*附件：英合創(chuàng)展-風(fēng)能發(fā)電設(shè)備傳感器監(jiān)測(cè)解決方案.pdf
*附件：英合創(chuàng)展電子有限公司選型手冊(cè)（傳感器）.pdf
*附件：英合創(chuàng)展電子有限公司選型手冊(cè)（工業(yè)傳感器）.pdf

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)和剎車機(jī)構(gòu)是一個(gè)整體。在定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，液壓系統(tǒng)的主要任務(wù)是執(zhí)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的氣動(dòng)剎車和機(jī)械剎車；在變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，液壓系統(tǒng)主要控制變距機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速控制、功率控制，同時(shí)也控制機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)。

1．定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的剎車機(jī)構(gòu)
1.1. 氣動(dòng)剎車機(jī)構(gòu)
氣動(dòng)剎車機(jī)構(gòu)是由安裝在葉尖的擾流器通過(guò)不銹鋼絲繩與槳葉根部的液壓油缸的活搴桿相聯(lián)結(jié)構(gòu)成的。擾流器的結(jié)構(gòu)如圖9所示。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，在液壓力的作用下，葉尖擾流器與槳葉主體部分精密地合為一體，組成完整的槳葉。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要脫網(wǎng)停機(jī)時(shí)，液壓油缸失去壓力，擾流器在離心力的作用下釋放并旋轉(zhuǎn)80?～90?形成阻尼板，由于葉尖部分處于距離軸最遠(yuǎn)點(diǎn)，整個(gè)葉片作為一個(gè)長(zhǎng)的杠桿，使擾流器產(chǎn)生的氣動(dòng)阻力相當(dāng)高，足以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在幾乎沒(méi)有任何磨損的情況下迅速減速，這一過(guò)程即為槳葉空氣動(dòng)力剎車。葉尖擾流器是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要制動(dòng)器，每次制動(dòng)時(shí)都是它起主要作用。

在葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，作用在擾流器上的離心力和彈簧力會(huì)使葉尖擾流器力圖脫離槳葉主體轉(zhuǎn)動(dòng)到制動(dòng)位置；而液壓力的釋放，不論是由于控制系統(tǒng)是正常指令，還是液壓系統(tǒng)的故障引起，都將導(dǎo)致擾流器展開(kāi)而使葉輪停止運(yùn)行。因此，空氣動(dòng)力剎車是一種失效保護(hù)裝置，它使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制動(dòng)系統(tǒng)具有很高的可靠性。

1.2. 機(jī)構(gòu)剎車機(jī)構(gòu)
如圖10示，機(jī)構(gòu)剎車機(jī)構(gòu)由安裝在低速軸或高速軸上的剎車圓盤(pán)與布置在四周的液壓夾鉗構(gòu)成。液壓夾鉗固定，剎車圓盤(pán)隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。剎車夾鉗有一個(gè)預(yù)壓的彈簧制動(dòng)力，液壓力通過(guò)油缸中的活塞將制動(dòng)夾鉗打開(kāi)。機(jī)械剎車的預(yù)壓彈簧制動(dòng)力，一般要求在額定負(fù)載下脫網(wǎng)時(shí)能夠保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全停機(jī)。但在正常停機(jī)的情況下，液壓力并不是完全釋放，即在制動(dòng)過(guò)程中只作用了一部分彈簧力。為此，在液壓系統(tǒng)中設(shè)置了一個(gè)特殊的減壓閥和蓄能器，以保證在制動(dòng)過(guò)程中不完全提供彈簧的制動(dòng)力。

圖10 機(jī)構(gòu)剎車機(jī)構(gòu)

為了監(jiān)視機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)的內(nèi)部狀態(tài)，剎車夾鉗內(nèi)部裝有溫度傳感器和指示剎車片厚度的傳感器。

2．定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)
定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)實(shí)際上是制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要用來(lái)執(zhí)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的開(kāi)關(guān)機(jī)指令。通常它由兩個(gè)壓力保持回路組成，一路通過(guò)蓄能器供給葉尖擾流器，另一路通過(guò)蓄能器供給機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)回路的工作任務(wù)是使機(jī)組運(yùn)行時(shí)制動(dòng)機(jī)構(gòu)始終保持壓力。當(dāng)需要停機(jī)時(shí)，兩回路中的常開(kāi)電磁閥先后失電，葉尖擾流器一路壓力油被泄回油箱，葉尖動(dòng)作；稍后，機(jī)械剎車一路壓力油進(jìn)入剎車油缸，驅(qū)動(dòng)剎車夾鉗,使葉輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在兩個(gè)回路中各裝有兩個(gè)壓力傳感器，以指示系統(tǒng)壓力，控制液壓泵站補(bǔ)油和確定剎車機(jī)構(gòu)的狀態(tài)。

圖11 定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)

圖11為FD43-600kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)。由于偏航機(jī)構(gòu)也引入了液壓回路，它由三個(gè)壓力保持回路組成。

3．變距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)
3.1. 液壓系統(tǒng)圖
變距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)與定距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)很相似，也由兩個(gè)壓力保持回路組成。一路由蓄能器通過(guò)電液比例閥供給槳葉變距油缸，另一路由蓄能器供給高速軸上的機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)。圖12為VESTAS V39型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組液壓系統(tǒng)。

1. 油箱2.油位開(kāi)關(guān)3.空氣濾清器4.溫度傳感器
   5.油泵6.聯(lián)軸器7.電機(jī)8.主模塊
   9.壓力測(cè)試口10.濾油器11.單向閥12.壓力傳感器
   13.溢流閥14.壓力表15.壓力表接口16.蓄能器
   17.節(jié)流閥18.可調(diào)節(jié)流閥19.電磁閥20.比例閥
   21.電磁閥22.減壓閥23.壓力開(kāi)關(guān)24.先導(dǎo)止回閥

3.2. 液壓泵站
液壓泵站的動(dòng)力源是齒輪泵5，為變距回路和制動(dòng)器回路所共有。油泵安裝在油箱油面以下并通過(guò)聯(lián)軸器6，由油箱上部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。泵的流量變化根據(jù)負(fù)荷而定。
油泵由壓力傳感器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130bar～145bar。當(dāng)壓力降至130 bar以下時(shí)，泵起動(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)，泵被迅速斷路而關(guān)閉。
壓力油從泵通過(guò)高壓濾清器10和單向閥11-1傳送到蓄能器16。濾清器上裝有旁通閥和污染指示器，它在旁通閥打開(kāi)前起作用。閥11-1在泵停止時(shí)阻止回流。緊跟在濾清器外面，先后有二個(gè)壓力表連接器(M1和M2)，它們用于測(cè)量泵的壓力或?yàn)V清器兩端的壓力降。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13-1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13-1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。

3.3. 變距控制
變距控制系統(tǒng)的節(jié)距控制是通過(guò)比例閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如圖13，控制器根據(jù)功率或轉(zhuǎn)速信號(hào)給出一個(gè)（-10～+10）V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。虛線內(nèi)是帶控制放大器的比例閥，設(shè)有內(nèi)部LVDT位置傳感器反饋。變距油缸按比例閥輸出的方向和流量操縱槳葉節(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，如圖13所示。

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1bar壓力，避免比例閥阻尼室內(nèi)的阻尼“消失”導(dǎo)至該閥不穩(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位移傳感器故障，LVDT位移傳感器輸出信號(hào)是比例閥上滑閥位置的測(cè)量值，控制電壓和LVDT位移傳感器信號(hào)相互間的關(guān)系，如圖13所示。
變距速度由控制器計(jì)算給出，以0°為參考中心點(diǎn)。控制電壓和變距速率的關(guān)系如圖14所示。

3.4. 制動(dòng)機(jī)構(gòu)
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確保能在即使沒(méi)有來(lái)自蓄能器16-1或泵的壓力情況下也能工作。
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)用于釋放來(lái)自的油。
壓力開(kāi)關(guān)23-1是常閉的，當(dāng)蓄能器16-2上的壓力降低于15bar時(shí)打開(kāi)報(bào)警。
壓力開(kāi)關(guān)23-2用于檢查制動(dòng)壓力上升，包括在制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)。
溢流閥13-2防止制動(dòng)系統(tǒng)在減壓閥22誤動(dòng)作或在蓄能器16-2受外部加熱時(shí)，壓力過(guò)高(23巴)。過(guò)高的壓力即過(guò)高的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，會(huì)造成對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的嚴(yán)重?fù)p壞。
液壓系統(tǒng)在制動(dòng)器一側(cè)裝有球閥，以便螺桿活塞泵在液壓系統(tǒng)不能加壓時(shí)用于制動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。打開(kāi)球閥、旋上活塞泵，制動(dòng)卡鉗將被加壓，單向閥11-7阻止回流油向蓄能器16-2方向流動(dòng)。要防止在電磁閥21-2通電時(shí)加壓，這時(shí)制動(dòng)系統(tǒng)的壓力油經(jīng)電磁閥排回油箱，加不上來(lái)自螺桿活塞泵的壓力。在任何一次使用螺桿泵以后，球閥必須關(guān)閉。
（1）運(yùn)行/暫停/停機(jī)
開(kāi)機(jī)指令發(fā)出后，電磁閥21-2通電后，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的和減壓閥22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17-4控制。
審核編輯 黃宇