风力发电机组的液压系统和刹车机构是一个整体。在定桨距风力发电机组中,液压系统的主要任务是执行风力发电机组的气动刹车和机械刹车;在变桨距风力发电机组中,液压系统主要控制变距机构,实现风力发电机组的转速控制、功率控制,同时也控制机械刹车机构。
1.定桨距风力发电机组的刹车机构
1.1. 气动刹车机构
气动刹车机构是由安装在叶尖的扰流器通过不锈钢丝绳与桨叶根部的液压油缸的活搴杆相联结构成的。扰流器的结构如图9所示。当风力发电机组正常运行时,在液压力的作用下,叶尖扰流器与桨叶主体部分精密地合为一体,组成完整的桨叶。当风力发电机组需要脱网停机时,液压油缸失去压力,扰流器在离心力的作用下释放并旋转80~90形成阻尼板,由于叶尖部分处于距离轴最远点,整个叶片作为一个长的杠杆,使扰流器产生的气动阻力相当高,足以使风力发电机组在几乎没有任何磨损的情况下迅速减速,这一过程即为桨叶空气动力刹车。叶尖扰流器是风力发电机组的主要制动器,每次制动时都是它起主要作用。
在叶轮旋转时,作用在扰流器上的离心力和弹簧力会使叶尖扰流器力图脱离桨叶主体转动到制动位置;而液压力的释放,不论是由于控制系统是正常指令,还是液压系统的故障引起,都将导致扰流器展开而使叶轮停止运行。因此,空气动力刹车是一种失效保护装置,它使整个风力发电机组的制动系统具有很高的可靠性。
1.2. 机构刹车机构
如图10示,机构刹车机构由安装在低速轴或高速轴上的刹车圆盘与布置在四周的液压夹钳构成。液压夹钳固定,刹车圆盘随轴一起转动。刹车夹钳有一个预压的弹簧制动力,液压力通过油缸中的活塞将制动夹钳打开。机械刹车的预压弹簧制动力,一般要求在额定负载下脱网时能够保证风力发电机组安全停机。但在正常停机的情况下,液压力并不是完全释放,即在制动过程中只作用了一部分弹簧力。为此,在液压系统中设置了一个特殊的减压阀和蓄能器,以保证在制动过程中不完全提供弹簧的制动力。