风力发电机液压偏航控制系统设计

目 录
第一章 概述 1
1.1 风能 1
1.2 国内外风电发展概况 1
1.2.1 国外风电发展 2
1.2.2 我国风电发展概况 3
1.3 小结 3
第二章 风力发电机偏航系统 4
2.1偏航控制系统的功能 4
2.3风向信号和风机位置对偏航工况的影响 5
2.3.2风速的测量 6
2.3.3 风电机地理位置对偏航设备的影响 7
2.4小结 7
第三章 偏航系统的组成简介及其液压原理图 9
3.1.1偏航大齿圈 9
3.1.2偏航侧面轴承 9
3.2偏航驱动装置 11
3.2.1液压马达的选取 11
3.3偏航附件装置 13
3.3.1偏航计数器 13
3.3.2偏航限位开关 13
3.3.3偏航刹车盘 13
3.3.4接近开关、风速风向仪等 13
3.5 偏航系统结构图 14
3.2液压偏航控制原理图设计 14
第四章 风电机偏航控制过程 17
4.1偏航过程分析和算法流程 18
4.1.1自动偏航 18
4.1.2 90度侧风 19
4.1.3人工偏航 21
4.1.4自动解缆 23
4.2本章小结 25
第五章 总结与展望 26
5.1 全文总结 26
5.2 展望 26
参 考 文 献 28
致谢 29
第三章 偏航系统的组成简介及其液压原理图
3.1.1偏航大齿圈
位于偏航电机下方的与小齿轮啮合的一个巨大的齿轮，大齿圈是通过88 个螺栓紧固在塔筒法兰上面的，即是说大齿圈是不可能旋转的，那么只能够是小齿轮围绕着大齿圈旋转带动主机架旋转，直到机舱位置与风向仪测得的风向相同。

图3-1偏航大齿圈

3.1.2偏航侧面轴承
侧面轴承是一个呈弧状的阶梯块，共有6块，每块都有5 个Φ105的沉孔分布于圆弧之上，用于放置定位销、圆形弹簧和压板，每个孔的底部均有M32的螺纹孔，用于安装调整螺栓，因为下滑动衬垫是粘合在压板上的，所以调整螺栓的旋入深度就可以调整滑动衬垫与大齿圈之间的紧密程度，从而得到最佳阻尼。当机舱需要偏航时，侧面轴承就会带动滑动衬垫随机架共同旋转[12]。
风力发电机所用偏航轴承为四点接触球转盘轴承，是一种分离型轴承，当无载荷或是纯径向载荷作用时，钢球和套圈呈现为四点接触，这就是其名字由来。四点球接触轴承适用于高速旋转的场合。
关于轴承的选用，查阅相关资料后，最终选用LYJW的型号为132.50.4500的材质为42CrMn的轴承，是预硬塑料模具钢，具有良好的可加工性和耐磨损性，加工变形微小。齿轮模数为20，齿数为128。分度圆直径：d=mz=20x128=2560mm；外径：dz=m(z+2)=20(128+2)=2600mm；内径：d-m=2560-20=2540mm；重量：1930kg；厚度：h=mzsin(90/z)=256mm。
风力发电机的偏航机构本身会存在一定的延迟性，当风向频繁发生变化时，风机叶片迎风面无法对风的来向准确对准，风力发电机的效率则会受到系统对风的跟踪失效问题的影响。风速和风向频繁变化也会导致偏航机构频繁运作，使机械损耗加快，这样就会影响偏航机构的使用寿命。本文转载自http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=13064这一系列的问题都会给风力发电机总体系统带来了不同程度的影响，研究并解决这些问题对风力发电的发展具有深远的意义。
本文首先介绍了风力发电的背景，国内外风力发电的主要研究现状，接着介绍了风力发电液压偏航控制系统的相关结构与原理。详细介绍偏航液压控制系统的原理图以及各个流程环节的流程图，实现图文并茂，对于风力发电机的发展具有一定的指导意义。
风力发电在解决能源紧缺和环境保护问题上具有积极意义，正在世界范围内得到普及与发展，具有相当大的经济效益与社会效益。本文所设计的液压偏航系统控制未能找到现场支持试验的单位，从而能通过现场试验找到本设计方案的缺陷所在，并加以改进，期待在今后的进一步研究开发中，使之能够真正应用于实际工程，从而为我国风力发电事业的长久发展做出一定的贡献。