知識(shí)點(diǎn)二-液壓與制動(dòng)系統(tǒng).知識(shí)點(diǎn)二-液壓與制動(dòng)系統(tǒng)

項(xiàng)目三風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)任務(wù)五變速與變槳距機(jī)組偏航及其他控制知識(shí)點(diǎn)二液壓與制動(dòng)系統(tǒng)1、液壓系統(tǒng)的組成變槳距機(jī)組的液壓系統(tǒng)與定槳距機(jī)組的液壓系統(tǒng)很相似，也是制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由兩個(gè)壓力回路組成。液壓與制動(dòng)系統(tǒng)一、液壓系統(tǒng)由蓄能器通過(guò)電液比例閥供給葉片變距液壓缸由蓄能器供給機(jī)械制動(dòng)機(jī)構(gòu)1、液壓系統(tǒng)的組成液壓與制動(dòng)系統(tǒng)一、液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的兩個(gè)回路中各裝有兩個(gè)壓力傳感器，用以控制液壓泵站補(bǔ)油、指示回路壓力和確定制動(dòng)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)。右圖是典型的變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)圖。由于偏航機(jī)構(gòu)也引入了液壓回路，整個(gè)液壓系統(tǒng)由三個(gè)壓力保持回路組成。液壓與制動(dòng)系統(tǒng)一、液壓系統(tǒng)2、液壓泵站

液壓泵站的動(dòng)力源是液壓泵5,為變距回路和制動(dòng)器回路所共用。液壓泵安裝在油箱油面以下，并通過(guò)聯(lián)軸器6,由油箱上部的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。泵的流量變化根據(jù)負(fù)載而定。

液壓泵由壓力傳感器12的信號(hào)控制。當(dāng)泵停止時(shí)，系統(tǒng)由蓄能器16保持壓力。系統(tǒng)的工作壓力設(shè)定范圍為130~145bar。當(dāng)壓力降至130bar以下時(shí)，泵啟動(dòng)；在145bar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。在緊急停機(jī)狀態(tài)，泵將被迅速斷路而關(guān)閉。

液壓與制動(dòng)系統(tǒng)一、液壓系統(tǒng)2、液壓泵站

壓力油從泵通過(guò)高壓濾油器10和單向閥11-1傳送到蓄能器16。濾油器上裝有旁通閥和污染指示器，在旁通閥打開(kāi)前起作用。閥11-1在泵停止時(shí)阻止回流。緊跟在濾油器外面先后有兩個(gè)壓力表連接器（M1和M2),它們用于測(cè)量泵的壓力或?yàn)V油器兩端的壓力降。測(cè)量時(shí)，將各測(cè)量點(diǎn)的連接器通過(guò)軟管與連接器M8上的壓力表14接通。溢流閥13是防止泵在系統(tǒng)壓力超過(guò)145bar時(shí)，繼續(xù)泵油進(jìn)入系統(tǒng)的安全閥。在蓄能器16因外部加熱情況下，溢流閥13會(huì)限制氣壓及油壓升高。

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(lái)自蓄能器16-1的壓力油。

油箱上裝有油位開(kāi)關(guān)2,以防油溢出或泵在無(wú)油情況下運(yùn)轉(zhuǎn)。油箱內(nèi)的油溫由裝在油池內(nèi)的PT100傳感器測(cè)得，出線盒裝在油箱上部。油溫過(guò)高時(shí)會(huì)導(dǎo)致報(bào)警，以免在高溫下泵的磨損，延長(zhǎng)密封的使用壽命。液壓與制動(dòng)系統(tǒng)一、液壓系統(tǒng)3、液壓系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)緩?fù)r(shí)的工作情況

電磁閥19-1和19-2(緊急順槳閥，未標(biāo)示）通電后，使比例閥20上的P口得到來(lái)自泵和蓄能器16-1的壓力。節(jié)距油缸的左端（前端）與比例閥的A口相連。電磁閥21-1通電后，使先導(dǎo)管路（虛線）增加壓力。先導(dǎo)止回閥24裝在變距油缸后端，靠先導(dǎo)壓力打開(kāi)，以允許活塞雙向自由運(yùn)動(dòng)。把比例閥20通電到“直接”（P-A,B-T)時(shí)，壓力油即通過(guò)單向閥11-2和電磁閥19-2傳送P-A到缸筒的前端?；钊蛴乙苿?dòng)，相應(yīng)的葉片節(jié)距向-5°方向調(diào)節(jié)，油從油缸右端(后端）通過(guò)先導(dǎo)止回閥24和比例閥（B口至T口）回流到油箱。液壓與制動(dòng)系統(tǒng)一、液壓系統(tǒng)3、液壓系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)緩?fù)r(shí)的工作情況

把比例閥通電到“跨接”（P-B,A-T)時(shí)，壓力油通過(guò)止回閥傳送P-B進(jìn)入油缸后端，活塞向左移動(dòng)，相應(yīng)的葉片節(jié)距向+88°方向調(diào)節(jié)，油從油缸左端（前端）通過(guò)電磁閥19-2和單向閥11-3回流到壓力管路。由于右端活塞面積大于左端活塞面積，使活塞右端壓力高于左端的壓力，從而能使活塞向前移動(dòng)。液壓與制動(dòng)系統(tǒng)一、液壓系統(tǒng)4、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(guò)閥19-1和節(jié)流閥17-1及先導(dǎo)止回閥24傳送到油缸后端。缸筒的前端通過(guò)閥19-2和節(jié)流閥17-2排放到油箱，葉片變距到+88°機(jī)械端點(diǎn)，而不受來(lái)自比例閥的影響。電磁閥21-1斷電時(shí)，先導(dǎo)管路壓力油排放到油箱；先導(dǎo)止回閥24不再保持在雙向打開(kāi)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(lái)自風(fēng)的變槳力不能從油缸左端方向移動(dòng)活塞，避免向-5°的方向調(diào)節(jié)葉片節(jié)距。液壓與制動(dòng)系統(tǒng)一、液壓系統(tǒng)4、液壓系統(tǒng)在停機(jī)/緊急停機(jī)時(shí)的工作情況

在停機(jī)狀態(tài)，液壓泵繼續(xù)自動(dòng)停/啟運(yùn)轉(zhuǎn)。順槳由部分來(lái)自蓄能器16-1、部分直接來(lái)自泵5的壓力油來(lái)完成。在緊急停機(jī)位時(shí)，泵很快斷開(kāi)，順槳只由來(lái)自蓄能器16-1的壓力油來(lái)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(lái)自風(fēng)的自變槳力完成。油缸右端將由兩部分液壓油來(lái)填補(bǔ)：一部分來(lái)自油缸左端通過(guò)電磁閥19-2、節(jié)流閥17-2、單向閥11-5和先導(dǎo)止回閥24的重復(fù)循環(huán)油；另一部分油來(lái)自油箱通過(guò)吸油管路及單向閥11-5和先導(dǎo)止回閥24。緊急順槳的速度由兩個(gè)節(jié)流閥17-1和17-2控制并限制到約9°/s。液壓與制動(dòng)系統(tǒng)二、比例控制變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組液壓系統(tǒng)采用了比例控制技術(shù)，它是介于開(kāi)關(guān)控制技術(shù)和伺服控制技術(shù)之間的過(guò)渡技術(shù)，控制原理簡(jiǎn)單，控制精度高，抗污染能力強(qiáng)，價(jià)格適中。比例控制技術(shù)的基本工作原理根據(jù)輸入信號(hào)電壓值（一般為-9～+9V)的大小，通過(guò)放大器，將該輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號(hào)，如圖3-54所示。這個(gè)電流信號(hào)作為輸入量被送入比例電磁鐵，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(guò)這樣的轉(zhuǎn)換，一個(gè)輸入電壓信號(hào)的變化，就可以控制執(zhí)行單元和機(jī)械設(shè)備上工作部件的運(yùn)動(dòng)方向，并對(duì)其作用力和運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，還能對(duì)相應(yīng)的時(shí)間過(guò)程進(jìn)行控制，比如在一段時(shí)間內(nèi)，對(duì)流量的變化、加速度或減速度的變化等進(jìn)行調(diào)節(jié)。液壓與制動(dòng)系統(tǒng)二、比例控制當(dāng)需要更高的閥性能時(shí)，可在閥或者電磁鐵上接裝一個(gè)位置傳感器，以提供一個(gè)與閥芯位置成比例的電信號(hào)。此位置信號(hào)閥的控制器提供一個(gè)反饋控制，使閥芯可以由一個(gè)閉環(huán)配置來(lái)定位。如圖所示，一個(gè)輸入信號(hào)供至放大器，放大器產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)去驅(qū)動(dòng)電磁鐵。電磁鐵推動(dòng)閥芯，直到來(lái)自位置傳感器的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)相等為止。因此，比例控制技術(shù)可以使閥芯在閥體中準(zhǔn)確定位，而由摩擦力、液動(dòng)力或液壓力所引起的任何干擾都能被自動(dòng)糾正。液壓與制動(dòng)系統(tǒng)三、變槳距系統(tǒng)液壓變槳距控制機(jī)構(gòu)屬于電液間服系統(tǒng)，變槳距液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)是葉片通過(guò)機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)與液壓缸相連接，槳距角的變化同液壓缸位移基本成正比。變槳控制系統(tǒng)的節(jié)距控制是通過(guò)比例閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在圖中，控制器根據(jù)功率或轉(zhuǎn)速信號(hào)給出一個(gè)-10～+10V的控制電壓，通過(guò)比例閥控制器轉(zhuǎn)換成一定范圍的電流信號(hào)，控制比例閥輸出流量的方向和大小。點(diǎn)畫線內(nèi)是帶控制放大器的比例閥，設(shè)有內(nèi)部LVDT反饋。變距油缸按比例閥輸出的方向和流量，操縱葉片節(jié)距在-5°～88°之間運(yùn)動(dòng)。為了提高整個(gè)變距系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，在變距油缸上也設(shè)有LVDT位置傳感器。液壓與制動(dòng)系統(tǒng)三、變槳距系統(tǒng)在比例閥至油箱的回路上裝有1bar單向閥11-4。該單向閥確保比例閥T口上總是保持lbar壓力，避免比例閥阻尼室內(nèi)的阻尼“消失”，導(dǎo)致該閥不穩(wěn)定而產(chǎn)生振動(dòng)。比例閥上的紅色LED(發(fā)光二極管）指示LVDT故障。LVDT輸出信號(hào)是比例閥上滑閥位置的測(cè)量值，控制電壓和LVDT信號(hào)相互間的關(guān)系，如圖所示。液壓與制動(dòng)系統(tǒng)三、主軸機(jī)械制動(dòng)控制制動(dòng)系統(tǒng)由泵系統(tǒng)通過(guò)減壓閥22供給壓力源。

蓄能器16-2是確保能在蓄能器16-1或泵沒(méi)有壓力的情況下也能工作。

可調(diào)節(jié)流閥18-2用于抑制蓄能器16-2的預(yù)充壓力，或在維修制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，用于來(lái)自釋放的油。1、運(yùn)行/暫停/停機(jī)

開(kāi)機(jī)指令發(fā)出后，電磁閥21-2通電，制動(dòng)卡鉗排油到油箱，剎車因此而被釋放。暫停期間保持運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。停機(jī)指令發(fā)出后，電磁閥21-2失電，來(lái)自蓄能器16-2和減壓閥22的壓力油可通過(guò)電磁閥21-2的3口進(jìn)入制動(dòng)器油缸，實(shí)現(xiàn)停機(jī)時(shí)的制動(dòng)。2、緊急停機(jī)

電磁閥21-2失電，蓄能器16-2將壓力油通過(guò)電磁閥21-2進(jìn)入制動(dòng)卡鉗油缸。制動(dòng)油缸的速度由節(jié)流閥17-3控制。液壓與制動(dòng)系統(tǒng)四、變槳距機(jī)組制動(dòng)過(guò)程當(dāng)風(fēng)電機(jī)組發(fā)生重大故障、在維修期間或者風(fēng)速較長(zhǎng)時(shí)間大于設(shè)定風(fēng)速時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)指令，制動(dòng)系統(tǒng)工作，使風(fēng)電機(jī)組及時(shí)安全停機(jī)，從而維護(hù)機(jī)組的安全。制動(dòng)離去由液壓馬達(dá)提供。

通常情況下，空氣制動(dòng)（對(duì)于變槳距機(jī)組，是將葉片順槳至槳距角為90°）起主要作用，日常停機(jī)中往往也是先采用空氣制動(dòng)，機(jī)械制動(dòng)只是起輔助作用。但是當(dāng)遇到緊急情況需要快速停機(jī)時(shí)，機(jī)械制動(dòng)的不可替代性就體現(xiàn)出來(lái)了，可以說(shuō)因?yàn)闄C(jī)械制動(dòng)的存在，才保證了風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行。液壓與制動(dòng)系統(tǒng)四、變槳距機(jī)組制動(dòng)過(guò)程機(jī)械制動(dòng)通常為常閉式，始終保持制動(dòng)機(jī)構(gòu)在機(jī)組運(yùn)行時(shí)的壓力。1、正常制動(dòng)當(dāng)風(fēng)電機(jī)組的外界環(huán)境改變或檢修時(shí)的正常停機(jī)