对风力发电机的液压系统的分析

liuhailin

风力发电机组的液压系统实际是制动系统的驱动机构，主要来执行风力发电机的启停任务。通常它由两个压力保持回路组成：一路是通过蓄能器供给叶轮刹车系统；一路是通过蓄能器供给偏航刹车系统。这两个回路的工作任务是当风力发电机正常运行时使风机制动系统始终保持一定的压力。当压力传感器测得的压力值小于系统设定值的时候，PLC就会控制液压站电机启动来补偿损耗的压力，使压力值始终在设定值之上。图1是风机液压系统控制框图：

5 h3 A) D. b0 A2 v6 i" ~# n图1 风机液压系统的控制框图液压系统的工作压力实际是始终处于变化状态之中，原因主要有系统内泄露、油温的变化及电磁阀的动作以及油液的问题。理论上液压元件没有内泄，而实际上元件内泄不可忽略。油温越高油液越稀，内泄越严重，压力越低。液压油的污染，是指从外界混入空气、水分和各种固化物等，使用中如混入锈蚀的金属粉末，就破坏了密封材料，涂料等碎状物。油液的污染，会加剧液压元件中相对运动零件间的磨损，造成节流小孔的堵塞或滑阀运动幅卡死，使液压元件不能正常工作。液压系统中所用的油液压缩性很小，在一般情况下可认为油是不可压缩的。但空气的可 压缩性很大，约为油液的一万倍，所以即使系统中含有少量的空气，它的影响也是很大的，溶解在油液中的空气，在低压时就会从油液中逸出，产生气泡，形成孔穴现象，到了高压区，在压力油作用下，这些气泡又很快被击碎，急剧受到压缩，使系统中产生噪音，同时在气体突然受到压缩时会放出大量的热量，从而引起局部过热，加速油温升高，使液压元件和液压油受到损坏。空气的可压缩性大，还会导致工作器官产生爬行等故障，破坏了工作的平稳性。
: K$ H# O/ w" X  `9 d下文将分别对偏航刹车系统和叶轮刹车系统进行分析，以及风机运作时液压系统的驱动。
6 A- u2 X! y4 u4 N一、叶轮刹车系统
* N, P) N2 {* u: n- v+ D8 g; _) [变桨系统是风能转换系统的主要制动系统（第一位的和第二位的）。它设计成为每个桨叶有独立的电气驱动，并有蓄电池来保证故障时的安全。还有一个机械制动器安装在传动链的高速侧。这个机械制动系统是风能转换系统的第三制动系统，但并不是设计成当第一和第二制动系统失败时保持风能转换系统在任何条件下不超过转速允许的极限。机械制动器的基本功能是当转子由变距系统使转子减速后让其完全停止运转。机械制动器还用于紧急停机时使风能转换系统尽快减速。这个这个机械制动器的驱动方式是采用液压为驱动源。

2 z9 j6 J7 v9 j5 u% K" V图2 液压系统的叶轮刹车系统上图是液压系统的叶轮刹车系统：正常运作时，刹车打开和刹车关闭电磁阀得电，转子刹车释放。应急情况下，刹车打开和刹车关闭电磁阀失电，蓄能器压力油经刹车打开阀进入刹车卡钳，转子制动。压力传感器在刹车油腔低于一定压力值时断开发讯。压力传感器2监控蓄能器的充压情况，当压力值小于设定值时，PLC控制油泵电机启动充压。
二、偏航刹车系统
( ~8 K: p9 ^& I; `偏航刹车机构由8~10个液压控制的偏航刹车盘构成。偏航系统有两个压力，分别提供偏航时的阻尼和偏航结束时的制动力。当偏航不工作时刹车片全部抱闸锁死；当机舱对风所有刹车盘处于半松开状态，设置足够的阻尼，保持机舱平稳偏航，此时偏航制动器用作阻尼器；自动解缆时，偏航刹车片全部释放。
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% [# h: Z& S- i8 A" s( @9 d图3 风机液压系统的偏航刹车系统上图是液压系统的偏航刹车系统：偏航全泄压电磁阀得电，偏航刹车释放；偏航半泄压电磁阀得电，45bar溢流阀调整半刹时的压力；节流阀控制刹车的起压时间。
三、风机运行时液压系统的驱动
6 G/ u  f" Z; f液压系统在制动器一侧装有球阀，以便螺杆活塞在液压不能加压时用于制动风力发电机。当开机指令发出后，刹车打开电磁阀得电，制动卡钳排油到油箱，刹车因此而释放。暂停期间保持运行时的状态。当停机指令发出后，刹车打开电磁阀失电，来自蓄能器和减压阀的压力油可通过刹车打开电磁阀进入制动液压缸，实现停机时的制动。当紧急停机时，刹车打开电磁阀失电，蓄能器将压力油通过刹车打开电磁阀进入制动卡钳液压缸。制动液压缸的速度由节流阀控制。
文章关键词： 风力、发电机、液压系统