图7.1.7 变距速率、位置反馈信号与控制电压的关系
3、液压系统在运转缓停时的工作情况
电磁阀19-1 和19-2（紧急顺桨阀）通电后，使比例阀上的P口得到来自泵和蓄能器16—1压力。节距油缸的左端（前端）与比例阀的A口相连。
电磁阀21—1 通电后，从而使先导管路（虚线）增加压力。先导止回阀24 装在变距油缸后端靠先导压力打开以允许活塞双向自由流动。
把比例阀20 通电到“直接”（P-A，B-T )）时，压力油即通过单向阀11-2和电磁阀19-2 传送P-A 到缸筒的前端。活塞向右移动，相应的叶片节距向－5°方向调节，油从油缸右端（后端）通过先导止回阀24 和比例阀（B 口至T 口）回流到油箱。
把比例阀通电到“跨接”（P-B，A-T）时，压力油通过止回阀传送P-B进入油缸后端，活塞向左移动，相应的叶片节距向＋88°方向调节，油从油缸左端（ 前端）通过电磁阀19-2 和单向阀11-3 回流到压力管路。由于右端活塞面积大于左端活塞面积，使活塞右端压力高于左端的压力，从而能使活塞向前移动。
4、液压系统在停机/ 紧急停机时的工作情况
停机指令发出后，电磁阀19—1 和19-2 断电，油从蓄能器16-1通过阀19-1和节流阀17— 1及阀24 传送到油缸后端。缸筒的前端通过阀19-2 和节流阀17-2 排放到油箱，叶片变距到＋88°机械端点而不受来自比例阀的影响。
电磁阀21-1断电时，先导管路压力油排放到油箱；先导止回阀24 不再保持在双向打开位置，但仍然保持止回阀的作用，只允许压力油流进缸筒。从而使来自风的变浆力不能从油缸左端方向移动活塞，避免向－5°的方向调节叶片节距。
在停机状态，液压泵继续自动停/ 起运转。顺桨由部分来自蓄能器16-1，部分直接
11
来自泵5 的压力油来完成。在紧急停机位时，泵很快断开，顺桨只由来自蓄能器16-1 的压力油来完成。为了防止在紧急停机时，蓄能器内油量不够变距油缸一个行程，紧急顺桨将由来自风的自变浆力完成。油缸右端将由两部分液压油来填补：一部分来油缸左端通过电磁阀19—2、节流阀17-2、单向阀11-5 和24 的重复循环油；另一部分油来自油箱通过吸油管路及单向阀11-5和24。
紧急顺桨的速度由二个节流阀17-1和17-2控制并限制到约9°/s。 5、制动机构
制动系统由泵系统通过减压阀22 供给压力源。
蓄能器16-2是确保能在蓄能器16-1或泵没有压力的情况下也能工作。
可调节流阀18-2 用于抑制蓄能器16-2的预充压力或在维修制动系统时，用于来自释放的油。
压力开关23-1 是常闭的，当蓄能器16-2上的压力降低于15bar时打开报警。 压力开关23-2 用于检查制动压力上升，包括在制动器动作时。
溢流阀13-2 防止制动系统在减压阀22 误动作或在蓄能器16-2受外部加热时，压力过高（23bar）。过高的压力即过高的制动转矩，会造成对传动系统的严重损坏。
液压系统在制动器一侧装有球阀，以便螺杆活塞泵在液压系统不能加压时，用于制动风力发电机组。打开球阀、旋上活塞泵，制动卡钳将被加压，单向阀17-7 阻止回流油向蓄能器16-2方向流动。要防止在电磁阀21-2通电时加压，这时制动系统的压力油经电磁阀排回油箱，加不上来自螺杆活塞泵的压力。在任何一次使用螺杆泵以后，球阀必须关闭。
①、运行/暂停/ 停机
开机指令发出后，电磁阀21-2通电，制动卡钳排油到油箱，刹车因此而被释放。暂停期间保持运行时的状态。停机指令发出后，电磁阀21-2 失电，来自蓄能器16-2的和减压阀22压力油可通过电磁阀21-2 的3口进入制动器油缸，实现停机时的制动。
②、紧急停机
电磁阀21-2失电，蓄能器16-2将压力油通过电磁阀21-2 进入制动卡钳油缸。制动油缸的速度由节流阀17-4 控制。
8.2 风力发电机对液压系统及零部件的要求 一、风力发电机对液压系统的基本要求
风力发电机液压系统的设计应满足一些基本要求：工作原理简单、易行、完善，节能、
12
高效，成本低廉；工作安全可靠；运行正常，维护方便；噪声小、无渗漏，满足设计寿命大于20年的要求。
（一）、液压系统的设计条件
液压行业是机械工业中十分成熟的行业，具有专业化生产的优势，所以风力发电机的液压系统都是由风力发电机总装厂进行设计，委托液压件厂生产制造零部件，在风机总装时进行液压系统的安装。在与液压件厂的技术协议或设计任务书中必须明确以下内容：
1、风力发电机组的额定功率；
2、风力发电机组的结构形式及工作方式系统工作的环境温度等级（高温：—25℃～50℃；常温：—20℃～40℃；低温：—30℃～40℃）、湿度及其变化范围；
3、对于高温和易燃环境、外界扰动（如冲击、振动等）、高海拔（1000米以上）、严寒地区以及高精度、高可靠性等特殊情况下的系统设计、制造及使用要求；
4、液压执行元件、液压泵站、液压阀台及其它液压装置的安装位置；
5、液压执行机构的性能、运动参数、安装方式和有关特殊要求（如保压、泄压、同步精度及动态特性等）；
6、操作系统的自动化程度和连锁要求； 7、系统使用工作油的种类； 8、明确用户电网参数。 （二）、液压系统的设计原则
液压系统的设计和结构应满足有关标准的要求，并应考虑下列因素：
1、元件（泵、管路、阀门、液压缸）的尺寸应适当，以保证其所需的反应时间、动作速度、作用力；运行期间，液压组件中的压力波动可能导致的疲劳破坏；
2、控制功能与安全系统应能完全分离；液压系统应设计在无压力或液压失效情况下，系统仍能处于安全状态；
3、液压缸（如：风轮制动机构、叶片变浆距机构、偏航制动机构等）仅在具有压力时才能实现其安全功能，液压系统应设计成在动力供给失效后能使机组保持在安全状态的时间不少于5天；
4、机组设计应满足运行气候条件（油/液体粘度、可能的冷却、加热等）； 5、泄露不应对其功能产生有害影响。如出现泄露应能进行监控，并对风力发电机组进行相应的控制；
13
6、如液压缸在液压动作下沿两个方向移动，应设计成“液压加载”式；
7、布置管路时，应考虑组件间的相互运动和由此产生的作用于管子上的动应力。 （三）、液压系统的节能安全要求
1、设计液压系统时，应考虑系统效率（应选用节能元件、节能回路等），使系统的发热减至最小程度。
2、系统设计应考虑各种可能发生的事故。系统的功能设置，元件的选择、应用、配置和调节等，应首先考虑人员的安全和事故发生时设备损坏最小；系统应有过压保护装置。
3、液压系统设计与调整，应使冲击力最小。冲击力不致影响设备正常工作和引起危险。
4、液压元件的使用应符合相应的实用特性、技术参数和性能的要求。
5、液压元件的安装位置应能安全方便的进行操作和调整，液压元件的操作和调整应符合制造厂的规定。
6、液压系统设计应符合GB/T5083有关安全、卫生的规定。 二、风力发电机液压系统的主要组成部分
风力发电机液压系统由液压件厂根据风力发电机总装厂的订货要求设计生产。其供货组件有液压泵站（包括油箱、油泵、变浆控制块、安全浆距控制块、一些标准液压控制阀）、蓄能器、油缸、控制箱等。这些液压零部件在风力发电机总装厂进行总装时，安装在各自规定的位置，然后进行配管作业，用液压管路把它们连接起来组成系统。
变浆控制块和安全浆距控制块是液压件厂根据风力发电机组液压系统的的特点，专门为风力发电机液压系统设计制造的液压控制器件。变浆控制块和安全浆距控制块上集成了多个不同种类的液压控制阀和联通管路，油路联通是采用油路块实现的，各种液压阀安装在油路块上；因此具有体积小、占地面积小、可靠性高、对外连接管路少、现场安装工作量少的优点。目前专用机械设备的液压系统普遍采用控制模块集成的方式。
风力发电机组液压系统的液压泵站是以一个部件来供货的，液压控制模块一般安装在液压泵站的顶部，由液压管路将受控的油流输送到执行部件变浆距液压缸、钳盘式制动器的柱塞等。
三、风力发电机组液压系统的技术要求 （一）、工作温度
1、液压系统的工作油温度范围应满足元件及油液的使用要求。
14
2、为保证正常的工作温度，应根据使用条件设置热交换装置或提高油箱自身热交换能力。将其温度控制在规定要求范围内。一般情况下，液压泵的吸入口油温不得超过60℃，在规定的最低温度时，系统应能正常工作。
（二）、管路流速与噪声
系统金属管路的油液流速推荐值见表7.2.1。 表7.2.1 系统金属管路的油液流速推荐值
管路类型 管路代号 压力 MPa 允许流速m/s 吸管路 S — 0.5～2 2.5 2.5～3 3～4 压 油 管 路 P 2.5～6.3 6.3～16 16～31.5 4～5 5～6 回油管路 泄油管路 O — 1.5～3 L — 1
设计系统时应考虑采取降低噪声的措施，系统噪声应符合有关标准的规定。 （三）、用于液压系统的材料应考虑以下要求：
1、传递功率的液压元件所用材料应能承受预期的动载荷。
2、导管应采用无缝钢管或纵向焊接钢管，并应符合GB/T8162和GB/T3091的要求。软管应采用符合有关规定的高压软管，亦可用作柔性管路连接件。
3、允许采用经试验证明能保证密封并能承受产生的动载荷的管螺纹连接件。 （四）铸件、锻件、焊接件和管件的质量
1、金属材料牌号应符合图纸规定。金属材料的化学成分、力学性能应符合相应材料标准的规定。
2、铸件应符合GB/T6414的要求；锻件应符合GB/T12362的要求；焊接件应符合GB/T985的要求。
3、焊接件毛坯、管件应符合下列要求：
①、焊接件坯料（板材、型材等）的金属表面锈蚀程度不得低于B级，液压用管件的金属表面锈蚀程度不得低于A级。
②、焊接坯料及管件应除锈，除锈后应及时焊接并焊后进行防腐处理。 ③、焊接坯料的成型形状公差应符合相应标准的规定。 ④、焊接坯料下料的断面表面粗糙度应不大于25微米。
⑤、焊接坯料端面不得有挤起形状，端面应平齐，与管子轴线的垂直度公差为管子外径的1％。
⑥、焊接坯料及管件的焊接坡口应机加工，且符合GB/T985的规定。
15