[發(fā)明專利]一種用于風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)剎車的反向聯(lián)合射流控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710082316.3
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106593786B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許和勇;楊慧強(qiáng);葉正寅
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué);西北工業(yè)大學(xué)深圳研究院
• 主分類號: F03D80/00
• 分類號: F03D80/00;F03D7/00
• 代理公司: 北京彭麗芳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11407
• 代理人: 彭麗芳

本發(fā)明公開了一種用于風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)剎車的反向聯(lián)合射流控制方法及裝置，每個(gè)葉片上均設(shè)有反向聯(lián)合射流控制裝置，葉片反向聯(lián)合射流控制裝置的剖面結(jié)構(gòu)分為高壓氣室和低壓氣室兩部分，高壓氣室與后緣噴氣口相通，低壓氣室與前緣吸氣口相通；沿著葉片方向的高壓氣室形成高壓氣流通道，高壓氣流通道經(jīng)由葉片槳轂與機(jī)艙內(nèi)的氣泵一端相連通；沿著葉片方向的低壓氣室形成低壓氣流通道，低壓氣流通道經(jīng)由槳轂與機(jī)艙內(nèi)的氣泵另一端相連通；后緣噴氣口位于距翼型前緣80％c位置處，噴氣口高度為1.38％c，前緣吸氣口位于距翼型前緣6％c位置處，吸口高度為0.65％c，其中c表示翼型弦長。本發(fā)明采用反向聯(lián)合射流，可以達(dá)到氣動(dòng)剎車的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及主動(dòng)流動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)剎車的反向聯(lián)合射流控制方法及裝置。

背景技術(shù)

能源是人類文明進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)資源如煤炭、石油、天然氣等不斷被消耗直至枯竭，而且化石燃料的過度排放會(huì)影響全球氣候、破壞生態(tài)平衡。因此，可再生能源在世界各國的能源戰(zhàn)略中受到了越來越多的重視。在眾多的可再生能源中，風(fēng)能以其清潔無污染、占地面積相對較小、不依賴外部能源、無燃料價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)、發(fā)電成本穩(wěn)定、全球范圍分布廣泛等巨大的優(yōu)越性和發(fā)展?jié)摿Χ艿饺藗兊那嗖A，風(fēng)能發(fā)電技術(shù)也越來越受到世界上諸多公司的關(guān)注和投資。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作環(huán)境比較惡劣，在風(fēng)速多變的季節(jié)，機(jī)組可能需要經(jīng)常停機(jī)，防止風(fēng)輪失速或氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩過大引起風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的破壞。此外，在檢修機(jī)組時(shí)，也需要使風(fēng)輪葉片處于剎車狀態(tài)，以防止人員傷害及機(jī)組破壞。因此，剎車系統(tǒng)是風(fēng)力機(jī)的關(guān)鍵部件，是機(jī)組安全保障和穩(wěn)定運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的風(fēng)力機(jī)一般采用兩套剎車系統(tǒng)，即葉尖的氣動(dòng)剎車系統(tǒng)和設(shè)置在主軸上的機(jī)械剎車系統(tǒng)，整個(gè)風(fēng)力機(jī)的停機(jī)過程，是在兩個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)作用下進(jìn)行的。

其中機(jī)械剎車系統(tǒng)主要安裝在高速軸或低速軸上，各有利弊。安裝在高速軸上時(shí)，其剎車力矩小，剎車系統(tǒng)容易安裝，但是齒輪箱可能會(huì)經(jīng)常過載，動(dòng)態(tài)載荷對齒輪箱沖擊較大，容易造成齒輪箱破壞。尤其冬季風(fēng)速較高，風(fēng)力機(jī)很多時(shí)候不得不采取緊急剎車，這種情況下容易對齒輪箱、葉片及剎車系統(tǒng)造成“致命”傷害。為減小齒輪箱的沖擊，避免齒輪箱受沖擊載荷損壞，可將剎車閘安裝在低速軸上，這樣剎車制動(dòng)力矩基本作用在低速軸上，剎車時(shí)產(chǎn)生的制動(dòng)載荷不會(huì)作用在齒輪箱上。但這樣一來就需要很大的剎車力矩，所需剎車閘的尺寸也較大，在安裝上會(huì)有困難，同時(shí)較大的剎車力矩又對液壓系統(tǒng)的密封性提出了更高的要求。目前風(fēng)力機(jī)組中，機(jī)械剎車大多數(shù)安裝在高速軸上，因此關(guān)鍵問題在于風(fēng)機(jī)制動(dòng)時(shí)如何減小載荷對齒輪箱的沖擊。

葉尖擾流器形式的空氣動(dòng)力剎車，是目前定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)中普遍采用的一種剎車形式。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，葉尖擾流器作為槳葉的一部分起到吸收風(fēng)能的作用，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的液壓系統(tǒng)能使其保持這種狀態(tài)。液壓系統(tǒng)提供的液壓油通過旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入安裝在槳葉根部的液壓缸，推動(dòng)活塞桿，壓縮葉尖擾流器機(jī)構(gòu)中的彈簧，使葉尖擾流器與槳葉主體聯(lián)成一體。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要停機(jī)時(shí)，液壓系統(tǒng)釋放液壓油，葉尖擾流器在離心力作用下，按設(shè)計(jì)的軌跡轉(zhuǎn)過90°，成為阻尼板，在空氣阻力下起制動(dòng)作用。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣動(dòng)力剎車是通過槳葉迎角的變化來實(shí)現(xiàn)。但當(dāng)液壓系統(tǒng)的壓力增大時(shí),整個(gè)液壓系統(tǒng)的密封性能要求就高,漏油的可能性也會(huì)增大。

隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量的增大,主軸上的轉(zhuǎn)矩成倍增大,而且在風(fēng)力機(jī)剎車過程中，傳動(dòng)系統(tǒng)承受著很大的扭矩，機(jī)械剎車力矩對齒輪箱的影響最大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，最常發(fā)生的故障是電氣系統(tǒng)故障，主要的停機(jī)時(shí)間是由齒輪箱故障引起，風(fēng)力機(jī)尺寸越大，故障頻率越高。風(fēng)力機(jī)的齒輪箱經(jīng)常在惡劣的環(huán)境下工作，其損壞率非常高，更換齒輪箱工作量非常大，因此而造成的損失也不容小視，很多的風(fēng)電廠家開始研究如何減少因?yàn)辇X輪箱故障而造成的停機(jī)。