풍력 터빈의 유압 시스템 구성
December 18, 2023
팬에는 회전 부품이 많이 있습니다. 오두막은 수평 비행기에서 회전하며 항상 바람을 따라갑니다. 윈드 휠은 전력을 생성하기 위해 수평 축을 따라 회전합니다. 가변 토크 팬에서, 풍선을 구성하는 블레이드는 다른 바람 조건에 적응하기 위해 루트의 중심 축을 주위로 회전합니다. 셧다운하는 동안 블레이드 끝을 던져 댐핑을 형성해야합니다. 유압 시스템은 블레이드 블레이드 토크, 댐핑, 정지, 제동 및 기타 상태를 조정하는 데 사용됩니다.
1. 드라이브 시스템
풍력 터빈은 두 개의 드라이브 시스템, 즉 제동 시스템 (디플렉터 및 고속 샤프트 회전 시스템 스핀들)과 블레이드 각도 제어 및 Nacelle 디플렉터 회전 제어 시스템을 사용합니다. 브레이크 시스템은 유압식으로 제어되는 반면 블레이드와 디플렉터는 유압 또는 전기 드라이브로 제어됩니다. 풍력 터빈 설계에서 어떤 전송이 사용되는지에 대한 논쟁은 예외는 아닙니다. 블레이드 각도 출력 전력, 속도 또는 주파수 응답의 유압 또는 전기 제어 사용은 일반적으로 제조업체의 경험에 따라 다릅니다.
2. 가변 피치 제어 시스템
블레이드 각도 (가변 블레이드) 제어 시스템 설계는 주로 풍력 터빈이 태풍과 같은 강한 바람이 발생하면 장치가 즉시 작동을 중지하여 전원 공급 장치를 방해 할 수 있으며 현재 블레이드를 제어해야한다는 점을 고려해야합니다. 바람 방향과 평행 한 위치, 전원 공급 장치가 중단 된 후 블레이드가 더 이상 회전하지 않도록하기 위해 유압 축적기 또는 배터리와 같은 장치의 에너지 저장 시스템이 작동하기 시작합니다. 유압 제어가 사용되면 유압 선형 드라이버 (유압 실린더)가 사용되고 전기 제어가 사용되면 전기 로터리 드라이버가 사용됩니다. 스핀들에 설치된 유압 선형 드라이브와 응용 프로그램을 정지하기위한 축합기도 샤프트에 설치됩니다.
이물질 유압 선형 구동은 하이브리드 시스템이라고하는 유압, 전자 및 전기의 장점을 통합하는 유압 선형 구동 장치 (전기 고압 시스템)입니다.이 시스템 에너지 절약은 옹호 할 가치가 있습니다.
유압 실린더, 유압 펌프, AC 모터, 어큐뮬레이터, 솔레노이드 밸브, 센서 및 전원으로 구성된 통합 전기 고압 서보 드라이브 시스템은 우수한 동적 성능, 대규모 출력 전력, 우수한 전기 설치 및 유지 보수의 장점이 있습니다. 오일 누출 및 오일 오염의 영향과 같은 유압 시스템의 단점을 줄일 수있어 신뢰성이 크게 향상되고 전력이 중단되면 유압 전송의 장점을 완전히 보여줄 수 있습니다. 유압 실린더는 유압 실린더, 축적기의 오일 공급 장치와 직렬로 블레이드의 바람 쪽과 바람 방향이 평행하여 임펠러가 회전을 멈추도록합니다. 유압 시스템은 위치 센서와 유압 실린더와 양방향 오일 공급 장치가있는 기어 펌프에 의해 직접 공급됩니다. 중간에는 밸브가 없으므로 압력 손실과 오일 누출 지점이 줄어 듭니다. 이 시스템은 서보 제어 시스템보다 40% 이상 에너지를 절약합니다.
위의 하이브리드 시스템 외에도 외국에서 블레이드 앵글 제어 및 디플렉터 회전은 선형 전기 고압 서보 비례 유압 실린더 및 회전 유압 서보 드라이브 모터를 사용합니다. 이 시스템은 역동적이고 정적 성능과 장수의 장점을 가지고 있지만 에너지 절약 및 오일 오염 측면에서 하이브리드 시스템보다 열등합니다.
현재 세계 주요 기업이 제공하는 풍력 발전 유압 시스템은 비례 서보 폐 루프 제어 시스템을 널리 사용합니다. AAAA Parker는 풍력 발전을위한 다양한 유압 부품 및 풍력 발전 시스템 (제동, 디플렉터 및 블레이드 각도 제어 시스템 포함)을 제공합니다. 앵글 제어 시스템은 윈드 휠의 휠 허브에 설치된 특수 설계된 유압 실린더로 구성되며, 유압 실린더에는 위치 센서가 장착되어 있으며 실린더에는 필요한 유압 밸브 및 각 태풍 전기 장비와 통합됩니다. 2 개 또는 3 개의 독립 각도 제어 시스템 (각 블레이드마다 하나씩)이 장착되어 있습니다. 이 시스템은 높은 신뢰성과 보안, 우수한 동적 및 정적 성능, 유지 보수가 용이하며 누출이 적은 등의 장점이 있습니다. 이 시스템은 고성능 비례 서보 컨트롤을 채택하며 아날로그 신호 또는 디지털 신호로 제어 할 수 있습니다. Parke가 공급 한 밸브 어셈블리는 사전 테스트를 통해 설치 시간과 비용을 줄이고 운영 및 유지 보수 비용을 줄입니다. 유압 소스는 여과 성능이 우수한 별도의 유압 스테이션에 의해 제공됩니다. 디플렉터 회전 시스템은 블레이드를 바람 방향과 올바르게 정렬하여 풍력 발전이 우수한 성능을 유지할 수있는 능력이 양호합니다. Parker는 전자 및 유압 제어 시스템을 모두 제공하며 유압 시스템은보다 컴팩트 한 직접 구동, 구성 요소 손상에 대한 우수한 과부하 보호, 폐 루프 비례 서보 제어 및 양호한 동적 및 정적 성능을 제공합니다. 이 세 가지 시스템을 보완하기 위해 Parker는 정전시 정전기에 Accumulator가 제공하는 별도의 여과 가능한 유압 전원을 제공하여 안전한 정지 및 장치 안전을 보장합니다.
Eaton은 풍력 발전의 유압 제어 시스템에서 많은 연구 작업을 수행했습니다. Eaton이 제공하는 풍력 터빈 블레이드 각도 폐쇄 루프 비례 제어 시스템은 고온 작업 조건을 견딜 수 있으며 시스템은 동적 및 정적 성능과 높은 위치 정확도를 갖습니다.
Bosch Rexroth는 풍력 발전을위한 유럽 유압 및 전기 시스템 공급 업체이며, 완전한 속도 증가 기어 박스, 브레이크 시스템, 풍력 터빈 블레이드 제어 시스템, 디플렉터 제어 시스템 세트를 제공 할 수 있습니다. 전기 제어 시스템 및 유압 비례 서보 폐 루프 시스템은 사용자 요구에 따라 제공 될 수 있습니다. 유압 구동 시스템은 대형 풍력 터빈에서 널리 사용되었습니다.
가변 피치 제어 시스템의 예 :
American Zond Company Z-40 유압 피치 제어 메커니즘
유압 피치 제어 메커니즘은 전기 고압 서보 시스템에 속합니다. 일반적인 피치 가변 유압 액추에이터의 원리는 위 그림에 나와 있습니다. 프로펠러 블레이드는 기계식 연결로드 메커니즘을 통해 유압 실린더와 연결되며 피치 각도의 변화는 기본적으로 유압 실린더의 변위에 비례합니다. 실린더 피스톤로드가 왼쪽으로 최대 위치로 이동하면 피치 각도는 88 °이고 피스톤은 오른쪽으로 이동하면 피치 각도는 -5 °입니다. 시스템이 정상적으로 작동하는 경우, 2 위치 3 방향 전자기 방향 밸브 A, B, C가 활력을 불어 넣고, 유압 제어 체크 밸브가 열리고, 유압 실린더의 변위가 전기 수화 비례 밸브에 의해 정확하게 제어됩니다. 방향 밸브. 풍속이 정격 풍속보다 낮을 때, 풍속이 어떻게 변하든 전기 고압 비례 방향 반전 밸브는 블레이드의 피치 각도를 3 °로 유지합니다. 실린더의 누출을 고려할 때, 전기-유압 비례 방향 반전 밸브는 미세 조정되어 피치 각도를 변하지 않도록 유지합니다. 풍속이 정격 풍속보다 높을 때 출력 전력에 따라 전기 고압 비례 반전 밸브는 출력 흐름을 정확하게 변경하여 블레이드의 피치 각도를 제어하고 출력 전력을 일정하게 만듭니다. .
3, 유압 브레이크 시스템
엔진 룸과 스핀들 유압 디스크 브레이크 스핀들 고속 샤프트 회전 시스템이있는 고속 샤프트 회전 시스템은 직경이 60 ~ 100m 인 제동 블레이드에 사용됩니다. 날카로운 제동은 블레이드와 로터리 시스템의 강한 진동을 유발하고 큰 하중을 생성합니다. 이를 위해 샤프트의 속도를 피드백해야하며 진폭 (소프트 제동)을 변경하여 브레이크 압력을 조정하는 방법은 부하를 여러 번 줄일 수 있습니다.
Parker, Eaton 및 Rexroth는 또한 안전한 안전으로 가혹한 조건을 견딜 수있는 디스크 베인 제동 시스템을 생산합니다. 별도의 유압 스테이션에 의한 누출, 작은 크기, 공간 절약, 유압 전원 공급 장치
유압 브레이크 시스템 덴마크 보너스 -150kW 팬 브레이크 유압 시스템의 예
1) 시작 : 제어 시스템이 시작 명령을 발행 할 때 (자동 또는 수동) 모터가 즉시 시작되면 압력은 "P"포트를 통해 밸브 블록으로 들어가고 밸브 블록의 왼쪽 절반은 압력입니다. 블레이드 팁의 일부; 오른쪽 절반은 디스크 브레이크에 압력을 제공합니다. 모터가 시작될 때 동시에, 솔레노이드 밸브 10# 및 11#은 연결된 상태에서 밀폐 된 상태로 에너지가 들어가고 압력 오일은 체크 밸브 6# -2를 따라 오른쪽 부분으로 만 들어갈 수 있습니다. 압력 값이 압력 스위치 7#에 의해 조정 된 10.3mpa에 도달하면 밸브 10#이 열리고 압력이 팁 부분으로 들어가기 시작하여 블레이드 댐핑 플레이트가 철회되고 솔레노이드 밸브 12#도 열립니다. . 솔레노이드 밸브 13#을 닫으려면 디스크의 압력을 완화하고 시작을 준비하십시오. 블레이드 팁을 제거하면 디스크가 동시에 풀리고 압력 스위치 15#의 압력이 7MPa에 도달하면 모터가 회전이 중지됩니다. 17# 및 18#은 압축 가스를 사용하여 압력 오일에 에너지를 저장하여 작동 중 팁 저항 플레이트와 디스크의 누출을 보충하고 모터의 빈번한 시작을 줄이는 축적기입니다.
2) 브레이크 정지 : 풍력 제어 시스템의 셧다운 명령이 발행되면 솔레노이드 밸브 10# 즉시 충전, 11# 전력 손실, 10# 솔레노이드 밸브를 닫고 11# 솔레노이드 밸브를 열고 12를 만듭니다. #, 13#솔레노이드 밸브는 전원을 잃습니다.
3) 성능 특성
설계 메커니즘의 관점에서 볼 때,이 풍력 터빈의 제동 토크는 두 가지 측면에서 비롯되며, 하나는 팁 댐핑 브레이크, 다른 하나는 디스크 브레이크 브레이크, 제동 토크는 저속 샤프트에 있으므로 제동 과정에서 기어 박스의 영향은 적습니다. 또한 다음과 같은 기능이 있습니다.
a) 제동 과정은 안정적이고 진동이 작습니다. 브레이킹 프로세스에 3 개의 블레이드의 팁 댐핑 극이 먼저 속도를 줄이고 디스크 브레이크 브레이크를 사용하여 제동 프로세스를 더 안정적으로 만듭니다.
b) 브레이크 메커니즘은 독립적입니다 : 브레이크 시스템의 두 브레이크 메커니즘 세트는 서로 독립적입니다. 즉, 한 브레이크 시스템의 고장으로 인해 다른 브레이크 시스템이 작동 능력을 잃지 않을 것입니다. 시스템이 실패하고 압력을 확립 할 수 없으며 디스크 브레이크는 정상적으로 제동 할 수 없으며 압력 손실로 인해 팁 댐핑 플레이트가 튀어 나와 댐핑 브레이크 역할을 수행하여 브레이크 시스템의 신뢰성을 향상시킵니다.
c) 스톨 보호 메커니즘 : 브레이크 시스템에는 블레이드 뿌리에 원심 압력 실린더가 장착되어 있습니다. 풍력 터빈이 제어를 잃고 원심력의 작용 하에서 자동차를 운전하면 압력이 압력 스위치 14#의 설정 값으로 상승하고 14# 동작이 열리면 자동차의 안전 밸브 16#이 연결됩니다. 블레이드 팁 댐핑 플레이트의 압력이 방출되고 댐핑 플레이트가 튀어 나와 보호 역할을합니다.
