风力发电机组原理应用课件第5章.ppt

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1、第五章变桨距、偏航与辅助系统,第五章变桨距、偏航与辅助系统,第一节变桨距系统第二节偏航系统第三节液压系统第四节润滑与温控,第一节变桨距系统第二节偏航系统第三节液压系统第四,第一节变桨距系统,一、液压变桨距系统二、电动变桨距系统三、电-液变桨距系统四、变桨距系统的控制五、叶片载荷的采集,第一节变桨距系统一、液压变桨距系统二、电动变桨距系统三,一、液压变桨距系统,1.液压变桨距系统的组成,一、液压变桨距系统1.液压变桨距系统的组成,一、液压变桨距系统,图5-1液压变桨距系统的组成,2.独立变桨距执行机构,一、液压变桨距系统图5-1液压变桨距系统的组成2.独立变桨,一、液压变桨距系统,图5-2独立液

2、压变桨距系统外形,一、液压变桨距系统图5-2独立液压变桨距系统外形,一、液压变桨距系统,图5-32MW独立液压变桨距,3.统一变桨距执行机构,一、液压变桨距系统图5-32MW独立液压变桨距3.统一变桨,一、液压变桨距系统,图5-4统一液压变桨距系统执行机构,4.变距轴承,一、液压变桨距系统图5-4统一液压变桨距系统执行机构4.变,一、液压变桨距系统,图5-5变距轴承a)单排滚子轴承b)单排球轴承c)双排球轴承d)三排滚子轴承,一、液压变桨距系统图5-5变距轴承a)单排滚子轴承b),二、电动变桨距系统,1.总体结构,二、电动变桨距系统1.总体结构,二、电动变桨距系统,图5-6电动变桨距系统的总体

3、构成,二、电动变桨距系统图5-6电动变桨距系统的总体构成,二、电动变桨距系统,图5-7变距集电环内部结构,二、电动变桨距系统图5-7变距集电环内部结构,二、电动变桨距系统,图5-8变距集电环外形,2.单元组成,二、电动变桨距系统图5-8变距集电环外形2.单元组成,二、电动变桨距系统,图5-9电动变桨距系统执行机构a)执行机构组件b)执行机构安装,二、电动变桨距系统图5-9电动变桨距系统执行机构a)执行,二、电动变桨距系统,3.伺服电动机,二、电动变桨距系统3.伺服电动机,二、电动变桨距系统,表5-13种伺服电动机的比较,二、电动变桨距系统表5-13种伺服电动机的比较,二、电动变桨距系统,图5-

4、10电动变桨距控制系统外形,二、电动变桨距系统图5-10电动变桨距控制系统外形,二、电动变桨距系统,图5-11直流伺服电动机,二、电动变桨距系统图5-11直流伺服电动机,二、电动变桨距系统,图5-12三相永磁同步电动机控制结构框图,4.变距轴承,二、电动变桨距系统图5-12三相永磁同步电动机控制结构框图,二、电动变桨距系统,图5-13变距传感器,二、电动变桨距系统图5-13变距传感器,三、电-液变桨距系统,图5-14电-液变桨距机构原理图,三、电-液变桨距系统图5-14电-液变桨距机构原理图,四、变桨距系统的控制,图5-15电-液变桨距机构,四、变桨距系统的控制图5-15电-液变桨距机构,四、

5、变桨距系统的控制,图5-16风力机起动时变桨距控制流程图,四、变桨距系统的控制图5-16风力机起动时变桨距控制流程图,四、变桨距系统的控制,图5-17风力机运行时变桨距控制流程图,四、变桨距系统的控制图5-17风力机运行时变桨距控制流程图,五、叶片载荷的采集,图5-18叶片载荷采集系统示意图,五、叶片载荷的采集图5-18叶片载荷采集系统示意图,第二节偏 航 系 统,一、偏航系统的功能二、偏航系统的组成和工作原理三、执行机构四、偏航系统的控制,第二节偏 航 系 统一、偏航系统的功能二、偏航系统的组成,一、偏航系统的功能,一、偏航系统的功能,二、偏航系统的组成和工作原理,图5-19偏航系统,二、偏

6、航系统的组成和工作原理图5-19偏航系统,三、执行机构,图5-20偏航系统的执行机构a)外齿形式b)内齿形式c)安装图,三、执行机构图5-20偏航系统的执行机构a)外齿形式b,三、执行机构,图5-21偏航轴承和齿圈的结构a)外齿形式b)内齿形式,1.偏航轴承2.偏航驱动,三、执行机构图5-21偏航轴承和齿圈的结构a)外齿形式,三、执行机构,图5-22偏航驱动装置,三、执行机构图5-22偏航驱动装置,三、执行机构,图5-22偏航驱动装置,3.偏航制动,三、执行机构图5-22偏航驱动装置3.偏航制动,三、执行机构,图5-23偏航制动装置,三、执行机构图5-23偏航制动装置,四、偏航系统的控制,1.

7、偏航控制的硬件,四、偏航系统的控制1.偏航控制的硬件,四、偏航系统的控制,图5-24偏航制动器,四、偏航系统的控制图5-24偏航制动器,四、偏航系统的控制,图5-25偏航控制器,2.偏航控制的软件,四、偏航系统的控制图5-25偏航控制器2.偏航控制的软件,四、偏航系统的控制,图5-26偏航系统工作流程,四、偏航系统的控制图5-26偏航系统工作流程,四、偏航系统的控制,(1)自动偏航功能当偏航系统收到中心控制器发出的需要自动偏航的信号后，连续3min时间内检测风向情况，若风向确定，同时机舱不处于对风位置，松开偏航制动，起动偏航电动机运转，开始偏航对风程序，同时偏航计数器开始工作，根据机舱所要偏转

8、的角度，使风轮轴线方向与风向基本一致。(2)手动偏航功能手动偏航控制包括顶部机舱控制、面板控制和远程控制偏航3种方式。(3)自动解缆功能自动解缆功能是偏航控制器通过检测偏航角度、偏航时间及偏航传感器，使发生扭转的电缆自动解开的控制过程。(4)90侧风功能风力发电机组的90侧风功能是在风轮过速或遭遇切出风速以上的大风时，控制系统为了保证风力发电机组的安全，控制系统对机舱进行90侧风偏航处理。,四、偏航系统的控制(1)自动偏航功能当偏航系统收到中心控制,四、偏航系统的控制,3.偏航传感器(1)解绕传感器解绕传感器用来限制风力发电机组电缆扭转的次数。,四、偏航系统的控制3.偏航传感器,四、偏航系统的

9、控制,图5-27解绕传感器,四、偏航系统的控制图5-27解绕传感器,四、偏航系统的控制,图5-28安装方式a)水平视图b)垂直视图,四、偏航系统的控制图5-28安装方式a)水平视图b)垂,四、偏航系统的控制,(2)偏航方向传感器偏航方向传感器是两个并排安放的接近开关，安装方式如图5-28所示，其中图5-28b所示是从下向上看的视图。,四、偏航系统的控制(2)偏航方向传感器偏航方向传感器是两个,四、偏航系统的控制,图5-29判断偏航方向的方法,四、偏航系统的控制图5-29判断偏航方向的方法,第三节液 压 系 统,一、液压元件二、定桨距机组液压系统三、变桨距机组液压系统,第三节液 压 系 统一、液

10、压元件二、定桨距机组液压系统,第三节液 压 系 统,图5-30风力发电机组液压站,第三节液 压 系 统图5-30风力发电机组液压站,一、液压元件,1.液压泵(1)液压泵分类及工作原理液压泵是能量转换装置，用来向液压系统输送压力油，推动执行元件做功。,一、液压元件1.液压泵(1)液压泵分类及工作原理液压泵是,一、液压元件,图5-31齿轮泵a)解剖图b)原理图,一、液压元件图5-31齿轮泵a)解剖图b)原理图,一、液压元件,(2)液压泵的性能参数额定压力、理论排量、功率和效率是液压泵的主要性能参数。1)液压泵的工作压力和额定压力：液压泵的工作压力是指液压泵实际工作时输出油液的压力，它是油液克服阻力

11、而建立起来的压力。,一、液压元件(2)液压泵的性能参数额定压力、理论排量、功率,一、液压元件,图5-32液压泵的图形符号a)定量泵b)变量泵,一、液压元件图5-32液压泵的图形符号a)定量泵b)变,一、液压元件,2)液压泵的理论排量和流量：液压泵的理论排量是指泵轴每转一转，按其几何尺寸计算出的排出液体的体积。3)液压泵的功率和效率：功率是指单位时间所做的功，用P表示。2.液压阀(1)方向控制阀方向控制阀(简称方向阀)用来控制液压系统的油流方向，接通或断开油路，从而控制执行机构的起动、停止或改变运动方向。1)普通单向阀又称逆止阀，它控制油液只能沿一个方向流动，不能反向流动，它由阀体、阀心和弹簧等

12、零件构成。2)带有控制口的单向阀称为液控单向阀，当控制口(K)通压力油时，油液也可以反向流动，图5-34为液控单向阀的工作原理图和图形符号。,一、液压元件2)液压泵的理论排量和流量：液压泵的理论排量是指,一、液压元件,图5-33单向阀,一、液压元件图5-33单向阀,一、液压元件,图5-34液控单向阀,一、液压元件图5-34液控单向阀,一、液压元件,图5-35电磁换向阀a)、b)、c)工作原理图d)图形符号,一、液压元件图5-35电磁换向阀a)、b)、c)工作原理,一、液压元件,3)换向阀的作用是利用阀心相对于阀体的运动，来控制液流方向、接通或断开油路，从而改变执行机构的运动方向、起动或停止。,

13、一、液压元件3)换向阀的作用是利用阀心相对于阀体的运动，来控,一、液压元件,表5-2换向阀示例,一、液压元件表5-2换向阀示例,一、液压元件,表5-2换向阀示例,(2)压力控制阀,一、液压元件表5-2换向阀示例(2)压力控制阀,一、液压元件,图5-36直动型溢流阀a)球阀b)锥阀c)图形符号1阀心2阀体3调压弹簧4调压手轮,一、液压元件图5-36直动型溢流阀a)球阀b)锥阀c,一、液压元件,1)常用溢流阀有直动型和先导型两种。2)溢流阀的主要功用 在定量泵节流调速系统中用来保持液压泵出口压力恒定，并将泵输出多余油液放回油箱，起稳压溢流作用,此时称为定压阀(见图5-37a)。当系统负载达到其限定

14、压力时，打开阀口，使系统压力再也不能上升，对设备起到安全保护作用,此时称为安全阀(见图5-37b)。溢流阀与电磁换向阀集成称为电磁溢流阀，电磁溢流阀可以在执行机构不工作时使泵卸载(见图5-37c)。,一、液压元件1)常用溢流阀有直动型和先导型两种。2)溢流阀,一、液压元件,图5-37溢流阀的作用a)定压溢流b)限压安全c)卸荷回路,3)减压阀用于降低系统中某一回路的压力。,一、液压元件图5-37溢流阀的作用a)定压溢流b)限压,一、液压元件,4)压力继电器是利用液体压力来启闭电器触点的液电信号转换元件，用于当系统压力达到压力继电器设定压力时，发出电信号，控制电气元件动作，实现系统的工作程序切换

15、。,一、液压元件4)压力继电器是利用液体压力来启闭电器触点的液电,一、液压元件,图5-38减压阀,一、液压元件图5-38减压阀,一、液压元件,图5-39压力继电器,一、液压元件图5-39压力继电器,一、液压元件,(3)流量控制阀在液压系统中用来控制液体流量的阀类统称为流量控制阀，简称为流量阀。,一、液压元件(3)流量控制阀在液压系统中用来控制液体流量的,一、液压元件,图5-40节流阀a)剖面图b)图形符号c)应用节流阀的回路,一、液压元件图5-40节流阀a)剖面图b)图形符号c,一、液压元件,(4)电液伺服阀电液伺服阀是一种根据输入电信号连续成比例地控制系统流量和压力的液压控制阀。,一、液压元

16、件(4)电液伺服阀电液伺服阀是一种根据输入电信号,一、液压元件,图5-41喷嘴挡板式电液伺服阀a)结构b)图形符号,一、液压元件图5-41喷嘴挡板式电液伺服阀a)结构b),一、液压元件,(5)电液比例阀电液比例阀是用比例电磁铁代替普通电磁换向阀电磁铁的液压控制阀。,一、液压元件(5)电液比例阀电液比例阀是用比例电磁铁代替普,一、液压元件,图5-42电液比例阀a)结构b)图形符号1阀体2比例电磁铁3反馈传感器4阀心5复位弹簧,一、液压元件图5-42电液比例阀a)结构b)图形符号,一、液压元件,图5-43比例阀阀心位置控制a)原理图b)位置传感器,一、液压元件图5-43比例阀阀心位置控制a)原理图

17、b),一、液压元件,图5-44比例放大器,一、液压元件图5-44比例放大器,一、液压元件,图5-45液压缸a)解剖图b)图形符号,一、液压元件图5-45液压缸a)解剖图b)图形符号,一、液压元件,图5-46液压缸的差动连接,3.液压缸,一、液压元件图5-46液压缸的差动连接3.液压缸,一、液压元件,4.辅助元件(1)蓄能器在液压系统中，蓄能器用来储存和释放液体的压力能。,一、液压元件4.辅助元件(1)蓄能器在液压系统中，蓄能器,一、液压元件,图5-47蓄能器a)活塞式b)气囊式c)隔膜式d)图形符号,一、液压元件图5-47蓄能器a)活塞式b)气囊式c),一、液压元件,(2)过滤器液压油中含有杂

18、质是造成液压系统故障的重要原因。,一、液压元件(2)过滤器液压油中含有杂质是造成液压系统故障,一、液压元件,图5-48过滤器a)解剖图b)图形符号,一、液压元件图5-48过滤器a)解剖图b)图形符号,一、液压元件,(3)油箱油箱是液压油的储存器。,一、液压元件(3)油箱油箱是液压油的储存器。,一、液压元件,图5-49油箱a)解剖图b)图形符号,一、液压元件图5-49油箱a)解剖图b)图形符号,一、液压元件,(4)热交换器液压系统部分能量损失转换为热量以后，会使油液温度升高，粘度下降，泄漏倾向增加。,一、液压元件(4)热交换器液压系统部分能量损失转换为热量以,一、液压元件,图5-50管式水冷却器

19、,一、液压元件图5-50管式水冷却器,一、液压元件,图5-51电加热器,一、液压元件图5-51电加热器,一、液压元件,(5)密封装置密封装置用来防止系统油液的内外泄漏，以及外界灰尘和异物的侵入，保证系统建立必要压力。,一、液压元件(5)密封装置密封装置用来防止系统油液的内外泄,二、定桨距机组液压系统,图5-52定桨距机组液压系统1油箱2液压泵3电动机4滤油器5油位指示器6溢流阀7单向阀8蓄能器9压力继电器10压力表开关11压力表12、13、16电磁换向阀14制动器15突开阀17溢流阀18液压缸19旋转接头,二、定桨距机组液压系统图5-52定桨距机组液压系统1油,三、变桨距机组液压系统,图5-5

20、3变桨距机组液压系统1油箱2油位开关3空气滤清器4温度传感器5液压泵6联轴器7电动机8主阀块9压力测试口10滤油器11单向阀12压力传感器13溢流阀14压力表15压力表接口16蓄能器17节流阀18截止阀19、21电磁换向阀20比例阀22减压阀23压力继电器24液控单向阀25液压缸26手动活塞泵27制动器,三、变桨距机组液压系统图5-53变桨距机组液压系统1油,三、变桨距机组液压系统,1.动力部分2.变距机构的控制(1)液压系统在风电机组运行和暂停时的工作状态液压系统在风电机组运行和暂停时，电磁换向阀(19-1)的电磁铁、电磁换向阀(19-2)的电磁铁和电磁换向阀(21-1)的电磁铁通电。(2)

21、液压系统在风电机组关机和紧急关机时的工作状态当关机指令发出后，电磁换向阀(19-1)的电磁铁、电磁换向阀(19-2)的电磁铁和电磁换向阀(21-1)的电磁铁失电，液控单向阀(24)反向关闭。3.主传动制动器的控制,三、变桨距机组液压系统1.动力部分2.变距机构的控制(1,第四节润滑与温控,一、润滑二、温度控制,第四节润滑与温控一、润滑二、温度控制,一、润滑,1.主齿轮箱的润滑,一、润滑1.主齿轮箱的润滑,一、润滑,图5-54润滑油净化和温控系统1电动机2、4液压泵3、5、8、9、10单向阀6溢流阀7过滤器11截止阀12放气接头13冷却器,一、润滑图5-54润滑油净化和温控系统1电动机2、4,一

22、、润滑,图5-55齿轮箱润滑油净化装置外形图,一、润滑图5-55齿轮箱润滑油净化装置外形图,一、润滑,图5-56冷却风扇,一、润滑图5-56冷却风扇,一、润滑,图5-57风冷却器安装,2.主轴与发电机轴承的润滑,一、润滑图5-57风冷却器安装2.主轴与发电机轴承的润滑,一、润滑,3.变桨距与偏航系统的润滑,一、润滑3.变桨距与偏航系统的润滑,一、润滑,图5-58主轴承润滑系统,一、润滑图5-58主轴承润滑系统,一、润滑,图5-59变桨距机构润滑系统,一、润滑图5-59变桨距机构润滑系统,一、润滑,图5-60减速器的润滑,一、润滑图5-60减速器的润滑,一、润滑,图5-61偏航外齿圈的自动润滑,一、润滑图5-61偏航外齿圈的自动润滑,二、温度控制,1.发电机的冷却,二、温度控制1.发电机的冷却,二、温度控制,图5-62采用水冷的发电机,2.变流器的温控,二、温度控制图5-62采用水冷的发电机2.变流器的温控,二、温度控制,图5-63变流器冷却系统原理图,3.变压器的冷却,二、温度控制图5-63变流器冷却系统原理图3.变压器的冷却,二、温度控制,图5-64变流器温度控制系统外形,二、温度控制图5-64变流器温度控制系统外形,二、温度控制,图5-65变压器的冷却系统,4.液压系统的温控,二、温度控制图5-65变压器的冷却系统4.液压系统的温控,