风力发电机液压系统(2)

2020-04-14 16:25

而形成偏差信号以产生对被控对象的控制作用,这种控制形式称之为反馈控制。反馈信号与给定信号符号相反,即总是形成差值,这种反馈称之为负反馈。用负反馈产生的偏差信号进行调节,是反馈控制的基本特征。在图7.1.2所示的实例中,电位器6就是反馈装置,偏差信号就是给定信号电压与反馈信号电压在放大器输入端产生的Δu。

二、风力发电机液压系统的类型 (一)、定桨距风力发电机组的液压系统

定桨距风力发电机组的液压系统实际上是制动系统的执行机构,主要用来执行风力发电机组的开关机指令。通常它由两个压力保持回路组成,一路通过蓄能器供给叶尖扰流器,另一路通过蓄能器供给机械刹车机构。这两个回路的工作任务是使机组运行时制动机构始终保持压力。当需要停机时,两回路中的常开电磁阀先后失电,叶尖扰流器一路压力油被泄回油箱,叶尖动作;稍后,机械刹车一路压力油进入刹车油缸,驱动刹车夹钳,使叶轮停止转动。在两个回路中各装有两个压力传感器,以指示系统压力,控制液压泵站补油和确定刹车机构的状态。

1—油箱 2—液压泵 3—电动机 4—精滤油器 5—油位指示器 6—溢流阀 7—单向阀 8—蓄能器 9—压力开关 10—节流阀 11—压力表 12—电磁阀(1) 13—电磁阀(2) 14—制动夹钳 15—突开阀 16—电磁阀(3)

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图7.1.3定桨距风力发电机组的液压系统

图7.1.3为FD43-600kW 风力发电机组的液压系统。由于偏航机构也引入了液压回路,它由三个压力保持回路组成。图左侧是气动刹车压力保持回路,压力油经油泵2、经滤油器4 进入系统。溢流阀6用来限制系统最高压力。开机时电磁阀12-1 接通,压力油经单向阀7-2 进入蓄能器8-2,并通过单向阀7-3和旋转接头进入气动刹车油缸。压力开关由蓄能器的压力控制,当蓄能器压力达到设定值时,开关动作,电磁阀12—1关闭。运行时,回路压力主要由蓄能器保持,通过液压油缸上的钢索拉住叶尖扰流器,使之与叶片主体紧密结合。

电磁阀12-2为停机阀,用来释放气动刹车油缸的液压油,使叶尖扰流器在离心力作用下滑出;突开阀15,用于超速保护,当叶轮飞车时,离心力增大,通过活塞的作用,使回路内压力升高;当压力达到一定值时,突开阀开启,压力油泄回油箱。突开阀不受控制系统的指令控制,是独立的安全保护装置。

图中间是两个独立的高速轴制动器回路,通过电磁阀13—1、13-2 分别控制制动器中压力油的进出,从而控制制动器动作。工作压力由蓄能器8—1 保持。压力开关9—1根据蓄能器的压力控制液压泵电动机的停、起。压力开关9-3、9-4用来指示制动器的工作状态。

右侧为偏航系统回路,偏航系统有两个工作压力,分别提供偏航时的阻尼和偏航结束时的制动力。工作压力仍由蓄能器8-1 保持。由于机舱有很大的惯性,调向过程必须确保系统的稳定性,此时偏航制动器用作阻尼器。工作时,4DT 得电,电磁阀16左侧接通,回路压力由溢流阀保持,以提供调向系统足够的阻尼;调向结束时,4DT失电,电磁阀右侧接通,制动压力由蓄能器直接提供。

由于系统的内泄漏、油温的变化、及电磁阀的动作,液压系统的工作压力实际上始终处于变化的状态之中。其气动刹车与机械刹车回路的工作压力分别如图7.1.4所示。

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a、空气制动压力 b、机械制动压力

①—开机时液压泵启动 ②—内泄漏引起的 ③—液压泵重新启动

④—温升引起的压力升高 ⑤—电磁阀动作引起的压力降 ⑥—停机时电磁阀打开

图7.1.4 气动刹车与机械刹车压力图

图中虚线之间为设定的工作范围。当压力由于温升或压力开关失灵超出该范围一定值时,会导致突开阀误动作,因此必须对系统压力进行限制,系统最高压力由溢流阀调节。而当压力同样由于压力开关失灵或液压泵站故障低于工作压力下限时,系统设置了低压警告线,以免在紧急状态下,机械刹车中的压力不足以制动风力发电机组。

(二)、变桨距风力发电机组的液压系统

变桨距风力发电机组的液压系统与定桨距风力发电机组的液压系统很相似,也由两个压力保持回路组成。一路由蓄能器通过电液比例阀供给叶片变浆距油缸,另一路由蓄能器供给高速轴上的机械刹车机构。图7.1.5为VESTASV39 型风力发电机组液压系统。

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图7.1.5变桨距风力发电机组液压系统

1—油箱 2—油位开关 3—空气滤清器 4—温度传感器 5—液压泵 6—联轴器 7—电动机 8—主模块 9—压力测试口 10—滤清器 11—单向阀 12压力传感器 13—溢流阀 14—压力表 15—压力表接口 16—蓄能器 17—节流阀 18—可调节流阀 19—电磁阀 20—比例阀 21—电磁阀 22—减压阀 23—压力开关 24—先导止回阀

1、液压泵站

液压泵站的动力源是齿轮泵5,为变距回路和制动器回路所共用。液压泵安装在油箱油面以下并通过联轴器6,由油箱上部的电动机驱动。泵的流量变化根据负载而定。

液压泵由压力传感器12的信号控制。当泵停止时,系统由蓄能器16保持压力。系统的工作压力设定范围为130—145bar。当压力降至130bar以下时,泵起动;在145bar时,泵停止。在运行、暂停和停止状态,泵根据压力传感器的信号自动工作,在紧急停机状态,泵将被迅速断路而关闭。

压力油从泵通过高压滤油器10 和单向阀11—1传送到蓄能器16。滤油器上装有旁通阀和污染指示器,它在旁通阀打开前起作用。阀11—1在泵停止时阻止回流。紧跟在滤油器外面,先后有二个压力表连接器(M1 和M2),它们用于测量泵的压力或滤油器两端的压力降。测量时将各测量点的连接器通过软管与连接器M8 上的压力表14 接通。溢流阀13—1是防止泵在系统压力超过145bar 时继续泵油进入系统的安全阀。在蓄能器16 因外部加热情况下,溢流阀13—1 会限制气压及油压升高。

节流阀18—1用于抑制蓄能器预压力并在系统维修时,释放来自蓄能器16—1 的压

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力油。

油箱上装有油位开关2,以防油溢出或泵在无油情况下运转。

油箱内的油温由装在油池内的PT100传感器测得,出线盒装在油箱上部。油温过高时会导致报警,以免在高温下泵的磨损,延长密封的使用寿命。

2、变浆控制

液压变桨距控制机构属于电液伺服系统,变桨距液压执行机构是桨叶通过机械连杆机构与液压缸相连接,节距角的变化同液压缸位移基本成正比。

变浆控制系统的节距控制是通过比例阀来实现的。在图7.1.5中,控制器根据功率或转速信号给出一个(-10-+10)V 的控制电压,通过比例阀控制器转换成一定范围的电流信号,控制比例阀输出流量的方向和大小。点划线内是带控制放大器的比例阀,设有内部LVDT反馈。变距油缸按比例阀输出的方向和流量操纵叶片节距在-5°~88°之间运动。为了提高整个变距系统的动态性能,在变距油缸上也设有LVDT位置传感器。

在比例阀至油箱的回路上装有1bar单向阀11-4。该单向阀确保比例阀T-口上总是保持1bar压力,避免比例阀阻尼室内的阻尼“消失”导到该阀不稳定而产生振动。

比例阀上的红色LED(发光二极管)指示LVDT 故障,LVDT输出信号是比例阀上滑阀位置的测量值,控制电压和LVDT信号相互间的关系,如图7.1.6所示。

图7.1.6 节距控制示意图

变距速度由控制器计算给出,以0°为参考中心点。控制电压和变距速率的关系如图7.1.7所示。

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