动力技术论文：动力技术在发电机中的适用性

作者：宋俊 单位：沈阳工业大学风能技术研究所

定桨距空气动力制动的控制

对于定桨距机组，空气动力制动装置安装在叶片上。它通过叶片形状的改变使风轮的阻力加大。如叶片的叶尖部分旋转80°~90°以产生阻力。叶尖的旋转部分称为叶尖扰流器，使叶尖扰流器复位的动力是风力机组中的液压系统，液压系统提供的压力油通过旋转接头进入叶片根部的液压缸。叶尖的扰流器通过不锈钢丝绳（图中未画出）与液压缸的活塞杆相联接。当机组处于正常运行状态时，在液压系统的作用下，叶尖扰流器与叶片主体部分精密地合为一体，组成完整的叶片，起着吸收风能的作用；当风力机需要制动时，液压系统按控制指令将扰流器释放，该叶尖部分旋转，形成阻尼板。由于叶尖部分（约为叶片半径的15%）在风轮产生功率时出力最大，所以作为扰流器时，叶尖产生的气动阻力也相当高，足以使风力机很快减速。一种定桨距机组液压系统。

变桨距、偏航驱动与制动

液压变桨距系统风电机组变桨距的目的主要是功率调节。液压变桨距系统的组成如图7所示。从图7可见，液压变桨距系统是一个自动控制系统。由桨距控制器、数码转换器、液压控制单元、执行机构、位移传感器等组成。在液压变距型机组中根据驱动形式的差异可分为叶片单独变距和统一变距两种类型，单独变距用的三个液压缸布置在轮毂内，以曲柄滑块的运动方式分别给三个叶片提供变距驱动力（图略）。统一变距类型通过一个液压缸驱动三个叶片同步变桨距，液压缸放置在机舱里，活塞杆穿过主轴与轮毂内部的同步盘连接，动力部分由电动机7、液压泵5、油箱1及其附件组成。变距机构的控制风力机叶片的“开桨”和“顺桨”，在机组运行和暂停的工作状态实现位置控制。在机组关机和紧急关机时实现速度控制。还有一种电液结合的变桨距系统。电-液变桨距机构原理图。由图可见，本系统用交流伺服电动机驱动可双向转动的定量泵，定量泵直接驱动液压缸。通过改变电动机的旋转方向、速度和运行时间来控制液压缸的运动。偏航的驱动与制动液压系统还可以用于偏航的驱动与制动。由于风向经常改变，如果风轮扫掠面和风向不垂直，不但功率输出减少，而且承受的载荷更加恶劣。偏航系统的功能就是跟踪风向的变化，驱动机舱围绕塔架中心线旋转，使风轮扫掠面与风向保持垂直。机舱在反复调整方向的过程中，有可能发生沿着同一方向累计转了许多圈，造成机舱与塔底之间的电缆扭绞，因此偏航系统应具备解缆功能。也有的风力发电机组利用偏航进行功率调节。偏航驱动系统与变桨距驱动系统类似，是一个自动控制系统，其组成和工作原理。由图可见偏航系统由控制器、功率放大器、执行机构、偏航计数器、传感器等部分组成。偏航系统的执行机构一般由偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航液压回路等部分组成。偏航制动控制的功能是控制偏航制动器松开或锁紧；为避免风力发电机组在偏航过程中产生过大的振动而造成整机的共振，偏航系统在机组偏航时必须具有合适的阻尼力矩。阻尼力矩的大小要根据机舱和风轮质量总和的惯性力矩来确定。此阻尼力矩由液压系统提供。

温度控制及利用

流体动力技术进行温度控制的主要内容有齿轮箱的温控和油液净化；发电机的冷却；变流器的冷却和变压器的冷却等。大功率风机的齿轮箱设有油净化和温控系统，为一种典型结构。在图13中，过滤器采用多级过滤精度的混合滤芯，在粗精度滤芯和高精度滤芯之间用单向阀8隔开，当油温较低时，由于油液黏度较高，通过高精度滤芯时产生的压降增大，当大于单向阀8的开启压力时，油液经过粗精度滤芯过滤后流过过滤器；随着温度的升高，通过高精度滤芯时产生压降逐渐减小，单向阀8开口逐渐减小直到完全关闭（大约10℃时），油液完全流过高精度滤芯。采用这种结构的过滤器能够保证在任何情况下，进入齿轮箱的油液都是经过过滤的油液。机组中的自动系统可以对主轴承及齿轮箱和发电机的轴承进行自动。