專利名稱：一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組的剎車系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種剎車系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組的剎車系統(tǒng) 及控制方法。
背景技術(shù)：
一般的風(fēng)力發(fā)電機組的剎車裝置是個開環(huán)控制過程，在剎車的整個過程中沒 有任何的信息反饋。對于剎車裝置的運行狀態(tài)，整個風(fēng)力發(fā)電機組在響應(yīng)剎車動 作后的狀態(tài)，以及最后的剎車狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)都無從得知，因而 不能很好地控制整個系統(tǒng)使其進入最佳的運動狀態(tài)，保證其穩(wěn)定性。目前出于結(jié) 構(gòu)上和成本上的考慮，大多數(shù)剎車裝置都安裝在高速軸端，在高速軸端設(shè)置剎車 閘的最大弊端是齒輪箱在剎車時經(jīng)常出現(xiàn)過載，由于風(fēng)輪制動時葉片不連貫停 頓，動態(tài)載荷使齒輪箱內(nèi)的輪齒來回碰撞，從而使齒牙長期受較大彎曲應(yīng)力，造 成齒輪箱過早的疲勞損壞。在冬季，風(fēng)速一般較高，經(jīng)常超出風(fēng)機所能承受的風(fēng)
速范圍。這樣需要風(fēng)機經(jīng)常進行緊急剎車，從而產(chǎn)生巨大的慣性沖量，對齒輪箱、 葉片及剎車系統(tǒng)有"致命"的危害。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可以針對高速軸不同轉(zhuǎn)動狀態(tài)，進 行剎車壓力選擇，以在最佳剎車點進行剎車的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組的剎車系統(tǒng)及
控制方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組的剎 車系統(tǒng)，其特征在于它包括一設(shè)置在發(fā)電機組的增速齒輪箱輸出軸與高速軸之 間的扭轉(zhuǎn)減振器， 一安裝在所述高速軸上的鋼制剎車盤， 一與所述鋼制剎車盤對 應(yīng)的剎車閘鉗， 一套控制剎車閘鉗的液壓系統(tǒng)， 一設(shè)置在所述增速齒輪箱輸出軸 或高速軸上的速度傳感器， 一設(shè)置在固定支架上的風(fēng)速計，所述液壓系統(tǒng)、速度 傳感器和風(fēng)速計分別通過數(shù)據(jù)線連接一裝載有控制系統(tǒng)的計算機。
所述扭轉(zhuǎn)減振器包括一連接在所述增速齒輪箱輸出軸的主動盤轂， 一連接在 所述高速軸上的從動盤轂， 一套接在所述從動盤轂上的減振壓盤，所述主動盤轂 與從動盤轂、從動盤轂與減振壓盤之間分別設(shè)置有減振摩擦片，所述主動盤轂、 從動盤轂、減振壓盤相互對應(yīng)開有若干放置有減振彈簧的長方形的窗口，在所述 減振彈簧的外側(cè)圓周上，若干限位銷穿過所述從動盤轂將所述主動盤轂與所述減振壓盤連成一體，在所述減振彈簧的內(nèi)側(cè)圓周上，若干緊固螺栓穿過所述從動盤 轂將所述主動盤轂與所述減振摩擦片、減振壓盤連接成一體。
所述的扭轉(zhuǎn)減振器的主動盤轂和減振壓盤的長方形窗口與減振彈簧接觸的地 方設(shè)置有翻邊。
設(shè)置在所述增速齒輪箱輸出軸或高速軸上的速度傳感器為霍爾速度傳感器， 與其配合在所述主動盤轂或從動盤轂上設(shè)置有一測速盤。
所述液壓系統(tǒng)包括一油泵，所述油泵通過油管連接一液動換向閥，所述液動 換向閥通過油管連接一 電磁換向閥，所述電磁換向閥通過數(shù)據(jù)線連接所述計算機， 并通過油路控制所述液動換向閥換向，通過油路連接所述油泵，所述液動換向閥 通過油管連接一液壓缸的活塞兩端，所述活塞的輸出端連接所述剎車閘鉗。
所述液壓系統(tǒng)中設(shè)置有溢流閥和防止回流的單向閥。
上述一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組的剎車系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟
1) 在計算機系統(tǒng)中預(yù)置常規(guī)剎車高速軸的極限轉(zhuǎn)速W，角加速度底值L和峰
值H;
2) 由計算機采集速度傳感器獲得的高速軸轉(zhuǎn)速W和風(fēng)速計獲得的風(fēng)速Vw; 3) 由計算機根據(jù)高速軸的轉(zhuǎn)速W和風(fēng)速Vw，計算出液壓剎車閘鉗加壓時的最佳壓力
尸=
其中^
電機轉(zhuǎn)動慣量，
厶
葉片轉(zhuǎn)動慣量，風(fēng)力發(fā)電機組制造好以后.，就已經(jīng)固定；發(fā) 風(fēng)力發(fā)電機組制造好以后，就已經(jīng)固定；；高速軸角加速度；A: 迎風(fēng)面積，風(fēng)力發(fā)電機組制造好以后，就已經(jīng)固定；i:增速比，風(fēng)力發(fā)電機組制 造好以后，就已經(jīng)固定；CP:風(fēng)能利用系數(shù)，根據(jù)當?shù)貧夂驐l件選取；空氣密 度，根據(jù)當?shù)貧夂驐l件選??；V"風(fēng)速，由風(fēng)速計測量得到；7:齒輪箱傳動效 率，風(fēng)力發(fā)電機組制造好以后，就已經(jīng)相對固定；R:制動力臂，剎車閘作用點到 剎車盤中心的距離，安裝好后就已經(jīng)確定；
3) 判斷高速軸的轉(zhuǎn)速W是否大于設(shè)定值w: a)若W小于w，進入常規(guī)剎車模 式， 一次剎死停機，剎車過程結(jié)束；b)若W大于w，則進入步驟4);
4) 首先判斷開始剎車以來是否有過剎車動作a)若之前沒有剎車動作，則控 制液壓系統(tǒng)用最佳壓力P進行加壓剎車，延時一段時間t后，第二次采集高速軸 轉(zhuǎn)速W,，并保存在系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)計算機獲得的延時時間t，計算出瞬時的高速軸的角加速度；=(W廠W) /t; b)若之前己經(jīng)有過剎車動作，由系統(tǒng)已經(jīng)保存的上一次 剎車后的高速軸的轉(zhuǎn)速W,和當前獲得的高速軸的轉(zhuǎn)速W，根據(jù)；=(w-w》/t計算 出瞬時的高速軸4的角加速度；；
5) 判斷計算得到的角加速度值；與系統(tǒng)設(shè)置的角加速度底值L、峰值H的關(guān)
系，判斷液壓系統(tǒng)應(yīng)該增壓，減壓還是保壓控制；
6) 執(zhí)行壓力控制a)選擇增壓控制時，計算機控制電磁換向閥一側(cè)通電，電
磁換向閥通過液動換向闊控制油缸中的活塞向增加液壓剎車閘鉗與鋼制剎車盤之
間摩擦力的方向給油；b)選擇減壓控制時，計算機控制電磁換向閥另一側(cè)通電，電 磁換向閥通過液動換向閥控制油缸中的活塞向降低液壓剎車閘鉗與鋼制剎車盤之 間摩擦力的方向給油；c)選擇保壓控制時，計算機控制電磁換向閥的兩側(cè)都不通 電，液動換向閥位于中位，保持液壓剎車閘鉗與鋼制剎車盤之間的摩擦力不變。 7)時間延時后，回到步驟2)。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于在增速齒 輪箱的輸出軸與高速軸之間加裝了一扭轉(zhuǎn)減振器，因此可以通過扭轉(zhuǎn)減振器的主 動輪轂與從動輪轂和從動輪轂與減振壓盤之間設(shè)置的減振摩擦片，以及主動輪轂 與從動輪轂之間的減振彈簧，消除或減輕扭轉(zhuǎn)振動和緩沖動載荷沖擊的作用，提 高齒輪箱的使用壽命，保障風(fēng)機的正常運行。2、本發(fā)明由于在控制剎車閘鉗的液 壓系統(tǒng)中，借鑒車用ABS控制原理來控制剎車閘鉗的壓力，因此既可以提高剎車 效率，又可以在同等條件下提高剎車零部件的使用壽命，延長設(shè)備維護周期。3、 本發(fā)明由于在剎車系統(tǒng)設(shè)置了速度傳感器、風(fēng)速計等設(shè)備，并在計算機系統(tǒng)中設(shè) 置了數(shù)據(jù)采集分析等反饋閉環(huán)控制軟件，因此可以通過控制系統(tǒng)及時對參數(shù)進行 調(diào)整，從而可以保證剎車位置在剎車壓力最佳點附近剎車，并提高了整機運行的 穩(wěn)定性和可控性。4、本發(fā)明選用了感應(yīng)式霍爾速度傳感器，使剎車系統(tǒng)的控制精 度高、反應(yīng)速度快。5、本發(fā)明方法采用ABS原理，控制剎車閘鉗與剎車盤在制動 效率最佳點附近動作，因此既可以避免出現(xiàn)剎車閘鉗在轉(zhuǎn)速較高、動載荷較大時 將剎車盤卡死出現(xiàn)大的沖擊和振動的現(xiàn)象，有效地改善剎車環(huán)境，又可以減緩增 速箱承受的較大動載荷，還可以降低剎車過程中產(chǎn)生的噪音和剎車閘鉗與鋼制剎 車盤摩擦產(chǎn)生的熱量。本發(fā)明可以廣泛用于各種水平軸兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組中。


圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖
圖2是本發(fā)明扭轉(zhuǎn)減振器側(cè)視示意圖
圖3是本發(fā)明扭轉(zhuǎn)減振器結(jié)構(gòu)示意圖
7圖4是本發(fā)明扭轉(zhuǎn)減振器上的從動盤轂側(cè)視示意圖
圖5是本發(fā)明的壓力控制原理示意圖 圖6是本發(fā)明使用方法流程圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)力發(fā)電機組包括由風(fēng)推動的葉片1，由葉片1 帶動的低速軸2，與低速軸2連接的一增速齒輪箱3，增速齒輪箱3的輸出端連接 一高速軸4，高速軸4連接發(fā)電機5的輸入端，高速軸4上設(shè)置有剎車系統(tǒng)，本發(fā) 明主要是針對剎車系統(tǒng)進行的改進。
本發(fā)明的剎車系統(tǒng)包括在增速齒輪箱3的輸出軸31與高速軸4之間連接扭 轉(zhuǎn)減振器6，在高速軸4上安裝一鋼制剎車盤7，對應(yīng)鋼制剎車盤7設(shè)置一剎車閘 鉗8， 一套控制剎車閘鉗8的液壓系統(tǒng)9， 一速度傳感器10設(shè)置在增速齒輪箱3 輸出軸31上，用于獲取當前輸出軸31帶動高速軸4的轉(zhuǎn)速， 一風(fēng)速計ll設(shè)置在 一固定支架上，用于測量當前環(huán)境風(fēng)速。液壓系統(tǒng)9、速度傳感器10和風(fēng)速計11 分別通過數(shù)據(jù)線連接一裝載有控制系統(tǒng)的計算機12。
如圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明的扭轉(zhuǎn)減振器6包括一固定連接在增速齒輪 箱3的輸出軸31上的主動盤轂61， 一固定連接在高速軸4上的從動盤轂62，在 從動盤轂62上套接有一減振壓盤63，在主動盤轂61與從動盤轂62之間、從動盤 轂62與減振壓盤63之間分別設(shè)置有減振摩擦片64。主動盤轂61、從動盤轂62 和減振壓盤63相互對應(yīng)，在同一圓周上間隔切向開有若干長方形的窗口 65，在每 對應(yīng)的窗口 65內(nèi)設(shè)置有一減振彈簧66。主動盤轂61和減振壓盤63相互對應(yīng)，在 同一圓周上間隔開有若干通孔67，與每對通孔67的位置對應(yīng)，從動盤轂62上設(shè) 置有扇形缺口 68。用若干限位銷69分別穿過各對通孔67和缺口 68，將主動盤轂 61與減振壓盤63固定連接。主動盤轂61、從動盤轂62和減振壓盤63上還相互 對應(yīng)在靠近圓心的同一圓周上，開有若干螺栓孔70，從動盤轂62上的螺栓孔70 為弧形長孔，用若干設(shè)有蝶形彈簧墊圈的緊固螺栓71，穿過各對應(yīng)的螺栓孔70， 用蝶形彈簧墊圈和螺母72，把主動盤轂61、減振摩擦片64和減振壓盤63固定連 接。
本發(fā)明的主動盤轂61和減振壓盤63的長方形窗口 65與減振彈簧66接觸的 地方設(shè)置有翻邊73，這樣可以將減振彈簧66很好的保持在長方形窗口 65內(nèi)，并 增加減振彈簧66的受力面積，減少減振彈簧66的損壞。如圖l、圖3所示，本發(fā) 明安裝在增速齒輪箱3的輸出軸31上的速度傳感器10可以采用霍爾速度傳感器，與其配合在扭轉(zhuǎn)減震器6的主動盤轂61上設(shè)置一測速盤13。速度傳感器10與測 速盤13也可以分別安裝在高速軸4和從動盤轂62上。
當進行剎車時，增速齒輪箱3的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過主動盤轂61傳遞給從動盤轂62，窗 口 65內(nèi)的減振彈簧66進行減振、緩沖。減振摩擦片64可以抑制傳動過程中可能 出現(xiàn)的共振，還可以增強主動盤轂61與從動盤轂62之間的阻尼。當傳動過程中， 由于剎車的動作，出現(xiàn)大的轉(zhuǎn)速差，系統(tǒng)產(chǎn)生較大動載沖擊時，連接成一體的主 動盤轂61和減振壓盤63可以與從動盤轂62之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，從動盤轂62的 剎車效應(yīng)是通過減振摩擦片64的摩擦阻尼和減振彈簧66的伸縮傳遞給主動盤轂 61的，直至停止相對轉(zhuǎn)動。在這一過程中，從動輪轂62上設(shè)置的弧形長孔狀螺栓 孔70及扇形缺口 68既不影響主動輪轂61和減振壓盤63與從動輪轂62之間的扭 轉(zhuǎn)滯后關(guān)系，又限制了最大扭轉(zhuǎn)滯后轉(zhuǎn)角，充分發(fā)揮了減振摩擦片64的減振摩擦 和減振彈簧66緩沖減振的作用。本發(fā)明扭轉(zhuǎn)減振器6的這種"轉(zhuǎn)動-相對靜止" 兩種狀態(tài)交替工作的特點，有效地消除了現(xiàn)有技術(shù)中的動載荷沖擊和振動大的問 題和由于動載荷所產(chǎn)生的齒輪箱內(nèi)齒輪的輪齒瞬時過載碰撞的問題。另外主動盤 轂61、從動盤轂62和減振壓盤63相互對應(yīng)設(shè)置的窗口 65和限位銷69可以限制 從動盤轂62相對主動盤轂61轉(zhuǎn)動的角度范圍，防止減振彈簧66出現(xiàn)過大的變形 和損壞。
如圖5所示，本發(fā)明的液壓系統(tǒng)9包括一油泵91，油泵91通過油管連接一液 動換向閥92，液動換向閥92通過油管連接一電磁換向閥93，電磁換向閥93通過 數(shù)據(jù)線連接計算機12，同時，電磁換向閥93通過油路連接油泵91。在機架上設(shè) 置一液壓缸94，液動換向閥92通過油管連接活塞95兩端的液壓缸94，活塞95 的輸出端96連接剎車閘鉗8。液壓系統(tǒng)9還設(shè)置有液壓油過濾器97、溢流閥98 和防止回流的單向閥99等。本發(fā)明的電磁換向閥93的作用是接受計算機12的控 制指令，通過其不同的閥門位置變換，推動液動換向閥92處于不同的工作位從而 實現(xiàn)常規(guī)供油、增壓供油、或者減壓供油狀態(tài)。
本發(fā)明的計算機12內(nèi)設(shè)置有控制軟件，用來采集時間、轉(zhuǎn)速傳感器10測得 的高速軸4轉(zhuǎn)速和風(fēng)速計測得的風(fēng)速等數(shù)據(jù)，并對采集的數(shù)據(jù)進行分析判斷，發(fā) 出對液壓系統(tǒng)9中電磁換向閥93的控制指令。計算機12在開始剎車前，需要設(shè) 定常規(guī)剎車高速軸4的極限轉(zhuǎn)速w，角加速度底值L、峰值H等。常規(guī)剎車高速軸 4的極限轉(zhuǎn)速w，可以根據(jù)實際情況設(shè)定，比如設(shè)定w為10rad/s，角加速度的底 值L和峰值H是根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組的型號不同，而有不同的設(shè)定。
如圖6所示，本發(fā)明在剎車系統(tǒng)中使用ABS控制原理，進行剎車時，計算機12將速度傳感器10獲得的高速軸4的轉(zhuǎn)速W，與計算機12軟件中設(shè)定的極限轉(zhuǎn) 速w作比較，再由計算機12根據(jù)比較結(jié)果做出相應(yīng)的剎車指令。如果速度傳感器 10獲得的高速軸4的轉(zhuǎn)速W小于設(shè)定的極限轉(zhuǎn)速w，則進入常規(guī)制動模式，即可 一次將其剎死停車。如果速度傳感器10獲得的高速軸4的轉(zhuǎn)速W大于設(shè)定的極限 轉(zhuǎn)速w，則由計算機12對液壓系統(tǒng)9做出對剎車閘鉗8施加壓力的指令?？紤]到 機械系統(tǒng)的慣性作用，在一定延時后，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，由計算機12計算當前高速軸4 的角加速度；，將當前的高速軸4的角加速度；與計算機12中設(shè)定的角加速度的 底值L和峰值H進行比較，如果當前的高速軸4的角加速度；大于設(shè)定的角加速 度的峰值H時，便由計算機12對剎車閘鉗8做出增大壓力指令，從而增加液壓剎 車閘鉗8與鋼制剎車盤7之間的摩擦力，減小高速軸4的角加速度；；如果當前 的高速軸4的角加速度；小于設(shè)定的角加速度的底值L時，便由計算機12對液壓 剎車閘鉗8做出減小壓力指令，從而減小液壓剎車閘鉗8與鋼制剎車盤7之間的 摩擦力，增加高速軸4的角加速度；；如果當前的高速軸4的角加速度；介于設(shè) 定的角加速度的峰值H和底值L之間時，便由計算機12對剎車閘鉗8做出保持壓 力指令，從而保持液壓剎車閘鉗8與鋼制剎車盤7之間的摩擦力，保持高速軸4 的角加速度；。同樣在考慮到機械系統(tǒng)的慣性作用，延時后，由計算機12再次對 獲得的高速軸4的轉(zhuǎn)速W與設(shè)定的極限轉(zhuǎn)速w比較，開始下一次循環(huán)。高速軸4 在一定的角加速度；范圍內(nèi)進行減速，減到計算機設(shè)定的極限轉(zhuǎn)速w以下時，跳 出ABS剎車循環(huán)進入常規(guī)剎車。
通過以上描述可以看出，本發(fā)明剎車系統(tǒng)的控制方法可以歸納為以下步驟
1) 在計算機12系統(tǒng)中預(yù)置常規(guī)剎車高速軸4的極限轉(zhuǎn)速w，角加速度底值L 和峰值H;
2) 由計算機12采集速度傳感器10獲得的高速軸4轉(zhuǎn)速W和風(fēng)速計11獲得
的風(fēng)速Vw;
3) 由計算機12根據(jù)高速軸4的轉(zhuǎn)速W和風(fēng)速Vw，計算出液壓剎車閘鉗8加
壓時的最佳壓力P:
<formula>formula see original document page 10</formula>
厶葉片轉(zhuǎn)動慣量，風(fēng)力發(fā)電機組制造好以后，就已經(jīng)固定； 々發(fā)電機轉(zhuǎn)動慣量，風(fēng)力發(fā)電機組制造好以后，就已經(jīng)固定;高速軸角加速度 A:迎風(fēng)面積，風(fēng)力發(fā)電機組制造好以后，就已經(jīng)固定； i:增速比，風(fēng)力發(fā)電機組制造好以后，就已經(jīng)固定； Cp:風(fēng)能利用系數(shù)，根據(jù)當?shù)貧夂驐l件選取； ;9:空氣密度，根據(jù)當?shù)貧夂驐l件選取； 、風(fēng)速，由風(fēng)速計測量得到；
卞齒輪箱傳動效率，風(fēng)力發(fā)電機組制造好以后，就已經(jīng)相對固定；
R:制動力臂，剎車閘作用點到剎車盤中心的距離，安裝好后就已經(jīng)確定；
3) 判斷高速軸4的轉(zhuǎn)速W是否大于初始設(shè)定值w (10rad/s):
a) 若W小于w(10rad/s)，則進入常規(guī)剎車模式，液壓系統(tǒng)9產(chǎn)生的壓力能 夠使得風(fēng)力發(fā)電機組一次剎死停車，風(fēng)力發(fā)電機組停機，剎車過程結(jié)束；
b) 若W大于w (10rad/s)，則進入ABS剎車模式，進入步驟4);
4) 首先判斷開始剎車以來是否有過剎車動作
a) 若之前沒有剎車動作，則液壓缸9用步驟2中計算得到的最佳壓力P進 行加壓剎車，在延時一段時間t后，第二次釆集高速軸轉(zhuǎn)速Wi，并保存在計算機 12系統(tǒng)內(nèi)部，根據(jù)計算機12獲得的延時t，計算出瞬時的高速軸4的角加速度；=
(W「W) /t;
b) 若之前已經(jīng)有過剎車動作，由系統(tǒng)已經(jīng)保存的上一次剎車后的高速軸4 的轉(zhuǎn)速W,和當前獲得的高速軸轉(zhuǎn)速W，根據(jù)；=(W-W》/t計算出瞬時的高速軸4 的角加速度;；
5) 判斷計算得到的角加速度值；與系統(tǒng)設(shè)置的角加速度底值L、峰值H的關(guān) 系，判斷液壓系統(tǒng)9應(yīng)該增壓，減壓還是保壓控制；
6) 執(zhí)行壓力控制
a) 選擇增壓控制時，計算機12通過數(shù)據(jù)線控制電磁換向閥93，使電磁換向 閥93的左側(cè)通電，電磁換向閥93通過油路控制液動換向閥92左位接入油路，液 壓油進入液壓缸94左腔，使液壓缸94中活塞95向右運動，使活塞95的輸出端 96驅(qū)動液壓剎車閘鉗8，增加與鋼制剎車盤7之間的摩擦力；
b) 選擇減壓控制時，計算機12通過數(shù)據(jù)線控制電磁換向閥93，使電磁換向 閥93的右側(cè)通電，電磁換向閥93通過油路控制液動換向閥92右位接入油路，液 壓油進入液壓缸94右腔，使液壓缸94中活塞95向左運動，使活塞95的輸出端 96驅(qū)動液壓剎車閘鉗8，降低與鋼制剎車盤7之間的摩擦力；
c) 選擇保壓控制時，計算機12通過數(shù)據(jù)線控制電磁換向閥93，使電磁換向閥93的兩側(cè)都不通電，電磁換向閥93通過油路控制液動換向閥92，使液動換向 閥92中位接入油路，液壓油保持在液壓缸94中，使液壓缸94壓力不變，液壓缸 94中活塞95的輸出端不動，液壓剎車閘鉗8與鋼制剎車盤7之間的摩擦力不變。 7)時間延時后，回到步驟2)。 本發(fā)明方法和裝置的實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位 置、連接方式，及方法步驟的設(shè)置和順序都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技 術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的改進和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
權(quán)利要求
1、一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組的剎車系統(tǒng)，其特征在于它包括一設(shè)置在發(fā)電機組的增速齒輪箱輸出軸與高速軸之間的扭轉(zhuǎn)減振器，一安裝在所述高速軸上的鋼制剎車盤，一與所述鋼制剎車盤對應(yīng)的剎車閘鉗，一套控制剎車閘鉗的液壓系統(tǒng)，一設(shè)置在所述增速齒輪箱輸出軸或高速軸上的速度傳感器，一設(shè)置在固定支架上的風(fēng)速計，所述液壓系統(tǒng)、速度傳感器和風(fēng)速計分別通過數(shù)據(jù)線連接一裝載有控制系統(tǒng)的計算機。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組的剎車系統(tǒng)，其特征在于 所述扭轉(zhuǎn)減振器包括一連接在所述增速齒輪箱輸出軸的主動盤轂， 一連接在所述 高速軸上的從動盤轂， 一套接在所述從動盤轂上的減振壓盤，所述主動盤轂與從 動盤轂、從動盤轂與減振壓盤之間分別設(shè)置有減振摩擦片，所述主動盤轂、從動 盤轂、減振壓盤相互對應(yīng)開有若干放置有減振彈簧的長方形的窗口，在所述減振 彈簧的外側(cè)圓周上，若干限位銷穿過所述從動盤轂將所述主動盤轂與所述減振壓 盤連成一體，在所述減振彈簧的內(nèi)側(cè)圓周上，若干緊固螺栓穿過所述從動盤轂將 所述主動盤轂與所述減振摩擦片、減振壓盤連接成一體。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組的剎車系統(tǒng)，其特征在于 所述的扭轉(zhuǎn)減振器的主動盤轂和減振壓盤的長方形窗口與減振彈簧接觸的地方設(shè) 置有翻邊。
4、 如權(quán)利要求2所述的一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組的剎車系統(tǒng)，其特征在于 設(shè)置在所述增速齒輪箱輸出軸或高速軸上的速度傳感器為霍爾速度傳感器，與其 配合在所述主動盤轂或從動盤轂上設(shè)置有一測速盤。
5、 如權(quán)利要求3所述的一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組的剎車系統(tǒng)，其特征在于 設(shè)置在所述增速齒輪箱輸出軸或高速軸上的速度傳感器為霍爾速度傳感器，與其 配合在所述主動盤轂或從動盤轂上設(shè)置有一測速盤。
6、 如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組的剎車系統(tǒng)，其特征在于所述液壓系統(tǒng)包括一油泵，所述油泵通過油管連接一液動換向閥，所述液動換向闊通過油管連接一電磁換向閥，所述電磁換向閥通過數(shù)據(jù)線連 接所述計算機，并通過油路控制所述液動換向閥換向，通過油路連接所述油泵， 所述液動換向閥通過油管連接一液壓缸的活塞兩端，所述活塞的輸出端連接所述 剎車閘鉗。
7、 如權(quán)利要求6所述的一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組的剎車系統(tǒng)，其特征在于所述液壓系統(tǒng)中設(shè)置了溢流閥和防止回流的單向閥。
8、如權(quán)利要求l或2或3或4或5或6或7所述的一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組 的剎車系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟1) 在計算機系統(tǒng)中預(yù)置常規(guī)剎車高速軸的極限轉(zhuǎn)速w，角加速度底值L和峰值H;2) 由計算機采集速度傳感器獲得的高速軸轉(zhuǎn)速W和風(fēng)速計獲得的風(fēng)速Vw;3) 由計算機根據(jù)高速軸的轉(zhuǎn)速W和風(fēng)速Vw，計算出液壓剎車閘鉗加壓時的最佳壓力P:廣 、尸=.V 乂7 其中、葉片轉(zhuǎn)動慣量，風(fēng)力發(fā)電機組制造好以后，就已經(jīng)固定； 々發(fā)電機轉(zhuǎn)動慣量，風(fēng)力發(fā)電機組制造好以后，就已經(jīng)固定； ;:高速軸角加速度A:迎風(fēng)面積，風(fēng)力發(fā)電機組制造好以后，就已經(jīng)固定； i:增速比，風(fēng)力發(fā)電機組制造好以后，就已經(jīng)固定； CP:風(fēng)能利用系數(shù)，根據(jù)當?shù)貧夂驐l件選取； p:空氣密度，根據(jù)當?shù)貧夂驐l件選?。伙L(fēng)速，由風(fēng)速計測量得到； 7:齒輪箱傳動效率，風(fēng)力發(fā)電機組制造好以后，就已經(jīng)相對固定； R:制動力臂，剎車閘作用點到剎車盤中心的距離，安裝好后就已經(jīng)確定；3) 判斷高速軸的轉(zhuǎn)速W是否大于設(shè)定值W:a) 若W小于w，進入常規(guī)剎車模式， 一次剎死停機，剎車過程結(jié)束；b) 若W大于W，則進入步驟4);4) 首先判斷開始剎車以來是否有過剎車動作a) 若之前沒有剎車動作，則控制液壓系統(tǒng)用最佳壓力P進行加壓剎車，延 時一段時間t后，第二次采集高速軸轉(zhuǎn)速Wi，并保存在系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)計算機獲得的延時時間t，計算出瞬時的高速軸的角加速度；二 (W「W) /t;b) 若之前已經(jīng)有過剎車動作，由系統(tǒng)已經(jīng)保存的上一次剎車后的高速軸的轉(zhuǎn)速W:和當前獲得的高速軸的轉(zhuǎn)速W，根據(jù)；=(W-WJ /t計算出瞬時的高速軸4 的角加速度;；5) 判斷計算得到的角加速度值；與系統(tǒng)設(shè)置的角加速度底值L、峰值H的關(guān) 系，判斷液壓系統(tǒng)應(yīng)該增壓，減壓還是保壓控制；6) 執(zhí)行壓力控制a) 選擇增壓控制時，計算機控制電磁換向閥一側(cè)通電，電磁換向閥通過液動換向閥控制油缸中的活塞向增加液壓剎車閘鉗與鋼制剎車盤之間摩擦力的方向給油；b) 選擇減壓控制時，計算機控制電磁換向閥另一側(cè)通電，電磁換向閥通過液 動換向閥控制油缸中的活塞向降低液壓剎車閘鉗與鋼制剎車盤之間摩擦力的方向 給油；c) 選擇保壓控制時，計算機控制電磁換向閥的兩側(cè)都不通電，液動換向閥 位于中位，向活塞兩端供油，保持液壓剎車閘鉗與鋼制剎車盤之間的摩擦力不變。7)時間延時后，回到步驟2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組的剎車系統(tǒng)及控制方法，其特征在于它包括一設(shè)置在發(fā)電機組的增速齒輪箱輸出軸與高速軸之間的扭轉(zhuǎn)減振器，一安裝在所述高速軸上的鋼制剎車盤，一與所述鋼制剎車盤對應(yīng)的剎車閘鉗，一套控制剎車閘鉗的液壓系統(tǒng)，一設(shè)置在所述增速齒輪箱輸出軸或高速軸上的速度傳感器，一設(shè)置在固定支架上的風(fēng)速計，所述液壓系統(tǒng)、速度傳感器和風(fēng)速計分別通過數(shù)據(jù)線連接一裝載有控制系統(tǒng)的計算機。本發(fā)明采用ABS原理，控制剎車閘鉗與剎車盤在制動效率最佳點附近動作，可以有效地消除或減輕扭轉(zhuǎn)振動和緩沖動載荷沖擊的作用，提高齒輪箱的使用壽命，保障風(fēng)機的正常運行。本發(fā)明可以廣泛用于各種水平軸兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組中。
文檔編號F16D65/18GK101514687SQ200910081970
公開日2009年8月26日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者何玉林, 石秉楠, 陳新平 申請人:重慶大學(xué)