淺析風(fēng)電液壓系統(tǒng)總成設(shè)計(jì)與調(diào)試

雷鳳祥

【摘 要】常規(guī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)由葉輪和發(fā)電機(jī)兩部分構(gòu)成。將作用在葉輪上空氣流動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，進(jìn)而推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。再將葉輪的轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連，就會(huì)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。風(fēng)機(jī)包含許多轉(zhuǎn)動(dòng)部件，液壓系統(tǒng)用于應(yīng)對(duì)調(diào)節(jié)葉片槳矩、阻尼、停機(jī)、剎車(chē)等工況，為風(fēng)機(jī)的主傳動(dòng)鏈上的主制動(dòng)器提供動(dòng)力，并提供因溫差帶來(lái)的主制動(dòng)器的壓力波動(dòng)的補(bǔ)償，同時(shí)為風(fēng)機(jī)的偏航系統(tǒng)上的偏航制動(dòng)器提供動(dòng)力，并提供因溫差帶來(lái)的偏航制動(dòng)器的壓力波動(dòng)的補(bǔ)償。此外，液壓站還為風(fēng)機(jī)的風(fēng)輪鎖提供動(dòng)力并提供一定時(shí)間的失電保壓功能。

【關(guān)鍵詞】三維設(shè)計(jì) 仿真裝配 工程圖紙 系統(tǒng)調(diào)試

1 綜合說(shuō)明

本風(fēng)電液壓系統(tǒng)主要由以下部件組成：閥塊，電機(jī)，齒輪泵，過(guò)濾器，換向閥，單向閥，壓力傳感器，溢流閥，蓄能器，油箱和電氣接線盒等。

根據(jù)系統(tǒng)流量和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的容量計(jì)算，油箱設(shè)計(jì)成15L的下置式，底部設(shè)計(jì)成可分離的積油盤(pán)，便于與主機(jī)設(shè)備的配合安裝。同時(shí)，油箱側(cè)面裝配可視液位計(jì)，頂面用于布置控制閥組和可拆卸泵電機(jī)組。為保證系統(tǒng)安全性，設(shè)計(jì)系統(tǒng)液位液溫監(jiān)視器，包含有低液位SL1，過(guò)低液位SL2和液溫ST三個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)監(jiān)控。為保持系統(tǒng)清潔，避免污染物對(duì)液壓元件損壞，選用帶污染指示器，過(guò)濾精度為10μm的壓力過(guò)濾器兩組。系統(tǒng)中包含有兩組手動(dòng)泵組，用于機(jī)組斷電時(shí)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)充液，同時(shí)為風(fēng)輪鎖油路進(jìn)行充液，便于檢修時(shí)，對(duì)風(fēng)輪鎖進(jìn)行前進(jìn)和后退的操作。

系統(tǒng)主回路設(shè)置溢流閥，壓力在試運(yùn)行時(shí)設(shè)置和測(cè)試，設(shè)定壓力：200bar +/-10bar，保證系統(tǒng)壓力不超過(guò)設(shè)定的壓力值；風(fēng)輪鎖系統(tǒng)溢流閥需保證手動(dòng)泵回路壓力設(shè)定于160bar +10/-2bar；主軸制動(dòng)器壓力設(shè)定為115bar。系統(tǒng)在進(jìn)行偏航運(yùn)動(dòng)時(shí)，利用溢流閥的背壓作用，保證偏航制動(dòng)器壓力設(shè)定值為40 bar。系統(tǒng)中所用電磁換向閥均帶有手動(dòng)越權(quán)操作，測(cè)試時(shí)先進(jìn)行手動(dòng)換向，再進(jìn)行I/O操作。為了平衡溫差帶來(lái)的壓力下降，對(duì)主制動(dòng)器和偏航制動(dòng)器設(shè)計(jì)蓄能器。同時(shí)，增加蓄能器為主軸和偏航制動(dòng)器提供一次應(yīng)急動(dòng)力源。在閥組元件連接孔道中增加測(cè)壓點(diǎn)和安裝模擬量壓力傳感器，分別用于監(jiān)控主制動(dòng)器回路、偏航制動(dòng)器回路和主系統(tǒng)應(yīng)急動(dòng)力源的壓力。

2 實(shí)施主要過(guò)程

本系統(tǒng)中閥組設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因?qū)嶋H工況的空間限制，系統(tǒng)涉及的所有單向閥，溢流閥，節(jié)流閥，電磁換向閥，手動(dòng)泵和高壓過(guò)濾器及蓄能器高度集成在閥塊上。閥塊中孔徑要和流量相匹配，特別應(yīng)注意相貫通的孔必須保證有足夠的通流面積，注意進(jìn)出油口的方向和位置，應(yīng)與系統(tǒng)的總體布置及管道連接形式相匹配，并考慮安裝操作的工藝性。閥塊體尺寸應(yīng)考慮所有元件外形尺寸，以及保證塊體內(nèi)油道孔間的最小允許壁厚的原則下，力求結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。閥塊油路按原理連通后，閥組上每個(gè)安裝面尺寸應(yīng)自成一體，提高閥塊的加工效率和整體美觀度，并保證所裝的元件、管件、密封件安裝后互不干涉。

閥組設(shè)計(jì)過(guò)程中，在三維設(shè)計(jì)環(huán)境中進(jìn)行液壓元件模型的模擬裝配以獲得整機(jī)或部件的三維實(shí)體，并完成對(duì)零部件間的干涉檢查，保證系統(tǒng)間各零部件合理裝配同時(shí)創(chuàng)建二維工程圖；如圖1圖2所示。

為便于系統(tǒng)的裝配，將油箱體和油箱底架等結(jié)構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)，泵電機(jī)組主要有電動(dòng)機(jī)，鐘罩聯(lián)軸器和位于油箱內(nèi)部的液壓泵組成，單獨(dú)設(shè)計(jì)泵電機(jī)組裝配圖紙。

整個(gè)系統(tǒng)的試運(yùn)行是對(duì)液壓站功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)檢驗(yàn)。裝配完成后，檢查泵站各元件的裝配應(yīng)準(zhǔn)確，齊全，配管應(yīng)正確、良好，所有接管應(yīng)連接牢固、可靠。電氣接線應(yīng)正確無(wú)誤，接線美觀且無(wú)松動(dòng)，清晰標(biāo)識(shí)電纜連接元件，模擬量輸出須用屏閉線端子箱內(nèi)接線端應(yīng)與電氣說(shuō)明書(shū)接線表相符，標(biāo)識(shí)明確。各元件鋼印與原理圖應(yīng)相互對(duì)應(yīng)。涉及的可調(diào)元件應(yīng)方便操作。調(diào)試過(guò)程中，需要提供一定流量的動(dòng)力，系統(tǒng)壓力由溢流閥調(diào)整至設(shè)定值，壓力傳感器監(jiān)控主系統(tǒng)壓力。節(jié)流閥平時(shí)處于關(guān)斷階段，當(dāng)泵需要卸荷時(shí)才需要開(kāi)啟。壓力傳感器監(jiān)控蓄能器的充壓情況。

對(duì)于主制動(dòng)器制動(dòng)回路，當(dāng)正常工作時(shí)，利用電磁換向閥的得電方式控制主軸制動(dòng)器的松開(kāi)和加緊，主壓力開(kāi)關(guān)壓力在制動(dòng)器油腔低于10bar時(shí)斷開(kāi)/閉合發(fā)訊，壓力傳感器同時(shí)監(jiān)控主軸制動(dòng)器制動(dòng)情況，通過(guò)減壓閥限制主軸制動(dòng)器最高壓力，并提供兩端的保壓。節(jié)流閥提供控制主軸制動(dòng)器的起壓時(shí)間。此回路的邏輯是在風(fēng)機(jī)斷電前后，制動(dòng)器的狀態(tài)保持恒量。偏航制動(dòng)回路用來(lái)控制啟停機(jī)艙的旋轉(zhuǎn)。同樣利用電磁換向閥控制偏航制動(dòng)器釋放和半剎狀態(tài)，利用溢流閥調(diào)整半剎時(shí)的壓力。節(jié)流閥可控制偏航制動(dòng)器的起壓時(shí)間。利用電磁閥可保持制動(dòng)器里面的油液在工作周期內(nèi)能夠得到循環(huán)。風(fēng)輪鎖回路是用來(lái)風(fēng)機(jī)停機(jī)后防止主軸在外力作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的。換向閥A腔得電，風(fēng)輪鎖的無(wú)桿腔起壓，風(fēng)輪鎖的有桿腔的液壓油回流到油箱，風(fēng)輪鎖往外伸出，鎖住主軸，防止主軸旋轉(zhuǎn)；換向閥B腔得電，風(fēng)輪鎖的有桿腔起壓，風(fēng)輪鎖的無(wú)桿腔的液壓油回流到油箱，風(fēng)輪鎖回退，風(fēng)輪鎖移除風(fēng)輪鎖盤(pán)。不能電動(dòng)起泵時(shí)，用手動(dòng)泵給風(fēng)輪鎖回路加壓，啟用換向閥的手動(dòng)裝置，打到伸出、回退即可。當(dāng)不用手動(dòng)裝置時(shí)，必須把換向閥的放置到中間位置。

為保證系統(tǒng)保壓能力，各部件應(yīng)能保證不滲漏，內(nèi)泄比較小，壓力下降5bar左右。在所要求的環(huán)境溫度內(nèi)做保壓試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為-40℃，此持續(xù)時(shí)間不少于24小時(shí)，壓力下降小于5bar。在所要求的工作溫度范圍內(nèi)做高/低溫頻繁啟動(dòng)、各工況運(yùn)行及保壓實(shí)驗(yàn)。低溫實(shí)驗(yàn)溫度為-30℃，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不少于72小時(shí)，壓力下降5bar左右；

3 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)具有高可靠性和安全性，動(dòng)靜態(tài)性能好，維護(hù)方便，泄漏少同時(shí)位置精度高，可以經(jīng)受惡劣條件，安全性好，液壓源由單獨(dú)液壓站供應(yīng)，體積小，節(jié)省空間，便于與主機(jī)裝配。