液压发电系统瞬态频率调整率分析

液压发电系统瞬态频率调整率分析

芮春伶

天津捷强动力装备股份有限公司天津300402；身份证号：12022419840514XXXX

摘要：随着我国科学技术发展水平的不断提升，各行各业都在不断的进行技术性的改革，液压发电系统在自发电系统中的运用，发挥了自发电技术的效用，有助于自发电系统的有效运用。液压发电系统工作过程中经常会因为一些原因而出现运行故障，通过对液压发电系统运行情况的分析，提出了瞬态频率调整率方法在液压发电系统中的应用，以改善液压发电系统的运行质量，保障自发电的质量与效率，具有重要的作用。基于此，本文围绕液压发电系统瞬态频率调整率进行以下简要分析，以供同行业人士参考。

关键词：液压发电；瞬态频率调整率；自发电

随着自发电技术的不断发展，液压动力传动在自发电系统中逐步应用，尤其在行车发电中采用液压传动及调速控制能够实现发动机变转速输入，发电机定转速输出，从而进行汽车行进中发电。然而，在这些发电系统中，电站的瞬态频率调整率还不尽如人意，甚至在采用高精度电液伺服控制系统的液压容积调速系统后，电站瞬态频率调整率仍然无法达到GJB235A－97Ⅰ类电站指标。本文对液压传动及调速系统进行分析，得出影响电站瞬态频率调整率的主要因素。

1液压发电系统

液压发电系统在自发电电站中的动力传递，通过汽车发动机→汽车动力传输系统、汽车行驶系统共同组成，在汽车发动机动力转化汽车动力传输系统的过程中，需要使用取力器，通过经过液压泵→液压马达→交流发电机→供电单元及用电设备几个流程，其中，主要注意在液压马达环节中应用的液压控制系统，为如图1所示。

图1

汽车发动机的动力经两路传递，一路经汽车动力传输系统到汽车行驶系统用来驱动汽车的行驶;一路经取力器或者是由发动机通过其它传递方式驱动液压泵，由泵驱动液压马达来带动发电机发电。系统主要由闭式变量液压柱塞泵、定量柱塞液压马达、散热器、液压油箱、液压管路和电子智能液压控制系统等组成，采用了电子智能控制闭式液压回路的容积调速控制方式。汽车发动机提供系统工作动力，传感器检测发电机的工作转速后，将该转速信号送入智能控制器中，由控制器对该信号进行处理，将该信号与预设值比较，利用内部软件程序对偏差信号解析处理后，输出相应的控制电流信号来及时调节液压泵的排量，从而使汽车发动机转速在一定范围内不断变化时，液压马达的工作转速能够稳定在预设转速上，确保发电机的定转速输出，实现电站的正常工作。液压系统工作原理，见图2。

图2

2试验测量及结果分析

兰州电源车辆研究所有限公司根据上述工作原理，采用田野BQ2020(JM491Q汽油发动机)汽车底盘，完成了6kW新型自发电电站的设计及样机试制，其电气性能指标完成情况，如下：

电压稳态误差中的国军标Ⅰ类电站指标为±1%，实测值为-0.58%；

电压瞬态误差中的国军标Ⅰ类电站指标为±15%，实测值为-14.2%；

电压稳定时间中的国军标Ⅰ类电站指标为0.5s，实测值为0.28s；

电压波动率中的国军标Ⅰ类电站指标为0.3%,实测值为0.06%；

频率稳态误差中的国军标Ⅰ类电站指标为±0.5%,实测值为-0.10%；

频率瞬态误差中的国军标Ⅰ类电站指标为±3%,实测值为-9.9%；

频率稳定时间中的国军标Ⅰ类电站指标为2s,实测值为1.8s；

频率波动率中的国军标Ⅰ类电站指标为0.25%,实测值为0.2%。

上表除电站瞬态频率调整率外，其他7项指标均达到国军标Ⅰ类电站指标，笔者针对这一现状进行了深入分析研究。系统马达转速瞬态调整率，是决定电站瞬态频率调整率指标的因素。依据资料，液压泵电液伺服机构响应时间是50ms，远远小于调整时间，基于以上原因在电站系统测试中进行了液压泵、液压马达的转速监测及系统工作压力的监测。通过对系统工作压力的监测，发现系统负载突变时，系统工作压力从超调状态到稳定状态需要600ms时间，远远大于电液伺服机构响应时间，系统工作压力变化。同时对液压马达转速、液压泵的转速和液压泵驱动电流进行监测截取了部分参数，如下：

采样周期时间为27800ms，采样周期为10ms，马达转速为3023r/min，液压泵转速为1853r/min，液压泵驱动电流496mA；

采样周期时间为27810ms，采样周期为10ms，马达转速为2934r/min，液压泵转速为1849r/min，液压泵驱动电流507mA；

采样周期时间为27820ms，采样周期为10ms，马达转速为2937r/min，液压泵转速为1817r/min，液压泵驱动电流732mA；

采样周期时间为27830ms，采样周期为10ms，马达转速为2836r/min，液压泵转速为1819r/min，液压泵驱动电流744mA；

采样周期时间为27850ms，采样周期为10ms，马达转速为2822r/min，液压泵转速为1790r/min，液压泵驱动电流751mA；

采样周期时间为27860ms，采样周期为10ms，马达转速为2797r/min，液压泵转速为1791r/min，液压泵驱动电流754mA；

采样周期时间为27870ms，采样周期为10ms，马达转速为2828r/min，液压泵转速为1787r/min，液压泵驱动电流753mA；

采样周期时间为27890ms，采样周期为10ms，马达转速为2827r/min，液压泵转速为1781r/min，液压泵驱动电流753mA；

采样周期时间为27900ms，采样周期为10ms，马达转速为2945r/min，液压泵转速为1749r/min，液压泵驱动电流746mA；

采样周期时间为27910ms，采样周期为10ms，马达转速为3034r/min，液压泵转速为1656r/min，液压泵驱动电流753mA等。

经对比，发现在液压泵转速和驱动电流指示液压泵输出排量达到液压马达恒定转速要求时，马达并没有按预期设想和液压泵的调节达到同步变化，而是相对滞后，在液压泵调整到位后转速继续下降至最低点，经计算和电站瞬态频率调整率相对应，当转速上升到额定转速后，液压泵的转速和驱动电流值虽然保持了额定状态，但液压马达却未能保持额定转速，对应转速继续上升7%左右，系统经振荡后方能达到平衡。因此，在液压发电系统中，系统压力的变化决定了电站瞬态频率调整率的性能。

3结束语

综上所述，提出以下提高电站瞬态频率调整率的方法以供参考。通过电站瞬态频率调整率的方法在液压发电系统中的运用，有效提升了液压发电系统的运行质量，减少了液压发电系统的工作压力，增加了对液压发电系统压力振动幅值的控制能力，以确保系统能够快速恢复平衡。其次，在液压发电系统主油路增加蓄能器，在突然加载和卸载情况下，以保持系统压力值稳定，增加补油泵系统压力。选用响应速度更快的泵马达系统，提高系统响应时间，具有重要的意义。

参考文献

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