毕业设计（论文）-风力发电机组的变桨距系统.doc

I摘要本文主要介绍了风力发电机组的变桨距系统，其中，主要是液压系统由电器控制用来推动机械机构对桨叶进行变距。能源问题是目前人类所面临的重大课题之一。当今我们正处在新旧能源交替发阶段，以前的旧式能源，如煤炭、石油等不可再生资源已经越来越少，已经不能满足目前人类的生产生活需要，这就需要我们找到可以替代他们的新资源。风能作为绿色资源，早在几千年前就为人类所利用。时至今日，风能在多种可再生资源中是技术上最成熟，最具竞争力的可开发资源。国外600KW以下的机组已经大量生产，故障率从80年代初的50%下降到当前的2%以下。目前MW级机组的份额明显增大，2003年的机组平均单机容量达到1.2MW。以前的风力机主要是通过偏航来调整转速，可是这种方法对风能的充分利用十分不利，而且响应速度很慢，所以风力机的变距机构具有很高的开发价值。液压系统的响应速度快，力质量比大，控制精度高，可控性能好。故本设计采用液压系统，用比例阀控制液压缸可以对液压缸进行时时控制。液压缸推动同步盘经由连杆把运动传递给偏心盘进而实现变桨距。本设计融合了机-电-液一体化的设计理念，寻求更为有效的设计理论和方法来实现桨叶的快速变距。该系统实现了设计目标，具有较高的自动化程度，运行稳定可靠，性能价格比较高，非常适合于现代化生产实际的需要。因此，该产品的推广具有十分广阔的前景。关键词：风力发电机液压系统能源新资源IIAbstractThispapermainlyintroducedthewindpowermachinesetchangestheoartobeapartfromthesystem,amongthem,mainlyishydraulicsystemtobeusebytheelectricappliancescontroltopushthemachineorganizationtotheoartheleafcarriesonchangetobeapartfrom.Theenergyproblemisoneoftheimportanttopicsthatmankindfacecurrently.Nowadayswearebeingplacedinthenewoldenergyalternationhairstage,theoldtypeenergyofthepast,ifcoal,petroleum.etc.canttherebornresourcesislessandlessalready,havealreadycantsatisfythemankindsproductionlifeneedscurrently,thisneedsustofindoutnewresourcesthatcanactforthem.Thewindenergyisthegreenresources,asearlyasandseveralthousandyearagesareasthebehaviortypemakeuseof.Uptonow,thewindenergyisthetechniqueinvarietycanrebornresourcesupthemostmature,havemostthecompetitionabilityandcandeveloptheresources.Themachinesetoftheforeign600KWthefollowinghasalreadymass-produced,thebreakdownratedescendscurrent2%from50%ofthebeginningof80sthefollowing.CurrentlythequotaoftheMWclassmachinesetisobvioustoenlarge；anequallysinglemachinecapacityofmachineof2003attainsthe1.2Maws.IIIThewindforcemachineofthepastmainlyistopasstobepartialtothesailtoadjusttoturnsoon,butthiskindofmethodisverydisadvantageoustothefullexploitationofthewindenergy,andrespondtothespeedveryslow,sothewindforcemachinechangestobeapartfromtheorganizationtohavetheveryhighdevelopmentvalue.Theliquidpressesthesystemtorespondtothespeedquick,thedint-quantitycomparegreatly,controltheaccuracyishigh,cancontrolthefunctiongood.Pastorigindesignadoptiontheliquidpressesthesystem,controltheliquidtopresstheurnandcanpresstheurntocarryontotheliquidtocontrolalwayswiththecomparisonvalve.Theliquidpressesanurnofdishwithsynchronouspushthroughconnectthepoletodeliverthesporttolackofimpartialitythedishtothencarryouttochangetheoartobeapartfrom.Thisdesignblendedthemachine-electricity-thedesignprinciplethattheliquidintegralwholeturn,lookforthemorevaliddesigntheoriesandmethodstocarryouttheoarthequicklychangeoftheleafbeapartfrom.Thatsystemcarriesouttodesignthetarget,havingthehigherautomationdegree,circulatingthestablecredibility；thefunctionpriceishigher,verysuitableforthemodernizationproducestheactualdemand.Therefore,theexpansionofthatproducthastheveryvastforeground.Keyword:thewindpowermachinehydraulicsystemenergynewrescouce1第1章引言现代化的机械设备的控制技术手段是多种多样的，电器方法、机械方法、液压方法、电气液压方法以及气动方法等等，均可以用来实现自动控制。其中，机电液一体化设计已成为当代机械工业技术和产品发展的主要趋向，沿用已久的分工脱节，各管一段的设计方法，不仅耗时，而且难以获得一体化系统的最佳设计结果。本设计引入了机、电、液一体化系统的设计理念，寻求有效的设计理论和方法来实现桨叶的快速变距。变桨距调节有全桨叶变距与仅叶尖局部变距两种。变距系统控制叶片的转动，从而使风力机具有最佳的刹车性能。变桨距系统还能够起到主动调节（保持额定功率）和优化(在小于额定风速时优化功率)的作用；在高风速段保持额定功率。无论安装地点的空气密度多少，桨距控制系统都能使叶片角度调到最佳值，从而达到额定功率。这意味着変桨距风电机组对温度和海拔高度的变化而引起的空气密度的变化并不敏感。机械装置设计的重点是同步盘、连杆和偏心盘。其中同步盘上的推杆与液压缸上的出杆的连接很关键。液压缸的驱动控制由液压系统控制，在液压系统中应用了电磁换向阀、蓄能器、单向阀和液控单向阀。电磁换向阀、单向阀和液控单向阀和电动机的控制均由电气控制系统实现。整个装置组成简单，结构精巧，控制方便，性能可靠，有很好的应用前景。由以上分析可见，変桨距风力发电机组有很多优越性，而変桨距风力发电机组核心便是変桨距系统，因此使得对変桨距系统的研究具有重要的现实意义。2第2章液压系统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。2.1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O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。32.2截止式换向阀的选取这种换向阀可绝无泄漏地直接控制执行元件及作为先导阀用于其他液压系统的控制（先导式控制）。此种阀为弹簧加载球式截止结构并由角度杠杆和推杆克服弹簧压力和液体压力进行换向。装在进油口上的滤网能防止较大杂质的侵入。经过平磨阀板上的油口均设有O型密封圈。对于管式连接可自己制作底板或阀块。该阀密封性能极好，绝无内泄漏。即使高压下工作，阀芯也不会卡死，而且动作十分可靠。由于杠杆与操纵力之间具有极佳的比率，故该阀换向平稳，无冲击现象。为了避免不利的影响，绝大多数的换向阀均可组装插装式单向阀与背压阀或在进油口组装插装式节流阀。在管接式单只阀的地板可集成旁通单向阀及桥式回路形式的单向阀。2.3液压系统的参数设计和拟定液压原理图2.3.1选取液压泵a.确定液压泵的最大工作压力PpPPPp1Pa式中P1-取液压缸或液压马达最大工作压力P从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失。P的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取：管路简单、流速不大的，取P=（0.20.5）MPa；管路复杂，进口有调速阀的，（.51.5）MPa本设计的系统压力为15MPa,故液压泵的出口压力Pp为16MPa。4b.确定液压泵的流量Qp多液压缸或液压马达同时工作时，液压泵的输出流量应为：)(maxQKQPm3/s式中K-系统泄漏系数，一般取K=1.11.3maxQ-同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量，对于在工作过程中用节流调速的系统，还须加上溢流阀的最小溢流量，一般取0.510-4m3/s系统使用蓄能器作辅助动力源时zitiPTKVQ1式中K-系统泄漏系数，一般取K=1.2Tt-液压设备工作周期sVi-每一个液压缸或液压马达在工作周期中的总耗油量m3z-液压缸或液压马达的个数4max2max105168.34XVDQm3/s=21.1L/min所以，QP=