供。變槳距風(fēng)力發(fā)電機組的液壓系統(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)，它具有控制原理簡單、控制精度高、價格適中，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現(xiàn)對比例閥進(jìn)行連續(xù)控制，從而實現(xiàn)對液壓系統(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(一般在010V 之間)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號。這個電流信號作為輸入量來控制比例電磁鐵，從而產(chǎn)生和輸入信號成比例的輸出量-力或位移。 該力或位移又作為輸入量加給比例閥，后者產(chǎn)生一個與前者成比例的流量或壓力。通過這樣的轉(zhuǎn)換，一

7、個輸入電壓信號的變化，不但能控制執(zhí)行元件和機械設(shè)備上工作部件的運動方向，而且可對其作用力和運動速度進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。 變槳距風(fēng)機液壓系統(tǒng)圖 液壓變槳距風(fēng)力發(fā)電機組的液壓系統(tǒng)與定槳距風(fēng)力發(fā)電機組的液壓系統(tǒng)很相似，也由兩個液壓控制回路組成。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械剎車機構(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。液壓泵組包括電動機、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，由油箱上部的電動機驅(qū)動。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，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，泵起動；在高于設(shè)定壓力時，泵停止。在運行、暫停和停止?fàn)顟B(tài), 泵根據(jù)壓力傳感器的信號自動工作。 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 在泵停止時阻止油液回流。在濾油器進(jìn)口、出口有二個壓力測點(M1 和M2)，它們用于測量泵的壓力或濾油器兩端的壓差。測量時將各測量點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，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轉(zhuǎn)。 油箱內(nèi)的油溫由裝在油箱上部的熱電阻（PT1

9、00）測得。油溫達(dá)到設(shè)定值時會報警。 1)液壓系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)暫停時的工作情況 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動。比例閥20右側(cè)電磁鐵通電(P-A，B-T)時，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?；钊蛴乙苿?，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

10、，壓力油通過液控單向閥進(jìn)入油缸后端，活塞向左移動，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)在停機緊急停機時的工作情況停機指令發(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機械端點而不受來自比例閥的影響。電磁閥2l-1斷電時，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

11、活塞，避免向-50的方向調(diào)節(jié)葉片節(jié)距。在停機狀態(tài)，液壓泵繼續(xù)自動停起運轉(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。在緊急停機位時，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時，蓄能器內(nèi)油量不夠變距油缸一個行程，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)的試驗定槳距風(fēng)電機組液壓裝置試驗1)試驗內(nèi)容在正常運行和剎車狀態(tài)，分別觀察液壓系統(tǒng)壓力保持能力和液壓系統(tǒng)各元件動作情況，記錄系統(tǒng)自動補充壓力的時間間隔。2)試驗要求在執(zhí)行氣動與機械剎車指令時動作正確；在連續(xù)觀察的6h 中自動補充壓力油2次，

12、每次補油時間約2s。在保持壓力狀態(tài)24h后，無外泄漏現(xiàn)象。3)試驗方法打開油壓表，進(jìn)行開機、停機操作，觀察液壓是否及時補充、回放，卡鉗補油，收回葉尖的壓力是否保持在設(shè)定值。運行24h后，檢查液壓系統(tǒng)的泄漏現(xiàn)象。用電壓表測試電磁閥的工作電壓。分別操作風(fēng)力發(fā)電機組的開機，松剎、停機動作，觀察葉尖、卡鉗是否相應(yīng)動作。觀察在液壓補油，回油時是否有異常噪聲。 飛車試驗（此項試驗通常只在樣機開發(fā)階段進(jìn)行） 飛車試驗的目的是為了設(shè)定或檢驗液壓系統(tǒng)中的突開閥。一般按如下程序進(jìn)行試驗： 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)首先動作。 2)將發(fā)電機并網(wǎng)轉(zhuǎn)速調(diào)至5000r/min。 3)

13、調(diào)整好突開閥后，起動風(fēng)力發(fā)電機組。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機組轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的125時，突開閥將打開并將氣動剎車油缸中的壓力油釋放，從而導(dǎo)致空氣動力剎車動作，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)試驗結(jié)果正常時，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，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；液壓元件在運輸過程中油口堵塞被碰掉，因而在庫存及運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；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的制度；換新油時，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堵時通，引起系統(tǒng)壓力和速度不穩(wěn)定，動作不靈敏。 2)污染物會導(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)污染物會將閥芯卡住，使閥動作失靈，引起故障。 5)污染物會將過濾器堵塞，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 對于石油基液壓油，當(dāng)油溫超過55時，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，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)中對過濾精度要求最高的液壓元件來選擇。3 加強現(xiàn)場管理加強現(xiàn)場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)場管理主要項目如下。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，應(yīng)同時檢查液壓系統(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)及時換油或更換過濾器。2)建立液壓系統(tǒng)一級保養(yǎng)制度設(shè)備管理部門在制定一級保養(yǎng)制內(nèi)容時，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)定期對油液取樣化驗對于已經(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；對于新?lián)Q油液，經(jīng)過一定時間的連續(xù)工作后，應(yīng)取樣化驗。4)定期清洗濾芯、油箱和管道控制油液污染的

18、另一個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、管道時要特別注意清潔，對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，它是一種強迫分離出油液中雜質(zhì)顆粒的方法。油液經(jīng)過多次強迫過濾，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)電機組的主要部件，也是風(fēng)電機組安全設(shè)計中的主要部分。因此在日常運行和維護(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)液壓泵運轉(zhuǎn)時是否有異常噪聲。3)液壓缸全行程移動是否正常平穩(wěn)。4)液壓系統(tǒng)各測壓點壓力是否在規(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，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，對原理圖中各個元件的作用要了解，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情況，外界是很難了解到的，所以給分析、診斷帶來了