液压技术在风力发电中的应用概况
液压传动在风力发电系统中的应用
和变量液压泵安装于塔架上的机舱外壳 中， 风力机 通过变速箱与变量液压泵联接， 变量 液压泵通过液 压管路分别与定量液压马达和液压油箱相连 ， 定量
液压马达直接与工频交流发 电机联接 ； 散热器通过
液压 管路分 别 与定量 液压 马达 和液压 油箱 相连 。如 前所 述 的定 量液 压马达 、 频交 流发 电机 、 工 散热 器 和 液压 油箱 安装 于塔 架 下 。 系统 结 构方 案 示 意 图 ， 见
该 风力发 电液压动力传动装置为闭式系统 ， 采 用 了变量液压泵和定量液压马达 ， 选用 ＰＤ调节控 Ｉ
信号进行解析处理后 ， 出相对应的控制信号来及 输 时调节变量液压泵的排量 ， 从而保证风力机转速在
一
制器进行系统容积调速控制。系统通过转速传感器
检测变量液压泵和定量液压马达工作转速信号 ， 并 将该信号送人控制器 ， 由控制器对转速信号进行处
油路对双作用伺服活塞的控制 ， 伺服活塞控制液压 泵配油斜盘角度 的位置以实 现液压泵排量的控制 。
同时， 电液伺服控制 阀主阀芯通过一根机械式反馈 连杆与液压泵配油斜盘相连。因此， 电液伺 服控制 阀主阀芯的位置 同时受 电气输入信号及液压泵配油 斜盘位置反馈信号 的控制。也就是说 ， 通过电液伺 服控制 阀输入信号的变化可实现液压泵排量的比例 控制。液压传动系统原理图， 见图 ２ 。
技术中存在的以上难题。 １ 技术方案
１ １ 方 案构成 ．
主任 ， 现从 事 内 燃 机电站 和改装 车技 术 研 发 及 管 理 工 作。
该风力发 电装 置 主要 由风 力机 、 舱 外 壳 、 机 变 速箱 、 变量 液压泵 、 量 液压 马 达 、 频 交 流发 电 定 工
液压技术在风力发电系统中的应用
液压技术在风力发电系统中的应用刘湘琪,邱敏秀,林勇刚(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,浙江杭州310027)摘要:本文阐述了应用于风力发电系统的制动控制、定桨距控制,变桨距控制等单元的液压控制系统。
并在变桨距液压控制系统中,提出以高速开关阀并联于电液比例方向阀实现在线故障诊断的液压冗余控制方案。
关键词:风力发电;液压系统;变桨距;冗余;高速开关阀中图分类号:TK8 文献标识码:A 文章编号:1001-3881(2004)8-114-30 前言随着人们对环境保护意识的增强,对清洁能源的需求越来越大。
由于化石燃料发电在燃烧过程中会产生大量的二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物等有害气体,造成严重的环境污染。
同时以石油为代表的化石燃料资源已濒临枯竭,无污染的新能源开发刻不容缓。
太阳能、风能、水能、潮汐能……都是可再生的清洁能源,其中技术成熟、投资最省、最具备大规模开发条件的首推风能。
风能利用的主要表现形式为风力发电。
据有关专家计算,只需利用地面风力的1%就可以满足全球的用电需求。
由此可见,风力发电是一个取之不尽的能源宝库。
目前,全球风能发电行业的年营业额大约为20亿美元,现正以每年25%的速度递增。
在全球总发电量中,在90年代中期,风力发电所占的比例不足1%。
据世界观察研究所的估计,在今后50年内,这个比例将上升到20%或者更高。
因此,风能的利用具有广阔的前景。
1 液压技术在风力发电系统中的重要性自19世纪70年代世界石油危机以来,欧美各国加快了对风力发电的研究,风电技术日趋成熟,风力机组向着大型化方向发展。
目前,在欧美等国生产的大中型风力机中,安全与功率控制单元几乎都是液压系统控制的[1]。
风轮的转速随着风速的变化而变化,假如没有可靠的安全制动装置,随着风速的增大,将会使风轮超速造成风机的损坏。
安全液压制动系统在保证风力发电机组正常运行发电、防止事故发生、对风机起动和停机控制起着不可或缺的作用。
理论上,风速是无限的,发电机的输出功率也可以是无限的,但是还要受到电机和变速箱转速限制以及电机和其他电气元件的功率限制,风力机组输出电能不能超过发电机额定输出功率。
风电操作技术培训液压与气动系统
风电操作技术培训液压与气动系统风电操作技术培训-液压与气动系统随着新能源的不断发展，风电行业也得到了快速增长。
而在风电场建设和维护过程中，液压与气动系统起着至关重要的作用。
本文将重点介绍风电操作技术中液压与气动系统的应用和培训。
一、液压系统在风电操作中的应用在风力发电机组中，液压系统承担着传动、控制和调节等重要任务。
液压系统能够通过液体的压力传递动力，并在系统中实现多种功能。
1.液压传动系统液压传动系统主要用于风力涡轮机组的变桨、变翅等机构的控制。
通过液压缸和液压马达等设备，能够实现叶片的定位和调节，保证风力发电机组在不同环境下的高效运行。
2.液压控制系统液压控制系统主要用于控制风力涡轮机组的各个部件，如变速箱、刹车、升降系统等。
通过控制液压阀门的开关，能够实现对风力发电机组的灵活操控，提高发电效率。
3.液压调节系统液压调节系统主要包括液压调速器、液压缸等设备。
通过调整液压传动中的压力、流量等参数，能够实现风力发电机组的调速、负荷的平稳分配等，提高风力发电的整体性能。
二、液压系统培训的重要性风电操作技术涉及到复杂的液压系统，只有经过专业的培训，操作人员才能够正确、安全地进行维护和操作。
1.安全性液压系统涉及到高压液体的传输和控制，一旦操作不当或发生故障，可能导致系统泄漏、压力失控等严重后果。
经过液压系统培训，操作人员能够掌握安全操作技巧，提高事故的预防和处理能力。
2.效率性液压系统的优化调节能够提高风力发电机组的效率，反之则可能导致发电效果不佳。
培训能够让操作人员了解液压系统的工作原理和调节方法，以提高发电效率，降低能耗成本。
三、气动系统在风电操作中的应用除了液压系统，气动系统也在风电操作中扮演着重要的角色。
气动系统通过气体的压缩和控制，实现对风电设备的动力传递和执行机构的操作。
1.气压传动系统风力涡轮机组中的部分控制装置采用气动传动，如风向偏航控制、风向偏航调节等。
通过气压缸和气动阀门的结合，能够实现对风力发电机组的动力传递和控制。
风力发电机组的液力传动装置与液压控制技术
风力发电机组的液力传动装置与液压控制技术随着全球对可再生能源的需求增加，风力发电成为一种重要的可再生能源之一。
风力发电机组是实现风能转化为电能的关键设备。
为了提高风力发电机组的运行效率和可靠性，液力传动装置和液压控制技术被广泛应用于风力发电系统中。
液力传动装置在风力发电机组中发挥着至关重要的作用。
它通过传递液体介质的动能和扭矩，将风轮的旋转运动转化为发电机组的旋转运动。
相比于传统的机械传动装置，液力传动装置具有转速可调、扭矩平稳、响应速度快等优点。
这使得风力发电机组在不同风速下都能够稳定运行，并且可以适应不同的工作条件。
同时，液力传动装置可以起到减振和保护机械部件的作用，延长机械的使用寿命。
液力传动装置主要由液力变矩器和液力换挡器组成。
液力变矩器通过通过液体介质的流动来调节转速和扭矩。
在风力发电机组中，液力变矩器可以根据风速的变化来调节转速和扭矩，使得发电机组始终在最佳工作状态下运行。
液力换挡器的作用是实现传动装置的换挡功能。
在风能较强时，液力换挡器可以将机械传动装置切换为液力传动装置，以提高发电机组的效率。
而当风能较弱时，液力换挡器则可以将液力传动装置切换回机械传动装置，以保证发电机组的稳定运行。
液力传动装置的稳定性和可靠性对风力发电机组的运行至关重要。
为了保证液力传动装置的正常工作，液压控制技术被应用于风力发电系统中。
液压控制技术可以实现对液力传动装置的精确控制和监测。
通过对液体介质的流量、压力和温度等参数的监测和调节，液压控制技术可以确保液力传动装置在各种工况下都能够稳定运行。
同时，液压控制技术可以实现液力换挡器的自动换挡功能，提高发电机组的运行效率和可靠性。
除了液力传动装置和液压控制技术，风力发电机组还包括其他重要组件。
例如，轴承系统用于支撑和平衡风轮的转动。
高速轴承可以承受风轮旋转时的大扭矩和高速度，同时减少能量损耗。
发电机是将机械能转化为电能的核心部件。
通过将机械能传递给发电机，风力发电机组可以产生稳定的电能。
液压储能在风力发电储能中的应用
第7卷第4期2009年12月中 国 工 程 机 械 学 报CH I N ESE JOU RNAL O F CONS TRUCT ION MAC HIN ERY Vol.7No.4 Dec.2009作者简介卞永明(65),男,教授,工学博士2y @63液压储能在风力发电储能中的应用卞永明,牛 翔(同济大学机械工程学院,上海201804)摘要:风力发电系统为实现系统稳定和持续供电,必须配备合适的储能装置.因此提出以下设想:将风能首先转化为液压能,并以液压蓄能器作为储能装置.不但可以实现系统的稳定和持续供电,还可以将发电机等设备降至地面,大大节约塔架的建造成本和风机的维护费用,并实现通过液压调速回路稳定电压.在上述设想的基础上,设计了一套实验模型,针对液压储能的系统效率和稳压效果进行仿真分析,结果表明:液压系统效率为72.9%,发电电压波动幅度小于0.83%,效率和稳压效果都能满足要求.关键词:风力发电;液压储能;蓄能器中图分类号:TK 89 文献标识码:A 文章编号:1672-5581(2009)04-0488-06Ap pl yi n g hy d r a ulic e ner g y st o r age f o r wi n d t u r bi ne ge ner at o rsBIA N Yon g 2m i n g ,N IU Xi a n g(College of Mechani cal Engineering ,Tongji Uni versi ty ,Shanghai 201804,China )A b s t r act :In orde r to mai ntain s t abl e and s ust ai nabl e p ow er supp ly ,t he ene rgy s to rag e device s ho ul d be e 2quipp ed f or a w in d p ow er gen eration s yst em.Accordi ngly ,t he wi nd en ergy is con vert ed in to h ydraulic ener 2g y for e nerg y s to rage.As a res ul t ,t he s t abl e and s ust ai nable p owe r s up pl y can be guaran teed accompanied b y i nst allin g t he gene rat or asse mbl y on t he g roun d.This si gnifican tly reduces t he cos t of tow er buildi ng and w ind t urbi ne g ene rat or mai nt enance.Meanw hile ,t he voltage s tabilit y in a hyd ra ulic go verni ng circuit can be ens ured.Eve nt uall y ,an exp e ri me ntal model is desig ned and si mulated to analyze t he sys te m efficiency an d volt age st abilization.In conclusio n ,t he s ys tem efficiency and volta ge st abilizatio n can me et demands w it h 72.9%hyd raulic s yst em efficiency and 0.83%bel ow voltag e fl uct uati on ampli tud e.Ke y w or ds :wi nd tu rbine ;h ydraulic en ergy st orage ;h ydraulic ene rgy accumulat or 20世纪80年代以来,风能的利用形式主要是风力发电.近30年来,风力发电技术日臻完善,并网型风力发电机单机额定功率最大已经达到5MW ,叶轮直径达到126m.今后,国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快.然而,风力发电的发展受到以下两个方面的严重制约:一方面,风能是随机性的能源,具有间歇性.因此,即使在风能资源丰富的地区,把风力发电机作为获得电能的主要方法时,也必须配备适当的蓄能装置,才能保证发电机组的连续和平稳运行[1].另一方面,风机造价居高不下,据统计,现在世界上建设风力发电的单位造价大约为1000美元kW -1,风力发电场建设的60%～70%投资又在风机设备上.中国近年风力发电单位造价约为人民币8000～9000元kW -1,这个费用是燃煤火力发电单位造价的2～2.5倍[2].严重制约了风力发电的发展.在现有的风力发电系统中,一套完整的风力发电机一般由叶轮、齿轮箱、偏航系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成[3].在这种结构中,叶片经变速箱后直接带动发电机转动,发电机安装在塔筒顶部.传动系统、发电机和控制与安全系统均布置在塔架上,大大增加了塔顶重量,使风力发:19-.E mail :mbianmail 第4期卞永明,等:液压储能在风力发电储能中的应用 电机塔筒结构庞大,带来了高昂的制造成本.而上述装置布置在高空,维护修理不便,又需要预留维护空间,因此也带来了高昂的维护费用.此外,由于风场波动大,造成发电机的电压波动大;而风力大时,采用调整叶片的方式来避免发电机过荷,又影响了发电效率.风力发电的上述缺陷可以通过在风力发电系统中添加液压储能元件来解决.本文提出了一套通过液压系统和液压储能来降低运行成本和实现稳压供电的方法,并对该设想进行了分析和仿真.1 风力发电的液压储能原理针对引言中提到的问题,设计了一套液压传导储能系统.在该系统中,叶轮直接驱动液压泵转动,输出高压油,油液经过液压管路送至地面,通过稳压泵站进入蓄能器以液压能的形式存储起来.需要用电时,通过稳压泵站驱动液压马达转动,液压马达带动发电机转动,液压马达的转速可以通过稳压泵站的调速回路来使之稳定,因此无需稳压系统.当无风或风力较小时,可通过蓄能器和液压泵同时向液压马达供油,来保证系统的稳定和持续发电.初步模型的原理图如图1所示.当控制器监测到蓄能器压力低于最低压力时,风轮首先带动液压泵转动,此时两通阀A 和两通阀B 均被关闭,溢流阀作为安全阀使用,因此液压泵通过一个单向阀后向蓄能器内充入高压油.需要发电时,控制器通过电控信号,打开两通阀B ,蓄能器内的液压油流出,由控制器控制调速阀控制输出流量,驱动液压马达转动,带动发电机发电,驱动电阻负载.在发电时,通过调节调速阀的开度和液压马达的排量,使输出功率和输出电压均保持在稳定状态.图1 模型原理图Fig.1 Model sche matic 下面着重对该系统的以下两方面进行分析:①系统的效率,即风能转化为电能的效率,这里主要考察整个液压系统带来的效率损失;②系统的稳压特性,即系统输出的电压不随各种因素变化而保持稳定的能力.为简化分析,可将整个模型的工作阶段分为蓄能和发电两个阶段,分别模拟有风而无电力需求和有电力需求而无风的极端情况.即在蓄能时,关闭两通阀B ,使液压马达停止转动;而在发电时,打开两通阀A 或者关闭液压泵,不使新的液压油进入蓄能器,以模拟无风时的状态.2 模型分析及系统稳压原理系统模型中的各个关键部件之间的关系如图2所示,动力源(风轮)带动液压泵旋转,之间采用机械旋转轴联接,扭矩和转速分别为T s ,n s ;液压泵输出高压油存入蓄能器中,油压和流量分别为p p ,q p ,完成蓄能阶段;在发电阶段,蓄能器输出液压油,出口压力和流量分别为p a ,q a ,流量q a 由调速阀决定,出口压力p a 由蓄能器决定,液压油经过调速阀后驱动液压马达,压力降为,液压马达旋转带动发电机发电,之间同样采用机械旋转轴联接,扭矩和转速分别为T ,984p m m n m . 中 国 工 程 机 械 学 报第7卷图2 数学关系示意图Fig.2 Mat hem atica l r ela tions hip 从图2可以看出,液压蓄能器是整个系统的中心环节.对蓄能器参数的选择和计算,对整个系统的性能有重要影响.这里假设蓄能器的预充气压力为p 0,公称容积为V 0,最低压力为p 1,最高压力为p 2,相应的气体容积分别为V 1和V 2.于是蓄能器的有效工作容积V w =V 1-V 2[4].2.1 蓄能过程分析在对系统效率进行分析时,由于风轮设计及发电机设计不是本文的重点,这里不分析风轮效率及发动机部分的效率,而着重对引进的液压系统的效率进行分析.蓄能过程中,对风轮采用恒速控制,以便测算后面液压系统在蓄能过程中的效率.因此输入的能量可视为通过动力源输入的机械能,为E 1=∫t10ωs T sd t (1)式中:ωs 为动力源旋转的瞬时角速度;t 1为蓄能时间.而得到的存储在蓄能器内的液压能为E 2=∫t 10p a q a d t (2) 二者相除,即为整个蓄能过程的效率为ηP =E 2/E 1(3)2.2 发电过程稳压原理及效率分析在发电过程中,应维持发电电压稳定,即外负载端电压U E 始终保持不变.同时,应使液压系统的输出功率与电力负载的功率相匹配.为此,采用了如下的控制策略(见图3):首先,通过控制器采集外负载端电压U E 和电流I E ,可计算出外负载功率P E ,加上一定的功率损耗的补偿,同时实时采集蓄能器出口压力p a ,于是可通过一定的算法估算出所需要的系统流量值,再通过控制调速阀的PWM 信号的占空比来控制整个液压系统的供给流量.即通过对外负载功率的监测来实时调节液压蓄能器的功率供给:q a =f (P E ,p a )=(P E +ΔP )/p a(4)式中:ΔP 是用于补偿调速阀的功率消耗及发电机的功率损失的功率损耗值,可以通过一定的方法进行估算.其次,为了维持发电机的转速恒定,再通过对端电压U E 的监测来对变量液压马达的排量Q m 进行调节.液压马达的转速为n m =q m ηm VQ m (5)式中:n m 为液压马达的实际输出转速;q m 为液压马达通过的流量,这里由调速阀的特性和开度决定;ηmV 为液压马达的容积效率;Q m 为液压马达公称排量,通过闭环控制算法来对Q m 进行控制,保证了n m 维持在一个稳定值,从而保证负载端电压U E 的稳定.整个发电过程中输出的液压能为E 3=∫t 20p a q a d t (6) 直流电机得到的机械能为=∫T ω()094E 4t 20m m d t 7 第4期卞永明,等:液压储能在风力发电储能中的应用 式中:t 2为发电时间;ωm 为直流电机旋转时的瞬时角速度.二者相除,即为发电阶段液压部分的效率ηm =E 4/E 3(8)图3 电控液压系统控制方法Fig.3 Contr ol met hod of elect r o hydr a ulic sys tem3 极限工况仿真与实验为验证液压储能在风力发电系统中的应用设想,对上述实验模型进行仿真,并分别对效率和稳压效果进行分析验证.为简化仿真模型,将上述系统分为蓄能阶段和发电阶段两个部分分别进行仿真和实验.仿真利用MA TLAB 中的S i muli nk 工具箱构建模型[5],每个元件分别进行实际选型,元件参数来自于厂家产品资料,过程参数利用实验测定.3.1 蓄能过程仿真分析在MA TL AB/Sim ulink 环境下搭建了蓄能过程的仿真模型.整个模型的仿真参数的设定,与实际搭建的实验系统的产品资料保持一致.主要元件的仿真参数设定如下:液压泵排量Q p =1.5mL ,额定转速为2500r mi n -1,最低转速为800r mi n -1,额定压力为20MPa ,容积效率为83%;蓄能器公称容积根据系统状况,选取V 0=10L ,预充气压力p 0=2.65MPa ,最低压力设定为p 1=3.5MPa ,最高压力设定为p 2=11MPa ;过程中的气体多变指数根据实验测定为γ=1.27,测定γ值的方法如下:在蓄能过程中,蓄能器内的压力p a 和气体体积V 满足p a V γ=c (9)式中:γ为多变指数,在绝热过程中,γ=1.4,在等温过程中,γ=1,由于在蓄能过程中存在热交换,不是绝热过程,而气体被油液加热,温度上升,因此也不是等温过程,γ值需通过实验测定;c 为一个定值常数,与蓄能器内预充氮气的质量有关.又因为有V =V 0-V l ,其中V l 是蓄能器内的油液体积.由于泵的转速恒定,因此可以认为V l =Q p ηn t (10)式中:Q p 为泵的公称排量;η为泵的容积效率;n 为泵的转速;t 为时间.根据以上各式,可以推出p (t )=c (V 0-V p ηn t )-γ(11)式(11)中V p 和V 0已知,通过对实验中测定的不同时刻的压力值的p (t )值,对数据进行曲线拟合,即可求出c ,η和γ的值.于是可以知道在当时气候条件和实验条件下,近似的多变指数γ的值.如图4a 所示,仿真结果显示,在约282.5s 时,蓄能器内的油压上升到11MPa ,达到预先设定的最高压力.此时,蓄能器内充入的液压油体积期间的扭矩随着油压上升而上升,如图4b 所示,在282.5s 时达到最大值3N 整个仿真过程中的系统效率曲线如图5所示,在达到压力设定值M 时,系统效率约为%,此后随着压力的上升,液压泄漏进一步增大,从而导致系统效率的下降194.07m.11Pa 79.4. 中 国 工 程 机 械 学 报第7卷图4 蓄能环节油压和扭矩仿真曲线Fig.4 Si mulat ion c ur ve of hydra ulic pr essur e a nd tor que i n e ner gy st or age p hase图5 蓄能环节效率曲线Fig.5 Si mulat ion c ur ve of ef f iciency3.2 发电过程仿真分析针对发电过程,在MA TLAB/Si muli nk 环境下建立了仿真模型.利用系统自带的液压元件库建立了蓄能器和液压回路,使用Dri veli ne 元件库对联轴器进行模拟,实现了转矩和转速的耦合.利用Sim ulink 库中的直流电机元件建立了直流发电机模型,DC Sensor 子系统会采集负载的电压值和电流值,并输出功率和负载端电压.分别采用不同的控制算法,对液压系统的输出流量和马达排量进行控制,并指定发电端电压为24V.仿真中的参数设置,仍然与完成选型的实验系统的各产品资料中的参数保持一致,主要参数如下:蓄能器公称容积V 0=10L ,初始压力为最高压力p 2=11MPa ,并设定工作最低压力p 1=3.5MPa ;液压马达采用电控式变量马达,排量范围可从0～10mL 连续变化.控制策略采用前面介绍的通过两次闭环分别对液压系统的流量和排量进行控制.外电阻负载额定电压24V ,功率52W.调速阀采用理想流量调节阀代替.图6是蓄能器出口压力和调速阀通过流量的仿真曲线,在大约351s 时,蓄能器压力从开始的最高压力p 2=11MPa 下降到设定的最低工作压力p 1=3.5MPa.由于采用了恒功率而不是恒流量控制,蓄能器的出口压力曲线的下降速度近似保持恒定,同时,随着压力的下降,系统的流量随之从0.48Lmi n -1上升到1.46L mi n -1.图6 蓄能器出口压力及系统流量仿真曲线Fig.6 Sim ulati on c ur ve of a cc umula tor p ress ure a nd syste m f low r at e 图7为端电压仿真曲线.图7a 是390s 内的仿真曲线,图7b 是开始的50s 内的仿真曲线.在约351s 时,蓄能器压力下降到设定的最低工作压力=35M 在整个仿真过程中,在大约6时达到最大值,电压最大值不超过V 电压的最大变化幅度不超过3%稳压效果是令人满意的294p 1.Pa.s 24.2.0.8.. 第4期卞永明,等:液压储能在风力发电储能中的应用 图7 端电压仿真曲线Fig.7 Si mula tion cur ve of te r minal volt a ge图8 发电阶段效率曲线Fig.8 Sim ulati on c ur ve of ef f icie ncy 由于发电过程中外负载的功率保持恒定,在模型进入稳定状态后,液压部分的效率供给也保持恒定,因此发电部分的效率曲线如图8所示.在蓄能器工作压力下降到设定的最低工作压力p 1=3.5MPa 时,液压部分的效率为ηm =E 4/E 3=91.8%(12) 综上所述,整个液压部分的效率为ηh =ηp ηm ≈72.9%(13)即整套液压系统的效率是72.9%;即72.9%的输入到液压系统的机械能能够最终以机械能的形式重新输出,由此可以节约大量的制造成本、维护成本以及相应的电力稳压系统.考虑到风力发电机的实际应用情况,这个效率是可以令人满意的.4 结论从上述分析可以看出,新型液压传导储能系统的效率和稳压效果较好.若在现有系统中加以应用,可以带来以下优点:(1)可以将发电机和发电机的相关控制系统降至地面,如此可大幅度降低塔架和风机的制造成本.(2)由于采用了液压储能,可以做到异时发电,即在风力较大而耗电量较小时蓄能,在风力较小,而耗电量较大时,通过液压蓄能器补充能量.(3)在系统中应用一定的闭环控制算法,调节液压系统来进行稳压,可以取得较好的稳压效果.参考文献:[1] 王承煦,张源.风力发电[M ].北京:中国电力出版社,2003.WANG Chengxu ,ZHANG Yuan.Wind po wer generation [M].Beijing :C hi na Po wer Pres s ,2003.[2] 李豪,郑衡,何国锋.风力发电设备优化选型与电价关系的分析[J ].广东电力,2003,16(2):53-55.L I Hao ,ZH EN G Heng ,HE Guofeng.Anal ysi s o n rel at ion bet ween opti mum t ype sel ectio n of wi nd po wer generati ng app arat us and pow 2er rate [J ].Guangdo ng Elect ric P o wer ,2003,16(2):53-55.[3] 刘万琨,张志英,李银凤,等.风能与风力发电技术[M ].北京:化学工业出版社,2007.L IU Wankun ,ZHAN G Zhiying ,L I Y i nfeng ,et al.Wi nd energy and wind power generat ion t echnology [M ].Beiji ng :Chemical Indust ry Press ,2007.[4] 马雅丽,黄志坚.蓄能器实用技术[M].北京:化学工业出版社,2007.MA Yali ,HU AN G Zhij ian.Pract ical t echnology o n accumulato r[M ].Beijin g :Chem ical Indu st ry Press ,2007.[5] 薛定宇,陈阳泉基于M TL B S 的系统仿真技术与应用[M ]北京清华大学出版社,XU D y ,N Y q Sy y M TL B S [M ]B j T U 2y ,394.A A /i mulin k .:2002.E ing u C H E a ng ua n.st e m si mula tion te ch nolo g an d a pplic a tion ba sed on A A /i mul in k .e i in g :sin ghua ni ver si t Pre ss 2002.。
风力发电中液压技术的实践
风力发电中液压技术的实践随着社会经济的持續健康增长，人们环境保护意识在逐渐的增强，对于清洁能源的需求在不断提升。
化石燃料的发电，在燃烧的过程中，将会产生大量的有害气体，主要是氮氧化物、硫氧化物以及二氧化碳等，影响了空气环境。
同时当前社会生产生活中所使用的常用化石燃料资源消耗巨大，开发无污染的新能源，是当前的重要工作之一。
文章主要是从风力发电过程中液压技术的重要意义入手，针对风电机组液压制动系统的实际应用情况进行全面分析，相应的介绍了风力发电机的构成情况和液压系统的运行情况。
标签：风力发电；液压技术；实践应用；方式；效果1 概述对于可再生的清洁能源来说，风能、太阳能、潮汐能以及水能等方面都是十分重要的能源，对于发电方面具有积极的意义和作用，而在这些能源之中，投资最低、技术成熟以及最具备大规模开发条件的是风能。
在开展风力发电工作的过程中，积极采用切实有效的技术手段，将能够起到良好的效果。
2 风力发电过程中液压技术的重要意义在开展风力发电工作的过程中，需要积极采用切实有效技术手段作为支撑和保障。
针对风能的产生和利用，主要是运用了贝兹理论，将风力的动能转化为电能。
风力发电系统在实际运用过程中，高度集成了空气动力学、控制科学、电机以及机械等方面的多项技术，现阶段大型化的风电机组是重要的发展方向。
但是需要注意的是，风力发电系统中的风电机组拥有着庞大的体积，这样就需要有大功率的输出和可靠性较高的控制精度作为支撑，这是针对动力系统和调节系统进行要求的。
液压系统，在实际应用过程中，能够表现出较多的优势和特征，不仅重量轻、体积小，同时还能够拥有良好的动态响应性，并且不需要采用变速结构，在当前风电系统之中发挥着积极的作用和意义。
通过液压系统，能针对大中型的风电机组进行有效控制，积极开展相应的动作，促进风电机组的良好运行。
其次，液压系统还能积极应用在风电机组的制動系统之中，保证机组上刹车装置的安全性和可靠性，减少火灾事故的产生，控制风电机组的损坏情况。
液压站在风力发电机组中的应用分析
技术推广液压站在风力发电机组中的应用分析欧新新(大唐河南清洁能源有限责任公司，河南郑州450000)摘要:随着煤炭资源的越加匮乏，世界各国都在寻找其他的可替代話，而风能作为一种清洁的可再生能源，逐渐被各国重视起来,近年风力发电在中国得到了高速的发展。
液压技术由于可以达到大功率输出、可靠的控制精度、所占空间少等要求，在风电行业中得到广泛的应用。
在变桨距风力发电机组中，液压站的主要任务是执行机组的高速轴刹车和偏航刹车以及锁风轮锁。
据此，从风电机组液压系统工作原理、日常维护保养2个方面去介绍液压站的应用。
通过对液压系统原理分析和功能介绍，可有效帮助检修人员对液压系统的日常维护，迅速排查故障，从而保障风电机组的安全可靠运行。
关键词:风力发电机组；液压系统；刹车机构应用风力发电机组通常有2套独立的制动系统，一套是气动刹车，主要是靠叶片的收桨,降低受风面积来完成减速,作者简介:欧新新(1994-),男，河南开封人，本科，助理工程师，研究方向：电气工程及其自动化。
民拍大片为标签，又一次刷新了用户对视频APP的认知。
4掌握用户目标用户最原始的需求就是希望通过产品的使用完成自己的消费目的,在对产品进行应用的过程中可以保持顺畅、简单的操作行为。
UGC用户不仅具备展现自我,获得认可的需求，同时还有实现自我价值体现的需求,这也是此类用户的常规性特点。
其中，在表达自我的过程中,用户可以利用各种各样的形式充分表达出自身的观点,包括图片、短视频、文本文字等。
以UGC视频为案例，从网络红人MC又被文化局封杀一事不难发现，跟随网络红人潮流的用户对平台本身的忠诚度并不高，所以快手APP将注意力集中在解决用户实騙求上,发现基层草根用户希望通过平台表达自己,但是却难以获取机会的痛处，将平台本身定位呈“帮助人民群众表达新生'的UGC,实质性满足各种各样用户群体的要求,提升用户对于平台本身的依赖度和消费者粘性。
除此之外,微博2.0的交互性、共享性特点,使社会人际交流成为UGC产品的关键动机。
液压储能在风力发电中的应用
液压储能在风力发电中的应用摘要：为实现风力发电系统稳定、持续地供电，必须在系统中配备适宜的储能装置。
储能装置的作用是将风能首先转化为液压能，运用液压储能元件来进展风能的存储，并以液压蓄能器作为储能装置。
液压储能系统不但可以促进电网平安稳定运行，还可以节省了电网建立的投资，对风力发电的开展有着重要意义。
关键字：液压储能、风力发电、蓄能器21世纪是高效、干净、平安、经济可持续利用能源的时代，世界各国都在向此方向开展，都把能源的利用作为科研领域的关键予以关注。
受1973年世界范围内的石油危机和空气动力学理论的开展的影响，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风力以其自身独有的优点，作为新能源的一局部有了新的快速的开展。
风力发电，就是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。
具体的说，就是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
我国世界上风力资源较为丰富的国家之一，全国可利用的风能约为2.5亿kW。
风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的开展潜力，其次，用风力发电，可减少常规能源的消耗，从而减少有害气体的排放，对环境保护和生态平衡，改善能源构造具有重要意义。
风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。
这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三局部〔大型风力发电站根本上没有尾舵，一般只有小型才会拥有尾舵〕。
由于风轮的转速比拟低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。
为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。
风力发电还受到以下两个方面的严重制约，一方面，风机造价居高不下，风力发电技术也不是很完善，使风力发电单价约为火力发电单位造价的2~2.5倍。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
国内第一台单机 1200 kW 的风力发电机是在新疆 达坂城投入使用的。在我国, 200~ 750 kW 的风力发 电设备的国产化率已超过 95% 。但是, 据中国风能协 会统计, 在我国累计总装机市场份额中, 国内产品只占 有 18% , 进口产品竟然占到 82% , 主要是丹麦、德国、 西班牙、美国等风电设备业巨头的产品。
图 5 NEDO 离岛用风力发电系统的电液驱动器 EHA
图 6 EHA 外观
这种由液压缸、液压泵、AC 马达、蓄能器、电磁阀、传 感器和动力源组成的集成式电气液压伺服驱动系统具有 动态性能好, 输出功率大, 电气安装性和维护性好等优点。 它可以降低液压系统的缺点, 如漏油和油污染的影响, 使 可靠性得到显著提高, 而当电力中断时, 又能充分显示出 液压传动的优点, 即和液压缸串联的液压缸, 从蓄能器获 得供油, 使叶片迎风面和风向平行, 使叶轮停止转动。液 压系统由带位置传感器的液压缸和双向供油的齿轮泵直 接供油( 见图 7), 中间没有阀, 减少了压力损失和漏油点, 这种系统比伺服控制系统节能 40% 以上。
图 1 日本风力发电投入运行和发展表
3 风力发电所需外部条件简介 风力发电机组必 需设在风况良好、风力 较强的地
方。在日本, 风力发电的建设场地必需达到 年平均风 力为 6 m/ s, 一般机组都设在高山、海边或荒野等风口 处地区。风电设 备的机舱 一般安装 在离地 面高度 为 40~ 100 m 处, 设备很重, 搬上搬下很不容易, 风力发电 机运转时间主要又取决于风力情况, 因而包 括定期维 护和故障修理在内的运转率一般定为 97% ~ 99% 。风 力发电机的设计寿命为 20 年, 在整个寿命期内风力发 电机组元部件不得更换, 为此必须选用高可 靠性和长 寿命的发电机和控制部件。
( 5) 受安装空间限制, 要求设备包括元件具有体积 小、重量轻、占有空间小。 4 风力发电机的构成
风力发电机有各种型式, 大型风力发电机多数采 用螺旋桨叶片型水平轴风力发电机, 见图 2。典型的风 力发电机机舱内部布置见图 3, 机舱内包括发电机增速 齿轮箱、液压制动器和电气或液压控制系统等。
图 2 水平轴风力发电机( NEDO 离岛风力发电系统用)
根据全球风能委员会( GWEC, Global Wind Energy Council) 统计, 2005 年世界新装机容量为 11769 MW, 比 前一 年 8207 MW 增 长 了 431 4% , 新 装 机 设 备 超 过 120 亿欧元( 140 亿美元) 。目前, 全世界的总装机容量为 59322 MW, 比 2004 年增加了 25% 。列世界前五位的分 别是 德 国 ( 18428 MW) 、西 班 牙 ( 10027 MW ) 、美 国 ( 9149 MW) 、印度( 4430 MW) 和丹麦( 3122 MW) 。意大
tem) , 简称 H ybrid 系统, 这种系统节能是值得提倡采用 的系统。这种系统在世界上首次用于风力发电机。
日本新能源产业技术综合机构( NEDO) 委托日本 富士重工业( 株) 研发和制造的离岛风力发电系统已于 2003 年 3 月完成( 图 2 和图 5) , 其中的电气液压系统由 日本航空液压制造商萱场( 株) 制造, 见图 6。
日本 2010 年风力发电的发展目标为 3000 MW, 到 2004 年 3 月为止, 风力发电在日本累计为 677 MW, 共 735 台。目前 日本风力 发电机单 台容量平 均为 1000 MW, 风叶片回转直径为 60 m。塔高 60 m, 叶片最高 点为 90 m, 2000 kW 的风机机组应用也逐渐普遍。
1
液压气动与密封 /2006 年第 2 期
利、英 国、荷 兰、中 国、日 本 和 葡 萄 牙 等 国 都 已 达 到
1000 MW 的 装 机 容 量。 欧 洲 的 总 装 机 容 量 为 40500 MW, 占全球 69% , 处于领先地位。
根据美国风能协会( AWEA , American Wind Energy Associat ion) 估计, 风能设备所产生的电已相当于平均每 年 230 万个美国家庭的用电量, 可以减少 1500 万 t 二氧 化碳( 温室气体) 的年平均排放量。风力发电不需要燃 料, 可以不受燃料价格上涨的影响, 9149 MW ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ风力发 电每天将节约 5 亿多立方英尺( 1416 万 m3) 的天燃气, 美 国计划 2006 年新装机容量能达到 3000 MW。
4 亿 kW。 随着化石燃料及水能资源减少, 开发洁净可再生
能源已成为世界各国的紧迫课题, 风电能在能源供应 和减排温室气体方面将突显其作用。我国作为能源消 耗的大国, 开发和利用风能显 得更为重要和迫切。在 2006 年 1 月 1 日, 我国正 式实施 / 可再生 能源法0 法 规, 国家鼓励和支持可再生能源并网发电, 以促进我国 风电产业驶上高速发展的轨道。
对风力发电机的机械设计和维护运用的主要要求 2
图 3 机舱内主要设备布置图( 石川岛 重工2Nordex 提供)
叶片将风能转换成回转力, 转速由叶片的角度来控 制, 角度由设置在轴内的角度执行器驱动, 调整叶片迎风 角可以使机组获得大的风能, 用叶片角度调整迎风面和 由风标控制的机舱转动相配合, 就能获得最大的风能。 机舱回转由设在塔顶和机舱间的回转马达来完成, 偏转 器回转用圆盘片式制动器制动。当风力稳定时, 偏转器
H ydr aulics P neumat ics & Seals/ No. 2 2006
液压技术在风力发电中的应用概况
杨尔庄
Applicat ion of hydraulic technology in the field of wind t ur bine YANG Er2zhuang
( 中国液压气动密封件工业协会, 北京 100823)
近日, 在西安建设西安永电基地, 该项目投产后, 500 台大功率风力发电机将形成年产 43 万 kW 的生产 能力。哈尔滨电机厂已成功制造出具有自主知识产权 的 11 2 兆瓦级风力发电机, 掌握并拥有了当今风力发 电领域无齿轮箱风力发电机的最关键技术。在我国的 内蒙古、广东、江苏、吉林等地, 正在加紧建设具有百台 风电机组的风力发电场。我国首个海上风电场总投资 预计高达 90 亿元, 总装机容量约为 100 万 kW, 一期工 程将在年内开工, 业内人士预测, 今 后 15 年每年我国 风电装机容量将是过去 20 年总量的两倍左右。 2 国际风力发电发展简况
根据规划, / 十一五0期间我国新增风电 装机容量 约 400 万 kW( 4000 MW ) , 2010 年风电装机容量累计 将达到 500 万 kW, 同时要求国产化率达到 70% , 2020 年达到 3000 万 kW, 2030 年达到 1 亿 kW, 2050 年达到
收稿日期: 2006203210 作者简介: 杨尔庄, 男, 研究员级高工, 中国液压 气密封件 工业协会 顾问, 中国机械工程学会流体传动与控制分会高级顾问。
如下。 ( 1) 在 20 年内运转率必需达到 97% ~ 99% 。 ( 2) 由于检查维护困难, 要求装置具有高可靠性和
保全性。 ( 3) 适应恶劣的工作环境。 ( 4) 须有并入商业电网的安全装置, 如遇强台风必
须停止运行而引起停电时, 风轮叶片的角度和偏转器 ( 机舱) 角度应受到控制, 以保证机组的安全。
目前国外单机容量以 1000、1500、2000 kW 为主, 3000 kW 机组已投入运行, 德国 Repower 公司开发的 5000 kW 机组已于 2005 年投入运行, 其叶片回转直径 达 130 m, 塔高为 130 m。这样巨大的风力发电机组受 风况条件限制, 其数量有限, 世界主流机组容量为 2000 kW。图 1 为日本风力发电量发展情况。
风 力 发 电 于 1891 年 由 丹 麦 哥 本 哈 根 大 学 Bor1 lakul 教 授开发, 虽经普及推广, 但所取得的成果 有限。20 世纪 70 年代世界上再度出现石油危机, 替代 石油能源问题受到关注, 后来地球变暖问题显现, 作为 可再生能源的重要手段之一的风力发电在德国、西班 牙、美国、丹麦等国家得到 迅速发展, 从 20 世纪 90 年 代开始每年以 30% 的增长速度发展。
51 1 风力发电机的驱动系统
风力发电机使用两个驱动系统, 即制动系统( 偏转 器和主轴2高速轴回转系统) 和叶片角度控制及机舱偏 转器回转控制系统。制动系统用液压控制, 而叶片和 偏转器的控制则用液压或电气驱动方式。采用那一种 传动的争论在风力发电机的设计中也不例外。至于采 用液压还是电气来控制叶片角度的输出功率、速度或 频响, 一般取决于制造厂家的经验而定。
图 4 装在叶片主轴内的液压直线驱动器
国外液压直线驱动器是将液压、电子、电气的优点 融合在一起的液压直线驱动装置( Elect ro2hydraulic sys2
图 7 HEA 液压原理图
3
液压气动与密封 /2006 年第 2 期
除上述 H ybrid 系统外, 在国外, 叶 片角度控制和 偏转器回转也 有采用直 线式电液 伺服比例 液压缸和 回转型液压比例伺 服驱动 马达的。这 些系统 具有动 静态性能好, 寿命 长等优点, 但在 节省能耗 和油液污 染度等方面较 H ybrid 系统差。不断克服上述缺点提 高可靠性是业界关注的问题, 也才能提高和电气控制 系统的竞争能力。
表 1 为日本生产的 2500 kW 级风力发电机驱动系 统的实例。
表1
驱动系统名称
叶片角度驱动系统 偏转器驱动系统