兆瓦级风机偏航液压系统工作性能的仿真研究.pdf

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1、2014往3月郑州大学学报(工学版)Mar．2014第35卷第2期JournalofZhengzhouUniversity(EngineeringScience)Vo1．35NO．2文章编号：1671—6833(2014)02—0108—04兆瓦级风机偏航液压系统工作性能的仿真研究张银霞，闫素平，郜伟，王栋，覃寿同(郑州大学机械工程学院，河南郑州450001)摘要：兆瓦级风机偏航液压系统向智能方向发展，结合电液伺服阀控制的理论，选定伺服阀控制偏航液压缸实现偏航系统的智能化．建立了偏航液压系统的数学模型，运用Simulink线性分析得出系统是稳定的．在AMESim中建立风机偏航液压系

2、统的仿真模型，对其工作过程及性能进行仿真分析．结果表明阀口开度越大阻尼力矩越小，并且当偏航液压系统外界工况发生变化时，系统能满足变化的工况需求．关键词：兆瓦级风机；偏航液压系统；电液力控系统；工作性能；AMESim中图分类号：TH137．7文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．167l一6833．2014．02．025航液压缸有杆腔，向偏航油缸活塞提供压力，抵消0引言部分弹簧力，起到偏航阻尼的效果．系统偏航到位随着新能源的开发和利用，风力发电技术也后，伺服阀9左位得电，偏航油缸有杆腔卸荷失逐步成熟，而风机的偏航多采用液压系统进行控电，系统在弹簧力和液压力的作用下锁紧．

3、当需要制，目前国内大多是引进国外技术．随着偏航系统较大锁紧力矩时，伺服阀9左位得电向偏航油缸向着全智能的方向发展，要求偏航液压系统提供无杆腔供油，和弹簧一起提供锁紧力矩．的阻尼力矩和制动力矩随着外界需求发生变化．对偏航系统进行仿真能够模拟风机偏航系统的工况，查看选定的系统是否满足偏航工况需求．大连理工大学的徐志祥⋯和西安电子科技大学的李守好等人均用Matlab对风机偏航的控制系统进行仿真，兰州理工大学褚金也采用Matlab研究了阀口开度大小和减压阀调定压力对系统响应时间及控制精度的影响，但未见对阻尼力矩和锁紧力矩的影响分析．笔者运用AMESim对偏航液压系统的工作过程进行仿真分析，

4、对阀口开度对阻尼力矩和锁紧力矩的影响及系统能否自动提供较大锁紧力矩等进行仿真研究．1兆瓦级风机偏航液压系统数学模型的建立1一油箱；2一过滤器；3一液压泵；4一单向阀；5一溢流阀；图1是1兆瓦风机偏航液压系统的原理图，6一减压阀；7一节流阀；8一可调节流阀；9一电液伺服阀；风力发电机正常工作时，偏航闸靠弹簧力处于锁10一蓄能器；11一液压缸；12一背压阀；13一电机图1偏航液压系统原理图紧状态，此时液压系统不向偏航液压缸提供液压Fig．1Theschematicdiagramofdrifthydraulicsystem力，需要偏航时伺服阀9右位得电，压力油进入偏收稿日期：2013—1

5、2—18；修订日期：2014～2—20基金项目：国家科学技术部资助项目(2009GJD00041)；河南省博士后研发基地资助项目作者简介：张银霞(1974一)，女，郑州大学副教授，博士，主要研究方向为精密与超精密加工技术、抗疲劳制造技术、难加工材料高效加工技术，E—mail：zhangyinxia@ZZU．edu．CB．第2期张银霞，等：兆瓦级风机偏航液压系统工作性能的仿真研究l091．1系统各部分传递函数的建立的传递函数以及其他环节构成，该系统的方块图兆瓦级风机偏航液压系统为电液力控系如图2所示．统，数学模型由电液伺服阀传递函数、阀控缸图2偏航液压系统方块图Fig．2Theblo

6、ckdiagramofdrifthydraulicsystem2偏航液压系统建模仿真(1)2·1偏航液压系统仿真模型建立=，兆瓦级风机偏航液压系统所用的液压缸为单作用缸且内含弹簧，AMESim液压元件库中没有式中：K。=K—KKK／。；为负载的固有频这种缸，所以用HCD库搭建这种特殊的缸，率，Hz；为惯性环节的转折频率，Hz；。为综合建立的仿真模型如图4所示，模型右端是模拟偏固有频率，Hz；。为综合阻尼比．航系统的动制动片质量块．加入校正环节对上面的传递函数进行校正，其传递函数就变为：FG(s)日(s)G(s)=G(s)=s(麦s2+)(2)图4液压缸仿真模型+t+s++)Fig．

7、4Simulationmodelofhydrauliccylinder1．2偏航液压系统的稳定性分析偏航液压系统是典型的电液力控闭环控制系在Simulink中建立偏航液压系统的传递函统，用PID对其进行控制，建立的仿真模型如图5数，得到Bode图如图3所示．可以看出，。处的所示，其控制的工作原理为：用力传感器把液压缸谐振峰值不超过0dB线，且增益裕量大于6dB，输出力转化为电信号，并与给定的信号比较后，所满足系统的稳定条件，系统是稳定的．得的信号差经过PID和放大器放