偏航理論簡介
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1、 偏航氣動理論及偏航結(jié)構(gòu) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航狀態(tài)的空氣動力學(xué)基礎(chǔ) 由于風(fēng)向的不斷變化,風(fēng)輪不能時刻保持其軸向與風(fēng)向平行,這種狀態(tài)稱之為偏航狀態(tài)。偏航狀態(tài)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率低于非偏航狀態(tài)。為了提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率,水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)都配有偏航裝置,用以改變風(fēng)輪的方向,時刻保持風(fēng)輪軸向與風(fēng)向平行,使風(fēng)力發(fā)電機(jī)達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。傳統(tǒng)的葉素-動量理論只考慮了風(fēng)向與風(fēng)輪平行使的情況,并不適用于偏航狀態(tài),因此需要對其修正以達(dá)到準(zhǔn)確效果。 偏航時的動量定理 動量定理通常用來研究風(fēng)速與風(fēng)作用在葉片上的力之間的關(guān)系,用以表現(xiàn)風(fēng)輪對風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率問題,為了便于該問題的研究,現(xiàn)做出以下假設(shè) 1 風(fēng)輪為
2、一平面圓盤,不考慮傾斜角。 2 空氣無摩擦、無粘性 3流過風(fēng)輪的氣流均勻 4空氣不可壓縮,即空氣密度不變。 將動量定理直接應(yīng)用于處于偏航狀態(tài)的風(fēng)輪時是存在一定問題的。對于未處于偏航狀態(tài)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪來說,實際上葉片在空間的誘導(dǎo)速度是不同的,在徑向方向上是有一定變化的,而動量定理只能計算出平均的誘導(dǎo)速度。對于處于偏航狀態(tài)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言(見圖),由于葉輪與風(fēng)向間存在夾角,誘導(dǎo)速度將會在徑向角與方位角間產(chǎn)生變化,難以對葉輪的特性進(jìn)行估價?,F(xiàn)假設(shè)風(fēng)速大小穩(wěn)定,方向無變化(見下圖),由于風(fēng)向與葉輪間存在夾角r,隨著葉片的旋轉(zhuǎn),每個葉片的攻角不斷發(fā)生變化。攻角的時刻變化會在風(fēng)輪葉片產(chǎn)生軸向推力
3、的同時還附帶徑向力引起偏航傾斜力矩。 當(dāng)風(fēng)向固定時,由動量定理可知軸向的動量變化率等于通過圓盤(致動盤)的質(zhì)量變化率乘以垂直于風(fēng)輪的速度變化率。其質(zhì)量變化率為ρAv∞cosγ-a,速度變化率為2av∞ 風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航狀態(tài)見圖 推薦精選 風(fēng)中帶有的動能為 E=12mv2=12ρAv3 由上式可知風(fēng)流過葉輪時帶來的機(jī)械能為 E=12ρAv3=12ρAv∞3 葉片作用在圓盤上的力為F=Pa-PbA=2ρAv∞cosα-aav∞ FRF 式中,Pa和Pb分別為風(fēng)輪迎風(fēng)面與背風(fēng)面的壓力;A為風(fēng)輪的掃略面積;v∞為風(fēng)在無窮遠(yuǎn)處的速度;ρ為空氣的密度;a為軸向誘導(dǎo)速度;α為軸向
4、平均誘導(dǎo)因數(shù)。 由上式可知,令 CT=F12ρAv∞2=4acosγ-a 我們稱CT為風(fēng)輪的推力系數(shù),則 風(fēng)輪產(chǎn)生的功率為 P=Fv∞cosγ-a=2ρa(bǔ)Av∞3cosγ-a2 現(xiàn)定義風(fēng)輪的風(fēng)能利用系數(shù)Cp為 Cp=PE=2ρa(bǔ)Av∞3cosγ-a212ρAv∞3=4acosγ-a2 現(xiàn)要使風(fēng)能系數(shù)達(dá)到最大,對上式軸向平均誘導(dǎo)系數(shù)a求導(dǎo),令其一階導(dǎo)數(shù)為0,即dCpda=0因此有 a=cosγ3 Cpmax=1627cos3γ 在理想狀態(tài)下,當(dāng)風(fēng)向與風(fēng)輪軸之間的夾角為零度時,此時的風(fēng)能利用系數(shù)最大 Cpmax=1627≈0.592 該數(shù)據(jù)表明
5、風(fēng)機(jī)最大僅能利用風(fēng)能的59.2%。實際在運(yùn)行時,由于風(fēng)向的變化,偏航角γ的存在,風(fēng)能的轉(zhuǎn)化率要比這個數(shù)值小很多,風(fēng)能利用少之又少,大約只占風(fēng)能的30%左右。 偏航時的葉素動量理論 現(xiàn)時風(fēng)力發(fā)電機(jī)槳葉的載荷都是由葉素動量理論計算出來的。葉素動量理論根據(jù)空氣動力學(xué)方法對槳葉翼型進(jìn)行載荷分析的一種簡單方法。首先假設(shè)風(fēng)機(jī)葉片之間的氣流互不干擾,將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片延軸向離散為無數(shù)個單元,這些小單元成為葉素。葉素則近似為二維翼型,然后將這無數(shù)葉素上的力及力矩進(jìn)行積分,最終苛求出葉片上所受的力及力矩。 假設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片數(shù)目為N,葉尖處的風(fēng)輪半徑為R,則任意半r處的葉素簡圖如下 推
6、薦精選 假設(shè)葉片的旋轉(zhuǎn)速度為ω,葉片前端的風(fēng)速為v1,則葉素的切向速度為ωr,其切向誘導(dǎo)速度為a'ωr 該葉素總的切向速度為1+a'ωr 葉片上氣流的速度為 vres=v121-a2+1+a'2ω2r2 vres=v11-asinβ=1+a'ωrcosβ 合速度與葉片的旋轉(zhuǎn)平面的夾角φ(入流角φ<90°) φ=arctan1+a'ωrv11-a 攻角α α=β-φ 由動量定理可知,在槳葉翼型不失速時,半徑為r處的葉素翼型所受升力(與和速度方向垂直) δL=12ρvres2CLcδr 半徑為r處的葉素翼型所受阻力(與和速度方向相反) δD=12ρvres2CDc
7、δr 其中CL翼型的升力系數(shù) CD翼型的阻力系數(shù) 葉素的軸向力與與切向力為 δF=δLcosβ+δDsinβ=12ρvres2cCLcosβ+CDsinβδr δT=δLsinβ-δDcosβ=12ρvres2cCLsinβ-CDcosβδr 令Cx和Cy分別為 Cx=CLcosβ+CDsinβ Cy=CLsinβ-CDcosβ 其中Cx為法向力系數(shù),Cy為切向力系數(shù) 由以上公式可知風(fēng)輪受到的軸向力以及切向力分別為 F軸=Nr0R12ρvres2cCxδr F切=Nr0R12ρvres2cCyδr 在變槳系統(tǒng)不失速時,給定葉片的攻角及翼型升力系數(shù)與翼型阻力系數(shù),就可
8、以根據(jù)上式計算出槳葉的載荷。但在偏航情況下,葉素上氣流的不穩(wěn)定性,葉素理論的實際應(yīng)用存在很大問題。Theodorsen應(yīng)用升力缺損函數(shù)來修正二維升力,進(jìn)而解決葉片上攻角隨時間變化的問題。忽略渦流的影響,在一個葉素平面的速度分量如圖所示 其入流角φ由上圖可知 推薦精選 tanφ=v1cosγ-a1+FuKχsinψ+ωra'cosψsinχ1+sinψsinχωr1+a'cosχ1+sinψsinχ+v1cosψarctanχ21+FuKχsinψ-sinγ 其中r為葉素圓環(huán)半徑,u=rR,F(xiàn)u為氣流膨脹系數(shù),Kχ為尾流偏斜角函數(shù),ψ為旋轉(zhuǎn)方向上測量的葉片方位角 由于葉
9、片的攻角沒有改變,葉片的升力系數(shù)與阻力系數(shù)并未發(fā)生改變,根據(jù)公式計算每個葉片的攻角,依據(jù)修正后的葉素理論便可以計算出葉素上的力和力矩。 葉素動量定理 葉素-動量定理是葉素理論與動量定理的合稱,主要根據(jù)葉素理論與動量定理研究葉片的綜合性能。根據(jù)動能定理可知,氣流作用在葉素上的力的沖量與氣流帶來的動量是相等的。 假設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航的角度為δφ,風(fēng)輪半徑r處的葉素所受軸向力分力為 δF=δLsinφ+δDcosφ=12Nρv12cCLcosφ+CDsinφδrδφ 定義弦長的實度為σr σr=Nc2πr 定義法向力系數(shù)為Cx Cx=CLcosφ+CDsinφ 考慮偏航和 Prand
10、tl 葉尖損失[41],由動量定理可知,偏航時的軸向動量變化率為 δMa=12Nρvres24afcosγ+tanχ2sinγ-afsec2χ2rδrδφ 將動量定理應(yīng)用到整個風(fēng)輪葉片上,由于誘導(dǎo)因素a隨著風(fēng)輪半徑r處氣流的變化而變化,在圓形平面上,因此葉素動量的大小還應(yīng)該在圓形平面上進(jìn)行積分,因此風(fēng)在葉素上產(chǎn)生的軸向動量有 02πδMa=02π12ρv124afcosγ+tanχ2sinγ-afsec2χ2rδrdφ=02π12ρvres2Cxσrrδrdφ 因此有 8πafcosγ+tanχ2sinγ-afsec2χ2=σr02πvres2v12Cxδrdφ 對于整個葉片而言,
11、對葉片上的每個葉素所受的力進(jìn)行求和就可以的到該葉片所受的軸向力,因此對上式在半徑上進(jìn)行積分可得風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪所受軸向力為 F軸=0r02π12 Nρvres2Cxσrrdrdφ=0r02πvres2v12Cxσrdrdφ 根據(jù)葉素理論可知,葉素上所受的切向力相對軸的轉(zhuǎn)矩為 δM=12ρvres2δrcosψsinχCx+cosχCyr2δrδψ 由動量定理可知,葉素角動量是 δMm=12ρv12λμ4a'fcosγ-afcos2ψ+cos2χsin2ψr2δrδψ 同理對上式進(jìn)行積分,有角動量為 推薦精選 02π12ρv12λμ4a'fcosγ-afcos2ψ+cos2
12、χsin2ψr2δrdψ=02π12ρvres2δrcosφsinχCx+cosχCyr2δrdψ 對上式進(jìn)行積分運(yùn)算得到 λπu4a'fcosγ-af1+cos2χ=δr02πvres2v12cosψsinχCx+cosχCydψ 對于整個葉片而言,對葉片上的每個葉素所受的力矩進(jìn)行求和就可以的到該葉片的力矩,對上式在半徑上進(jìn)行積分可得風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪所受的相對軸的轉(zhuǎn)矩為 T=0R02πvres2v12NcosψsinχCx+cosχCydrdψ 以上公式就是基本的偏航時的葉素—動量理論。根據(jù)以上公式可知,當(dāng)給定葉片位置u和偏航時的角度ψ時??筛鶕?jù)黃色公式計算出氣流的角度φ。根據(jù)葉片的
13、翼型,可以查到固定的升力系數(shù)與阻力系數(shù)。根據(jù)葉素的槳距角β,可以求得任意攻角α,利用公式求出軸向誘導(dǎo)因素a與切向誘導(dǎo)因素a'。通過最后的紅色公式便可以求出風(fēng)力發(fā)電機(jī)在偏航狀態(tài)時風(fēng)機(jī)葉輪所受的軸向力與相對轉(zhuǎn)軸的的力矩。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 偏航系統(tǒng)是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的重要組成部分,是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特有的私服系統(tǒng)【42】。所謂偏航,就是機(jī)艙和風(fēng)輪繞塔架的垂直軸旋轉(zhuǎn),使風(fēng)輪掃略面與風(fēng)向保持垂直。通過偏航系統(tǒng)的準(zhǔn)確工作,可以使風(fēng)輪軸線時刻朝向風(fēng)向,以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)達(dá)到最大的發(fā)電效率。主動偏航系統(tǒng)的另外一個重要功能就是解纜,當(dāng)機(jī)艙在反復(fù)的轉(zhuǎn)動過程中,極有可能在一個發(fā)向上轉(zhuǎn)動很多圈,造成艙內(nèi)電纜扭
14、絞,甚至扯斷電纜,通過解纜裝置,可以自動解除電纜纏繞,使風(fēng)機(jī)運(yùn)行順暢。 偏航系統(tǒng)通常分為被動偏航系統(tǒng)與主動偏航系統(tǒng)。被動偏航系統(tǒng)是指通過一系列機(jī)構(gòu)將風(fēng)力直接轉(zhuǎn)化為偏航動力以達(dá)到偏航的目的,常見的有尾舵、舵輪和下風(fēng)向三種。這種系統(tǒng)多用于小型的風(fēng)力發(fā)電機(jī),在中大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)中較少采用。采用電力驅(qū)動或液壓驅(qū)動的方式拖動偏航機(jī)構(gòu)對風(fēng)向變化響應(yīng)以使風(fēng)輪對準(zhǔn)風(fēng)向的偏航方式稱為主動偏航系統(tǒng)。對于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言,通常會采主動偏航的用齒輪驅(qū)動形式,以下主要介紹主動偏航系統(tǒng)。 偏航系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 通常來說,對于大型并網(wǎng)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)來說其主動偏航系統(tǒng)機(jī)構(gòu)大體包括以下幾個部分:偏航軸承、偏航制動裝
15、置、偏航驅(qū)動裝置和偏航保護(hù)裝置等。 下圖所示為外齒式偏航系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝圖,該機(jī)構(gòu)通常用在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上。軸承內(nèi)圈與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)艙通過螺栓緊固相聯(lián),偏航軸承外圈通過螺栓與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒固定連接。當(dāng)風(fēng)向改變,需要偏航運(yùn)動時,通過安裝在減速機(jī)輸出軸上的小齒輪與偏航軸承上的外圈齒輪嚙合,進(jìn)而帶動機(jī)艙繞塔筒軸線旋轉(zhuǎn),使風(fēng)輪對準(zhǔn)風(fēng)向。在機(jī)艙底板上裝有盤式制動裝置,用于偏航系統(tǒng)停止工作時,保持機(jī)艙固定不動。 偏航載荷的確定 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的靜載荷包括機(jī)艙與風(fēng)輪的重量,作用在軸承上的軸向力。其動載荷包括靜載荷與風(fēng)作用在風(fēng)輪上的載荷,如圖所示 由上圖可知,作用在偏航軸承上的偏航力矩Myaw
16、 Myaw=MzR+yRFxR+Mbrake+Mfriction 傾覆力矩Mtilt 推薦精選 Mtilt=M12+M22 M1=MyR+zRFxR M2=MxR-yRFzR-zRFyR+yNFN 徑向力Fr Fr=FyR2+FxR2 軸向力Fa Fa=FzR+FN 式中FxR——機(jī)艙與風(fēng)輪上的側(cè)向載荷,單位 N; FyR——風(fēng)輪上的軸向推力,單位 N; FzR——風(fēng)輪重量,單位 N; MxR——風(fēng)輪上x軸力矩矩,單位 N?m; MyR——風(fēng)輪上y軸力矩,單位 N?m; MzR——風(fēng)輪上z軸力矩,單位 N?m; FN——機(jī)艙重量,單位 N; yN——到機(jī)艙
17、重心的水平距離,單位 m; yR——到風(fēng)輪重心的水平距離,單位 m; zN——到機(jī)艙重心的垂直距離,單位 m; zR——到風(fēng)輪重心的垂直距離,單位 m。 由以上公式可知風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航過程的運(yùn)動方程式如式(所示) MD+MW+Mzr-FyrxR+MM+MR+MK=JWdωWdt 式中MW——作用在機(jī)艙上空氣產(chǎn)生的力矩,單位 N?m MM——機(jī)械制動力矩,單位 N?m MR——回轉(zhuǎn)軸承的摩擦力矩,單位 N?m MK——回轉(zhuǎn)效應(yīng)產(chǎn)生的力矩,單位 N?m JW——偏航軸上的轉(zhuǎn)動慣量,單位 kg?m2 ωW——偏航角速度,單位 rad/s 公式中規(guī)定偏航驅(qū)動力矩方向為正,制動力
18、矩為負(fù)。實現(xiàn)偏航的條件就是等號左邊的力矩之和大于零(穩(wěn)態(tài)時是零)。偏航力矩的方向與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的方向和偏航角度的方向有關(guān),偏航的驅(qū)動力矩與偏航角度和風(fēng)速有關(guān),偏航角和風(fēng)速增加,偏航力矩也相應(yīng)的增加。 偏航軸承 偏航軸承是支撐水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙與塔筒間的連接部件,傳遞來自機(jī)艙與塔筒間的風(fēng)載,是風(fēng)力發(fā)電機(jī)保持關(guān)鍵運(yùn)行的關(guān)鍵部件。偏航軸承一般可分為兩類包括外齒式偏航軸承和內(nèi)齒式偏航軸承。外齒式是輪齒位于偏航軸承的外圈上,相對來說加工簡單,安裝便捷;內(nèi)齒式是輪齒位于偏航軸承的內(nèi)圈上,其優(yōu)點是嚙合受力效果較好,結(jié)構(gòu)緊湊節(jié)省較大空間。偏航軸承的齒圈結(jié)構(gòu)見下圖 風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航軸承的轉(zhuǎn)速很低,通常情況
19、下n≤10r/min。但是由于機(jī)組所受的載荷復(fù)雜,包括徑向力、軸向力和傾覆力矩,因此對軸承運(yùn)行的安全可靠性及穩(wěn)定性具有較高的要求。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)組特性,偏航軸承承受的載荷變化幅值很大,故在動載條件下,對軸承的接觸和疲勞強(qiáng)度的設(shè)計要求較高。 我們知道標(biāo)準(zhǔn)滾子軸承的強(qiáng)度是用額定載荷C表示的,回轉(zhuǎn)軸承卻與它大不相同?;剞D(zhuǎn)軸承的強(qiáng)度是以曲線的形式給出的,該曲線給出所了允許的等效軸向載荷和等效傾覆力矩之間的關(guān)系。該曲線如圖所示 推薦精選 圖中所示的軸承壽命曲線代表了等效傾覆力矩與等效載荷的組合,在給定的轉(zhuǎn)速下與載荷下,軸承失效概率為10%。如果計算出某一軸承的等效傾覆力矩與等效軸向載荷
20、,則可在曲線圖中描一點P,延長線OP與軸承壽命曲線L相交。一般情況下,制造商都會以轉(zhuǎn)動圈數(shù)的形式給出軸承壽命,可以將此圈數(shù)乘上OL/|OP|加以放大。 回轉(zhuǎn)軸承等效軸向載荷Feq計算方法與滾子軸承相似,也是通過軸向載荷Fa以及徑向載荷Fr來確定 Feq=XFa+YFrKaKs 式中X, Y——組合因子,取決于軸承類型與Fa/Fr的值,X與 Y的值通常由制造商提供; Ka——應(yīng)用因子,推薦的適用范圍對偏航軸承室1.7~2.0; Ks——安全因子,等于相應(yīng)工況下對應(yīng)載荷的部分安全因子。 傾覆力矩的計算見公式 等效傾覆力矩的計算公式為為 Meq=MtKAKS 其中KA,KS針
21、對軸向載荷選取。 回轉(zhuǎn)軸承摩擦力的計算公式為 Myaw=uaMt+bFaDr+cFrDr 式中:Myaw——摩擦力矩 a、b、c——比例系數(shù) u——摩擦系數(shù) Mt——傾覆力矩 Fa——軸向力(重力) Fr——切向力 Dr——軸承滾道直徑 由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)多數(shù)采用外齒式偏航軸承開式齒輪傳動,且軸承所受負(fù)載復(fù)雜,受環(huán)境影響較大,其最基本失效形式表現(xiàn)為輪齒折斷和磨損。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,大多數(shù)偏航軸承故障都是由輪齒故障引起的,也有少部分是滾動體破壞導(dǎo)致的。風(fēng)力發(fā)電機(jī)工況復(fù)雜,設(shè)計設(shè)計載荷很難準(zhǔn)確無誤的掌握,傳動部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計強(qiáng)度決定了軸承的質(zhì)量[43]。 偏航驅(qū)動 偏航驅(qū)動是為偏航系
22、統(tǒng)提供動力的結(jié)構(gòu),由偏航電機(jī)、偏航減速器以及偏航小齒輪組成。該機(jī)構(gòu)通過法蘭連接到機(jī)艙底部的機(jī)架上,用以拖動機(jī)艙旋轉(zhuǎn)。該機(jī)構(gòu)如圖所示 由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙空間有限,偏航電機(jī)一般采用轉(zhuǎn)速較高的電動機(jī),以盡可能減小占用的空間。由于偏航結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速很低,因此需要選用傳動比范圍大、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、傳動效率高和輸入輸出同軸的減速器,在實際應(yīng)用中,多級行星齒輪變速箱應(yīng)用比較頻繁。 偏航驅(qū)動裝置一般采用偶數(shù)組(2組、4組、6組等)對稱布置在偏航軸承齒圈周圍,以達(dá)到傳動平穩(wěn),防止受力不均的作用。圖()某一風(fēng)力發(fā)電機(jī)4組偏航驅(qū)動裝置的對稱分布圖。 偏航制動裝置 偏航系統(tǒng)需要設(shè)計一種制動器,用以保
23、證在風(fēng)速較高時,機(jī)艙與塔筒間連接,機(jī)艙不出現(xiàn)擺動,風(fēng)力發(fā)電機(jī)能正常工作時。制動器在一定的負(fù)載下,制動力矩穩(wěn)定,在偏航過程中,制動器提供的阻尼力矩應(yīng)該保持平穩(wěn),與設(shè)計值的偏差不應(yīng)大于5%,制動過程噪聲小;制動器在閉合時,摩擦面與制動盤接觸面積大于50%。摩擦片周邊與制動器的配合間隙小于0.5mm;制動器設(shè)有自動補(bǔ)償機(jī)構(gòu),保證制動力矩及偏航阻尼力矩穩(wěn)定。偏航系統(tǒng)制動器有常閉式與常開式兩種形式,常閉式制動器平時關(guān)閉,在有動力條件下開啟,常開式 推薦精選 制動器在有動力的條件下鎖緊狀態(tài)。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般采用液壓拖動的鉗盤式制動器(常閉式制動器),其結(jié)構(gòu)如下圖所示。 該制動器體是由整體輕
24、合金制造,具有較高的剛度與強(qiáng)度。制動塊由背板與摩擦片壓在一起,摩擦片多為矩形或扇形,摩擦片材料具有較高的摩擦系數(shù)、較強(qiáng)的抗衰退系數(shù)與穩(wěn)定性。制動盤通常位于塔架與偏航軸承之間,大多數(shù)情況下為圓環(huán)狀,制動盤的連接具有較高的可靠性,保證制動盤不動,制動盤應(yīng)具有較高的強(qiáng)度與韌性,長期使用不出現(xiàn)機(jī)構(gòu)疲勞順壞。此外,在未制動狀態(tài)下,制動盤與制動塊間應(yīng)具有一定間隙,保證機(jī)艙能自由轉(zhuǎn)動,因此制動器安裝需要較高的精度。 偏航保護(hù)裝置 偏航計數(shù)器是一種能夠記錄偏航系統(tǒng)同一方向旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的裝置,當(dāng)該圈數(shù)達(dá)到規(guī)定的處級解纜圈數(shù)或者終極解纜圈數(shù)時,該計數(shù)器會給控制系統(tǒng)發(fā)送一個信號,由控制系統(tǒng)控制機(jī)組進(jìn)行解纜,以防止偏
25、航同一方向轉(zhuǎn)動圈數(shù)過多導(dǎo)致的電纜扭斷。計數(shù)器一般由帶控制開關(guān)的渦輪蝸桿裝置組成。 扭纜保護(hù)裝置也是偏航系統(tǒng)不可或缺的組成部分,其主要起到失效保護(hù)的作用。該裝置由控制開關(guān)和觸點機(jī)構(gòu)組成,且獨立于主控系統(tǒng)。一般情況下,控制開關(guān)安裝在塔筒的內(nèi)壁上,觸點機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)組懸垂部分的電纜上,當(dāng)偏航系統(tǒng)的偏航動作失效后,電纜扭絞達(dá)到威脅機(jī)組安全運(yùn)行的程度時,觸點機(jī)構(gòu)觸發(fā)控制開關(guān)該,裝置將被觸發(fā),使機(jī)組緊急關(guān)機(jī),以達(dá)到失效保護(hù)的目的。 本章小結(jié) 本章主要研究了偏航系統(tǒng)在偏航狀態(tài)下的運(yùn)動學(xué)狀態(tài)。在偏航角的存在的情況下,應(yīng)用經(jīng)典空氣動力學(xué)理論不能很好的反應(yīng)實際情況,因此需要對該理論進(jìn)行修正,進(jìn)而得到偏航時的動量定理以及葉素—動量理論。在偏航狀態(tài)下,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動特性存在很大的變化,本章從經(jīng)典的葉素—動量定理入手,通過實際情況分析,利用升力缺損函數(shù)來修正二維升力進(jìn)而求出風(fēng)輪在偏航狀態(tài)下的軸向力及切向力,為以后的分析仿真做準(zhǔn)備。此外,本章還介紹了偏航系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu)以及它們在偏航運(yùn)動中作用,為以后的建模仿真分析奠定基礎(chǔ)。 (注:可編輯下載,若有不當(dāng)之處,請指正,謝謝!) 推薦精選
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