变桨距风力发电机液压系统设计

逃离我推掉我的手 2024-04-03 13:16 71阅读 0赞

目 录  
引言 2  
1 绪论 3  
1.1变桨距网力发电机背景及意义 3  
1.2国内外研究现状和发展 3  
1.2.1风能发电的历史与现状 3  
1.2.2风力发电技术的发展 4  
1.3研究主要内容 5  
2 变桨距风力发电液压系统概述 6  
2.1 风力发电原理 6  
2. 2 变桨距的工作原理 6  
2.3 液压系统实现变桨距 7  
2.4 液压系统关键元件 7  
2.4.1 液压变桨距控制元件 7  
2.4.2液压变桨距元件 7  
2.4.3变桨控制元件 8  
3 变桨距风力发电机液压系统总体设计 12  
3.1 液压系统的方案设计 12  
3.2　液压系统的参数设计 13  
3.2.1 原始数据及设计要求 13  
3.3液压系统油路如何流通实现变桨距 13  
4 变桨距风力发电机液压系统计算 14  
4.1 变桨距系统驱动力矩计算 14  
4.2 变桨距轴承的设计与计算 16  
4.3 液压变桨距执行机构 19  
4.4 动力传动部分 20  
4.5 液压变桨距负载力计算 23  
4.6 液压系统流量计算 26  
4.7 液压马达计算 26  
4.8 液压马达的选取 28  
4.9 选取液压泵 29  
4.10 选取电动机 30  
4.11 截止式换向阀的选取 31  
5 变桨距风力发电机液压控制系统 32  
5.1 比例控制技术 32  
5.2 变桨控制 32  
5.2.1 变桨距控制系统 33  
5.2.2 功率控制 35  
6 结论 38  
参考文献 39  
致谢 41  
3 变桨距风力发电机液压系统总体设计  
液压系统作为変桨距系统的重要部分，设计时必须满足系统工作循环所需的全部技术要求，且静动态性能好，结构简单，工作安全可靠、寿命长，经济性好，使用维护方便。为此，液压系统要与总体设计（包括机械、电气设计）综合考虑，做到机、电、液的相互配合，保证整个装置的性能最高。  
3.1 液压系统的方案设计  
一、回路方式的选择  
本设计中选用了开式回路，即执行元件的排油回油箱，油液经过沉淀、冷却后再进入液压泵的进口。  
二、执行元件的选择  
　选用活塞液压缸实现直线运动，因为要求液压缸两个方向工作，正向关桨，反向开桨，应选用双作用液压缸。  
三、调速方式的选择  
采用三位四通电磁比例阀实现速度的调节与换向，这样能保证系统的实时控制。在本设计中选用了M型比例阀。  
四、调压方式的选择  
　在先导型溢流阀的遥控口上远接一个二位二通电磁换向阀。当电磁换向阀通电时，系统卸荷。溢流阀调定泵的出口压力。整个系统需要稳定的恒压源，所以此溢流阀为保压阀。  
五、换向回路的选择  
本设计的液压设备要求的自动化程度较高，因此应该选用电动换向，即应选择电磁换向，所以选用了三位四通的电磁换向阀。当阀芯处于中位时截断对液压缸供油，使桨叶不动；阀芯处于左位时，液压缸活塞缩回，桨叶开桨；处于右位时，液压缸活塞伸出，桨叶关桨。  
六、动作转换控制方式  
在本液压系统的动作控制中，均采用了位置传感器及工控机来控制液压缸的动作。当活塞的位置达到一定值后，工控机就会发出讯号，使油路中的执行元件的动作停止。  
机械机构主要包括推杆，连杆。活塞杆通过一个套与推杆相连，因为推杆与活塞杆之间存在相对转动，在传递轴向力的同时推杆还要沿轴线转动，所以在轴套中采用两组轴承-深沟球轴承和推力球轴承。  
推杆与同步盘采用键连接，用螺栓固定。因风电机有三个桨叶，故同步盘有三个角，成120度排列。每个角都是相同的，所以只设计一个角就可以。同步盘与连杆用一销轴连接，其与同步盘之间用螺纹固定连接，与连杆之间用一关节轴承连接，可以有一定的振动。连杆由两个螺纹轴和一个螺纹套组成，可以实现一定的尺寸补偿。偏心盘与桨叶用螺栓固定。安装时桨叶与推杆之间有相位要求，故安装精度要求较高。

3.2　液压系统的参数设计  
3.2.1 原始数据及设计要求  
⒈最大输出力为6吨。  
⒉行程小于600毫米。  
⒊系统响应速度为0.01秒。  
⒋系统压力为16 兆帕。  
⒌活塞的运动速度为0.05米每秒。  
3.3液压系统油路如何流通实现变桨距  
变桨距液压系统的主要控制元件是电液比例阀，变桨距液压缸通过活塞杆的轴向运动转换为桨叶的圆周运动而实现桨叶的变桨距动作，当风速低于额定风速时，调整桨距角在最佳角度，桨叶处于最佳捕获风能的位置（一般为3°左右）。桨叶的变桨范围一般在0°～90°之间，变桨过程可以分为0°～35°范围和35°～90°范围。本文转载自http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=13455前一范围用于吸收风能；后一范围用于停车，特点是动作要快，变桨系统的最大转动速度可达到10°/s。  
变桨距风力机功率控制液压系统，假设液压缸的活塞杆右移对应小节距角。启动风力机时，2YA 断电，1YA、4YA、5YA 得电，一方面动力油经换向阀6、电液比例阀7换向阀8进入液压缸的左缸；一方面动力油经换向阀5作用在液控单向阀上，使液控单向阀导通，回油路从变桨距液压缸经液控单向阀、电液比例阀7 回油箱，活塞杆向右运动；或者动力油经换向阀6、走电液比例阀左位、液控单向阀进入液压缸右缸，左缸回油经换向阀8和单向阀回到动力油路，实现差动连接，由于液压缸左缸有效面积小于右缸，活塞杆向左运动，节距角由电液比例阀7进行调节，实现正常运行过程控制。  
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