風力發(fā)電機液壓變槳系統(tǒng)面臨的一個重大挑戰(zhàn)是,如何在任何工況下都能進行動態(tài)變槳并盡可能地縮小液壓部件的尺寸。為此,丹麥Fritz Schur Energy A/S(簡稱FSE*)的工程師研發(fā)了一套先進的蓄能器仿真工具,優(yōu)化了蓄能器的設計和尺寸。本文介紹了FSE仿真工具是如何模擬蓄能器的工作性能的。
同時也顯示了與傳統(tǒng)工具相比較的優(yōu)勢。
1. 一般介紹
風力發(fā)電機的液壓變槳系統(tǒng)要求有在失電情況下能夠緊急收槳的安全系統(tǒng)。蓄能器(圖1 ) 就用于實現(xiàn)這一功能。蓄能器是以氣體壓力的形式進行液壓儲能的重要液壓部件。
圖2 是風機每個槳葉的變槳液壓原理簡圖。在緊急情況下變槳系統(tǒng)需要能夠在最長10 秒的時間內提供每個槳葉10 ~ 25 升的液壓油。因此需要在-30℃~ +50℃環(huán)境溫度條件下,準確計算蓄能器的尺寸。為了準確計算蓄能器尺寸,需要氣體動力學數(shù)學模型。
此前出現(xiàn)了很多相關數(shù)學模型及其驗證。然而實踐證明,這些模型在低溫區(qū)域的準確性都不理想。
液壓系統(tǒng)的現(xiàn)代計算分析的另一個重要方面,是仿真運行所需要的時間。監(jiān)測整個系統(tǒng)的仿真過程發(fā)現(xiàn),蓄能器模型要求最小的時間步長。因此減少模擬時間需要更快的蓄能器數(shù)學模型。這也是FSE 開發(fā)這一仿真工具的重要目的。
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附件:風力發(fā)電機液壓變槳蓄能器的優(yōu)化設計