大型风电机组偏航闸液压系统的设计与建模

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1、2010年8月机床与液压Aug．2010第38卷第16期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．38No．16DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．16．022大型风电机组偏航闸液压系统的设计与建模褚金，高文元。(1．宁波大红鹰学院，浙江宁波315175；2．兰州ZES-大学，甘肃兰州730050)摘要：设计偏航闸液压系统原理图。应用功率键合图法，通过对系统的分析及简化处理，绘制出偏航闸液压系统的功率键合图。根据功率键合图推导出系统数学模型。利用Matla

2、b7．1的Simulink工具箱对偏航闸液压系统进行仿真，结果证明了系统的可靠性。关键词：大型风电机组；偏航闸；液压系统；建模仿真中图分类号：TH137文献标识码：B文章编号：1001—3881(2010)16—060—3DesigningandModelingofYawingBrakeHydraulicSystemforLarge-sizeWindTurbineCHUJin．GAOWenyuan(1．NingboDahongyingUniversity，NingboZhejiang315175，

3、China；2．LanzhouUniversityofTechnology，LanzhouGansu730050，China)Abstract：Thepfinei~ediagramwasdesignedfortheyawingbrakehydraulicsystem．Thepowerbondgraphofthesystemwasdrawnoutbyanalysisandsimplificationofthesystem．Thesystemmathematicmodelwasdeducedaccor

4、dingtothepowerbondgraph．ThesimulationwasmadeforthesystemusingMatlab／Simulink．Thesimulationresultsprovethereliabilityofthesystem．Keywords：Large—sizewindturbines；Yawingbrake；Hydraulicsystem；Modelingandsimulation大型风力发电机组工作中最主要的问题是其运行的可靠性、风能利用效率和输出功率曲线。随着

5、风力发电技术水平的日益提高，变桨距技术的应用优化了输出功率曲线⋯，而偏航系统的发展大大改善了风能利用效率。偏航闸是保证偏航系统稳定可靠工作、准确定位和制动的重要组成部件。作者采用液压系统控制偏航闸的松开或锁紧，实现偏航过程中的阻尼和制动。1偏航闸液压系统设计根据风速风向仪的信号，风力发电机对准风向时需将风力机底盘与塔架固定锁紧，偏航对风过程中需要提供阻尼力矩。为达到此目的，采用液压控制，1～油箱2一液压泵3一电动机4一高压滤油器其液压系统原理图(省略了温度传感器等附件)5～单向阀6一压力传感器7一

6、溢流阀8一蓄能器如图1所示。9～可调节流阀lO一减压阀11一节流阀13一压力风力发电机正常工作时，偏航闸靠弹簧力处于锁开关14一偏航闸液压缸l5一电液伺服阀20一背压阀紧状态，此时液压系统不向偏航液压缸提供压力。由图1偏航闸液压系统原理图于整个风力发电机组液压系统共用一个液压站，偏航偏航阻尼的效果，有杆腔液压油经伺服阀15-1和背系统所需压力要低于变桨距系统，所以偏航系统供油压阀20(预调到设定压力3MPa)流回油箱。当压路加减压阀lO。需要偏航时，伺服阀15．1右位得电，力降到设定压力以下，背压

7、阀打不开了，保证蓄能器压力油经减压阀10(调定压力)、单向阀5-2、5-3、8—1中有一定压力。蓄能器8一l和液压泵2一起提供节流阀11—1和伺服阀15—1进入偏航液压缸14，向偏并保持回路压力，当压力达到溢流阀7-2调定压力航油缸活塞提供一定的压力，抵消部分弹簧力，起到时，液压油经溢流阀7．2旁路流回油箱，系统压力由收稿日期：2009—08—28基金项目：宁波市自然科学基金项目(2009A610094)；宁波大红鹰学院软件学院院基金项目(200904)作者简介：褚金(1982一)，男，教师，主要

8、从事机械设计及其自动化、机电一体化及风力发电的研究工作。电话：15067430887，E—mail：chujin-2003@163．com。第16期褚金等：大型风电机组偏航闸液压系统的设计与建模·61·蓄能器8-1提供。系统偏航到位后，伺服阀15．1左位合图如图3所示。图中S为恒压源，R为伺服阀阀得电，在偏航油缸有杆腔卸荷后失电，系统在弹簧力口P液阻，。为伺服阀阀口T液阻，。。为伺服阀阀的作用下锁紧，底盘与塔架固定。需要较大锁紧力矩口A液阻，R。为伺服阀阀口B液阻，为有杆腔液时，伺