風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)課件

風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)是以液壓體為介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳輸和運(yùn)動(dòng)控制的機(jī)械單元。液壓系統(tǒng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)，功率密度大，容易實(shí)現(xiàn)五級(jí)變速，易于更換元件和過(guò)載保護(hù)可靠等優(yōu)點(diǎn)，在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中得到廣泛的應(yīng)用。

在變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，液壓系統(tǒng)主要用于控制變槳機(jī)構(gòu)（我公司為電機(jī)控制）和機(jī)械制動(dòng)，也用于偏航驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)（我公司主要為制動(dòng)）此外還常用于齒輪箱潤(rùn)滑油液的冷卻和過(guò)濾；發(fā)電機(jī)水冷；變流器的溫度控制；開(kāi)關(guān)機(jī)艙和驅(qū)動(dòng)起重機(jī)等。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

一、液壓元件

液壓系統(tǒng)是各種液壓元件組成。液壓元件可分為動(dòng)力元件，控制元件，執(zhí)行元件和輔助元件。動(dòng)力元件是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能，如液壓泵；控制元件控制系統(tǒng)壓力，流量，方向以及進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大，作為控制元件主要是各種閥。執(zhí)行元件是將流體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)各類機(jī)構(gòu)，如液壓缸。輔助元件為保證系統(tǒng)正常工作除上述三種原件外的裝置，如油箱，過(guò)濾器，蓄能器，管件等。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)1、液壓泵

（1）液壓泵分類及工作原理液壓泵是能量轉(zhuǎn)換裝置，用來(lái)向液壓系統(tǒng)輸送壓力油，推動(dòng)執(zhí)行元件做功。按照結(jié)構(gòu)的不同，液壓泵可分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、和螺桿泵。按照額定壓力的不同，可分為低壓泵、中壓泵、中高壓泵、高壓泵和超高壓泵。按照液壓泵輸出流量能否調(diào)節(jié)，又分為定量泵和變量泵圖示為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常用的齒輪泵。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

齒輪泵結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，它的最基本得形式就是兩個(gè)尺寸相同的齒輪在一個(gè)緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，兩嚙合的齒輪將泵體、前后蓋板和齒輪包圍的密閉容積分為兩部分，齒輪進(jìn)入嚙合的一側(cè)密閉容積減小，經(jīng)壓油口排油，退出嚙合的一側(cè)密閉容積增大，經(jīng)吸油口吸油。隨著驅(qū)動(dòng)軸的不斷地旋轉(zhuǎn)，泵也就不間斷的輸出高壓油。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

（2）液壓泵的性能參數(shù)額定壓力、排量、功率和效率是液壓泵的主要性能參數(shù)。

1）液壓泵的工作壓力和額定壓力液壓泵的工作壓力是指液壓泵實(shí)際工作時(shí)輸出的油液的壓力，它是油液克服阻力而建立起來(lái)的壓力。液壓泵輸出的工作壓力，隨著負(fù)載大小變化而變化。若有負(fù)載作用，液壓泵出口處所推動(dòng)的液體必然建立起一定的工作壓力，推動(dòng)工作臺(tái)等運(yùn)動(dòng)。

液壓泵的額定壓力是產(chǎn)品銘牌上所標(biāo)定的壓力，是指泵在正常工作條件下，允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到的出口最大工作壓力。液壓泵必須在額定工作壓力之內(nèi)工作，超過(guò)此值將使泵過(guò)載。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)2.液壓閥

液壓閥按其功能分為：方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。

(1)方向控制閥方向控制閥用來(lái)控制液壓系統(tǒng)的油流向，接通和斷開(kāi)油路，從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、停止或改變運(yùn)動(dòng)方向。方向控制閥有單向閥和換向閥兩大類。

1)普通單向閥它控制油液只能沿一個(gè)方向流動(dòng)，不能反向流動(dòng)，它由閥體、閥芯和彈簧等零件組成。

2)帶控制口的單向閥稱為液控單向閥，當(dāng)控制口通壓力油時(shí)，油液也可以反向流動(dòng)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

3）換向閥的作用是利用閥芯相對(duì)閥體的運(yùn)動(dòng)來(lái)控制液流方向、接通或斷開(kāi)油路，從而改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向、啟動(dòng)或停止。換向閥的種類很多，按操作閥芯運(yùn)動(dòng)的方式可分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁動(dòng)、液動(dòng)、電液動(dòng)等。換向閥的穩(wěn)定工作位置稱為“位”，對(duì)外接口稱為“通”。

（2）壓力控制閥在液壓系統(tǒng)中用來(lái)控制油液壓力，或利用壓力作為信號(hào)來(lái)控制執(zhí)行元件和電氣元件動(dòng)作的閥稱為壓力控制閥，簡(jiǎn)稱壓力閥。這類閥工作原理的共同特點(diǎn)是，利用油液壓力作用在閥芯的力與彈簧力相平衡的原理進(jìn)行工作的。按壓力控制閥在液壓系統(tǒng)中的功用不同，可分為溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)1)常用溢流閥有直動(dòng)型和先導(dǎo)型兩種。直動(dòng)型溢流閥由閥芯，閥體，彈簧，上蓋，調(diào)節(jié)桿，調(diào)節(jié)螺母等零件組成。閥體上進(jìn)油口連接泵的出口，出口接油箱。原始狀態(tài)，閥芯在彈簧壓力作用下處于最下端位置，進(jìn)出油口隔斷。當(dāng)液壓力等于或大于彈簧壓力時(shí)，閥芯上移，閥口開(kāi)啟，進(jìn)口壓力油經(jīng)閥口流回油箱。

2）溢流閥的主要功用

①在定量泵節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中用來(lái)保持液壓泵出口壓力恒定，并將泵輸出多余油液放回油箱，起到穩(wěn)壓溢流作用，此時(shí)稱為定壓閥

②當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載達(dá)到其限定壓力時(shí)。打開(kāi)閥門(mén)，使系統(tǒng)壓力不能上升，對(duì)設(shè)備起到安全保護(hù)作用，此時(shí)稱為安全閥

③溢流閥與電磁換向閥集成稱為電磁溢流閥，電磁溢流閥可以在執(zhí)行機(jī)構(gòu)不工作時(shí)使泵卸載風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

3）減壓閥用于降低壓力系統(tǒng)中某一回路的壓力。它可以使出口壓力基本穩(wěn)定，并且可調(diào)。

4)壓力繼電器是利用液體壓力來(lái)啟閉電器觸點(diǎn)的液電信號(hào)轉(zhuǎn)換元件，用于當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到壓力繼電器設(shè)定壓力時(shí)，發(fā)出信號(hào)，控制電氣元件動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的工作程序切換。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

（3）流量控制閥在液壓系統(tǒng)中用來(lái)控制液體流量的閥類統(tǒng)稱為流量控制閥，簡(jiǎn)稱流量閥。它是靠改變控制口的大小，調(diào)節(jié)通過(guò)閥的液體流量，以改變執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)速閥和分流集流閥等。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

（4）電液伺服閥電液伺服閥是一種根據(jù)輸入信號(hào)連續(xù)成比例的控制系統(tǒng)流量和壓力的液壓控制閥。它將小功率的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為大功率的液壓能輸出，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的位移、速度、加速度及力的控制。電液伺服閥控制精度高，相應(yīng)速度快，應(yīng)用于精度要求較高的場(chǎng)合。

（5）電液比例閥電液比例閥是用比例電磁鐵代替普通電磁換向閥電磁鐵的液壓控制閥。它可以根據(jù)輸入電信號(hào)連續(xù)成比例的控制系統(tǒng)流量和雅鹿。在動(dòng)態(tài)特性上不如電液伺服閥，但在制造成本、抗污染能力等方面優(yōu)于電液伺服閥。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)3.液壓缸

液壓缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，是將輸入的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，它可以很方便的獲得直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

液壓變距風(fēng)機(jī)液壓系統(tǒng)中的液壓缸有時(shí)采用差動(dòng)連接。所謂差動(dòng)連接是指把單活塞桿液壓缸兩腔連接起來(lái)，同時(shí)通入壓力油。由于活塞兩側(cè)有效面積與不相等，便產(chǎn)生推力差，在此推力差的作用下，活塞桿伸出，此時(shí)有桿腔排除的油液與泵供油q一起流入無(wú)桿腔，增加了無(wú)桿腔的進(jìn)油量，提高了無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)活塞的運(yùn)動(dòng)速度。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

4.輔助元件

液壓系統(tǒng)中的輔助元件包括油管、管接頭、蓄能器、過(guò)濾器、油箱、密封件、冷卻器、加熱器、壓力表和壓力開(kāi)關(guān)等。

（1）蓄能器在液壓系統(tǒng)中，蓄能器用來(lái)存儲(chǔ)和釋放液體的壓力能。當(dāng)系統(tǒng)的壓力高于蓄能器內(nèi)液體的壓力時(shí)，系統(tǒng)中的液體充進(jìn)蓄能器中，直到蓄能器內(nèi)外壓力相等；反之當(dāng)蓄能器內(nèi)液體壓力高于系統(tǒng)壓力時(shí)，蓄能器內(nèi)的液體流到系統(tǒng)中去，直到蓄能器內(nèi)外壓力平衡。蓄能器可作為輔助能源和應(yīng)急能源使用，還可吸收壓力脈動(dòng)和減少液壓沖擊。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

（2）過(guò)濾器液壓油中含有雜質(zhì)是造成液壓系統(tǒng)故障的重要原因。因?yàn)殡s質(zhì)的存在會(huì)引起相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的急劇磨損、劃傷、破壞配合表面的精度。顆粒過(guò)大時(shí)甚至?xí)归y芯卡死，節(jié)流閥節(jié)流口以及各阻尼小孔堵塞，造成元件動(dòng)作失靈。影響液壓系統(tǒng)的工作性能，甚至使液壓系統(tǒng)不能工作。因此，保持液壓油的清潔是液壓系統(tǒng)能正常工作的必要條件。過(guò)濾器可凈化油液中的雜質(zhì)，控制油液的污染。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

二、系統(tǒng)原理圖

圖示為某定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)工作原理圖。該系統(tǒng)由三組回路組成：左側(cè)是空氣動(dòng)力制動(dòng)壓力保持回路；中間為主傳動(dòng)制動(dòng)回路；右側(cè)為偏航系統(tǒng)制動(dòng)回路。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后，電磁換向閥（12-2）電磁鐵①帶電，液壓斷開(kāi)。壓力油經(jīng)液壓泵（2）、濾油器（4）、電磁換向閥（12-1）、單向閥(7-2)進(jìn)入蓄能器（8-2），并通過(guò)單向閥（7-3）和旋轉(zhuǎn)接頭（19）進(jìn)入控制葉尖擾流器液壓缸。當(dāng)蓄能器壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，壓力繼電器(9-2)動(dòng)作，電磁換向閥（12-1）電磁鐵5帶電，液路斷開(kāi)，回路壓力由蓄能器保持。并且液壓缸上的彈簧鋼索拉住葉尖擾流器，使之與葉片主體保持相一致的結(jié)合。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)停車時(shí)，電磁換向閥（12-2）電磁鐵①失電，控制葉尖擾流器液壓缸油液經(jīng)過(guò)電磁換向閥(12-2)流回油箱。使葉尖擾流器在離心力作用下偏離葉片主體相應(yīng)的角度。溢流閥（6）用來(lái)限制系統(tǒng)最高壓力。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

在液壓系統(tǒng)中還設(shè)有一個(gè)完全獨(dú)立于控制系統(tǒng)的、用于安全保護(hù)的緊急停機(jī)裝置。在控制葉尖擾流器的油路上，并聯(lián)了一個(gè)受壓力控制可突然開(kāi)啟的突開(kāi)閥(15)(突開(kāi)閥在壓力失去后也不能自動(dòng)關(guān)閉)。作用在葉尖擾流器上的離心力與風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的二次方成正比。風(fēng)輪超速時(shí)，液壓缸的壓力迅速升高，到達(dá)設(shè)定值時(shí)，突開(kāi)閥被打開(kāi)，壓力油流回油箱，葉尖擾流器在離心力的作用下，迅速脫離脫離葉片主體，旋轉(zhuǎn)成為阻尼板，使機(jī)組在控制系統(tǒng)或檢測(cè)系統(tǒng)或電磁閥失效的情況下得以安全停機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

電磁換向閥（13-1）(13-2)分別控制兩個(gè)主傳動(dòng)器壓力油的進(jìn)出，從而控制制動(dòng)器動(dòng)作。該回路中工作壓力由蓄能器(8-1)保持，壓力繼電器（9-1）根據(jù)蓄能器（8-1）的壓力高低控制液壓泵（2）的啟停。壓力繼電器（9-3）（9-4）用以監(jiān)視制動(dòng)器(14-1)(14-2)中的油液壓力，防止電磁換向閥（13—1）、（13-2）誤動(dòng)作而中斷制動(dòng)。

偏航系統(tǒng)制動(dòng)回路有兩種工作狀態(tài)。在偏航驅(qū)動(dòng)時(shí)為，了保持調(diào)向過(guò)程穩(wěn)定，電磁換向閥（16）電磁鐵④得電，偏航制動(dòng)器油腔有一定壓力，為調(diào)向過(guò)程提供阻尼；在偏航結(jié)束時(shí)，電磁換向閥（16）電磁鐵④失電，制動(dòng)壓力由蓄能器（8-1）直接提供。壓力繼電器（9-5）用以監(jiān)視制動(dòng)器（14-3）中的油液壓力，防止電磁換向閥（16）誤動(dòng)作而中斷制動(dòng)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

三、液壓系統(tǒng)的維護(hù)

1.設(shè)備的檢查

在啟動(dòng)前的項(xiàng)目檢查有：油位是否正常，行程開(kāi)關(guān)和限位塊是否緊固，手動(dòng)和自動(dòng)循環(huán)是否正常，電磁閥是否處在原始狀態(tài)等。

在設(shè)備中監(jiān)視工況的項(xiàng)目有：系統(tǒng)壓力是否穩(wěn)定并在規(guī)定范圍中，設(shè)備有無(wú)異常震動(dòng)和噪聲，油溫是否在允許的范圍內(nèi)（一般為35-55oC范圍內(nèi)，不得大于60oC），有無(wú)漏油，電壓是否保持在額定值的+5%--15%的范圍內(nèi)等。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

定期檢查的項(xiàng)目有：螺釘和管接頭的檢查和緊固，10MPa以上的系統(tǒng)每月一次，10MPa以下的系統(tǒng)每三個(gè)月一次。過(guò)濾器和空氣濾清器的檢查，每月一次。定期進(jìn)行油液污染度檢驗(yàn)，對(duì)換新油，經(jīng)過(guò)1000h使用后應(yīng)取樣化驗(yàn)，取油樣需用專用容器，并保證不受污染，取樣應(yīng)取正在使用的“熱油”，不取靜止油，取樣數(shù)量為300-500ml/次，按油料化驗(yàn)單化驗(yàn)，油料化驗(yàn)單應(yīng)納入設(shè)備檔案。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)2.液壓油

液壓系統(tǒng)的介質(zhì)是液壓油，一般采用專門(mén)用于液壓系統(tǒng)的礦物油。液壓系統(tǒng)的液壓油應(yīng)與生產(chǎn)企業(yè)制定的牌號(hào)相符(我公司使用的為EssoUnivisHVI26）

。

在正常工作溫度下液壓油粘度范圍一般為20×―200/s。當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)選用粘度較低的油液。

液壓油的壽命：礦物油8000h或至少每年更換一次。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)3.清洗過(guò)濾器和空氣濾清器

過(guò)濾器堵塞會(huì)發(fā)出信號(hào)，需要進(jìn)行清洗。清洗時(shí)需要確保電機(jī)未啟動(dòng)，電磁閥為通電。拔下插頭，要清潔液壓?jiǎn)卧砻娴幕覊m。打開(kāi)過(guò)濾器后，取出濾芯清洗。若濾芯損壞，必須更換。清潔過(guò)濾器后，應(yīng)檢查油位，必要時(shí)要加足油液。若沒(méi)收到堵塞信號(hào)的情況下，至少每六個(gè)月清洗一次過(guò)濾器。

在正常環(huán)境下每1000h清洗一次空氣濾清器；在灰塵較大的環(huán)境下每500h清洗一次濾清器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)

四、液壓系統(tǒng)的常見(jiàn)故障

1.出現(xiàn)異常震動(dòng)和噪聲

原因可能是：旋轉(zhuǎn)軸連接不同心；液壓泵超載或吸油受阻；管路松動(dòng)；液壓閥出現(xiàn)自激震蕩；液面低；油液粘度高；過(guò)濾器堵塞；油液中混有空氣等。

2.輸出壓力不足

原因可能是：液壓泵失