兆瓦级风力发电机液压偏航系统设计答辩稿

兆瓦级风力发电机液压偏航系统设计,能源是人类生存的基本要素，国民经济发展的主要物资础。由于煤、石油等资源的开采利用，人类环境的污染已不容小视，而风力发电机却大大的弥补了排放污染的缺点，风力发电作为一种新兴的无污染的能源，已倍受世界所瞩目。其优点主要是无污染，发电效率高，还有一个就是取之不尽用之不竭 如今，兆瓦级风力发电机已成为社会风力发电机的主流产品，其偏航设备大多用的是双馈型电气控制，而本文则把偏航系统加以创新与改良，改为了液压系统。相较电气设备，液压系统更稳定，将发电机改为液压马达并取消了变速箱，使偏航设备整体的重量减轻。,一、偏航系统在风力发电机中的作用,偏航系统是水平轴风力发电机组的重要组成部分， 其功能主要有两个: 第一是要控制风轮随时跟踪风向的变化； 第二是当风电机组出现单方向的持续偏航, 机舱内的电缆发生缠绕时,能够自动解除电缆缠绕。,二、偏航系统的组成简介及其液压原理图,主要组成部件有偏航大齿圈、偏航侧面轴承、偏航驱动装置、 偏航计数器、偏航限位开关、偏航刹车盘、接近开关、 风速风向仪等。,偏航大齿圈：位于偏航电机下方的与小齿轮啮合的一个巨大 的齿轮，大齿圈是通过88 个螺栓紧固在塔筒法兰上面的， 即是说大齿圈是不可能旋转的，那么只能够是小齿轮围绕着 大齿圈旋转带动主机架旋转，直到机舱位置与风向仪测得的 风向相同。,侧面轴承：侧面轴承是一个呈弧状的阶梯块，共有6块，每块都有5 个105的沉孔分布于圆弧之上，用于放置定位销、圆形弹簧和压板，每个孔的底部均有M32的螺纹孔，用于安装调整螺栓，因为下滑动衬垫是粘合在压板上的，所以调整螺栓的旋入深度就可以调整滑动衬垫与大齿圈之间的紧密程度，从而得到最佳阻尼。,风力发电机所用偏航轴承为四点接触球转盘轴承，是一种分离型轴承，当无载荷或是纯径向载荷作用时，钢球和套圈呈现为四点接触。,关于轴承的选用，查阅相关资料后，最终选用LYJW的型号为 132.50.4500的材质为42CrMn的轴承，是预硬塑料模具钢， 具有良好的可加工性和耐磨损性，加工变形微小。,三、液压马达的选取,液压马达习惯上是指输出旋转运动的，将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置。 液压马达分类有几种，分别是叶片式马达、柱塞式马达、齿轮式马达。 这里由于风电机的属性选取径向式柱塞马达，优点是排量大，体积大，转速低，可以直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大大简化，低速液压马达的输出扭矩较大，可达几千到几万Nm，因此又称为低速大扭矩液压马达。,四、偏航系统结构图,五、液压偏航控制原理图设计,根据风速风向仪的信号，风电机对准风向时需将风力机底盘与塔架固定锁紧，阻尼力矩需要在对风过程中被提供。为达到此目的，采用液压控制，偏航液压系统成本低、结构简单。,如图所示，该模块包括液压动力单元1000和偏航单元2000。,六、风电机偏航控制过程,根据风电机的偏航功能，大致分为几个模块：自动偏航、90度侧风、人工偏航以及自动解缆。 基本流程如下图所示：,1.自动偏航 自动偏航是指风电机能够根据风向与机舱的夹角,自动调节机舱位置,以确保叶片能够准确垂直风向,确保风电机吸收风能的功率为最大。因此必须使叶片法线方向与风向基本相同。当风向改变，超过允许误差范围时，自动偏航指令将由系统计算机发出，偏航电机和传感器组成的对风系统校正动作将会执行，以确保机舱能够准确对风。 设风向标测得的偏航误差角为a。机舱偏航角度和为b，设偏航的容许误差为c(一般15左右)，机舱顺时针方向调向时为正，逆时针为负，当风向标测得的角度ac不进行偏航操作。当c-d，负向调向a。当a+b小于条件解缆限位时，正向调整360+a。,2.90度侧风,90度侧风是在外界环境对风电机组有较大影响的情况下(如突然出现超强风)，为保证风电机组能够安全所实施的措施，故在90 度侧风时，应当使机舱走最短路径，自动偏航指令将被屏蔽。在侧风指令结束后偏航闸应当被抱紧，同时当风向变化时，继续追踪风向的变化，以确保风电机组的安全。 对于90侧风，容许误差仍取c。90侧风的操作流程为:当风向标测得的角度0a90-c，正向调整90-a；当90-ca90+c时，不操作；90+ca180，负向调整a-90,当风向标测得的角度c-90a0，负向调整90+a；当c-90a-90-c时，不操作;当-90-ca-180时，正向调整-90-a。,3.人工偏航,人工偏航是指在自动偏航失效和需要人工解缆亦或是在需要维修的时候，通过人工指令来对风电机进行偏航操纵。 人工偏航过程如下：首先检查人工偏航启停信号，观察是否进行人工偏航。若此时有人工偏航信号，再检查此时是否正在进行偏航操作，若无，停止自动偏航指令，使其停止工作。然后读取人工偏航的方向信号，判断与上次偏航方向是否一致，若一致，松开偏航闸，使其正常运转；若不一致，则立即停止偏航电机，保持偏航闸为松闸状态，向相反方向进行反转并记录转向，直到出现相应的人工偏航停止信号的出现，抱闸，清除人工偏航标志。,4.自动解缆,由于自然风不定向以及随机性，风机的偏航方向也是不确定的。如风电机长时间持续向同一方向转动，就有可能造成电缆缠绕，缠绕过多甚至会绞断。因此自动解缆装置成为了风力发电机偏航系统的一个重要部分。当风机达到其自身规定的解缆角度时，偏航系统就会进行自动解缆，此时风电机会立即刹车停机，然后启动偏航电机驱动机舱反向旋转,则会返回最初机舱无电缆缠绕位置。如果出现故障而自动解缆指令并未起到解缆作用，风电机也设置了一个极值角度,当电缆纽转达到这个极值角度时，纽缆保护器被触发，刹车停机，纽缆故障报告，等待进行人工解缆。纽缆保护器能在偏航系统失效情况下保护风电机电缆以防止过度缠绕。为了加大保险系数，纽缆保护器控制系统一般和偏航系统分开运转。,当限位开关被触发时，偏航系统会根据限位开关发出的信息来判断是进行顺时针解缆还是进行逆时针解缆。设限位开关在许可范围内时输出信号O；正向时输出信号为1；负向时输出信号为-1。当系统检测到限位开关的输出信号为1时，负向驱动机舱旋转进行解缆；当系统检测到限位开关的输出信号为-1时，正向驱动机舱旋转进行解缆。当自动解缆进行时，通常会同时检测接近开关的信号，直到接近开关记录的机舱偏航角度在某限定范围内时，解缆结束；此时偏航电机停止工作，系统处于待机状态，接近开关向中心控制器发出自动解缆完成信号，解缆结束。,谢谢观赏,