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什么是風(fēng)電機(jī)組的變槳系統(tǒng)?如何提升風(fēng)電葉片角度校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性?

時間:2022-09-30 13:35:18來源:中國傳動網(wǎng)

導(dǎo)語:?隨著風(fēng)電機(jī)組葉輪直徑的不斷增大,葉片角度校準(zhǔn)方案的可靠性與準(zhǔn)確性受到越來越多的關(guān)注。

  隨著世界能源與環(huán)境問題日趨嚴(yán)重,風(fēng)能已成為使用最為廣泛和發(fā)展最快的可再生能源之一。風(fēng)電機(jī)組葉輪直徑已呈現(xiàn)尺寸不斷增大的趨勢,僅陸上機(jī)型,已由1.5MW機(jī)組72m提升到當(dāng)前3.XMW機(jī)組156m。隨著風(fēng)電機(jī)組葉輪直徑的不斷增大,葉片角度校準(zhǔn)方案的可靠性與準(zhǔn)確性受到越來越多的關(guān)注。

  1 變槳系統(tǒng)功能與分類

  變槳系統(tǒng)是變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的重要組成部分,其功能是在額定風(fēng)速附近,依據(jù)風(fēng)速的變化實時調(diào)節(jié)葉片角度,控制吸收的機(jī)械能,在保證獲得最大能量(與額定功率對應(yīng))前提下,減少風(fēng)力對風(fēng)電機(jī)組的沖擊;在停機(jī)時,變槳系統(tǒng)將槳葉調(diào)整到順槳位置,實現(xiàn)空氣動力學(xué)制動剎車,使風(fēng)電機(jī)組安全停運(yùn)。

  目前,在變槳系統(tǒng)技術(shù)路線方面,國際上存在液壓和電動兩種技術(shù)體系。液壓變槳系統(tǒng)是通過控制液壓單元的液壓缸驅(qū)動連桿裝置來推動槳葉,以實現(xiàn)變槳。電動變槳系統(tǒng)則是通過減速機(jī)構(gòu)和傳動裝置,由伺服電動機(jī)來推動槳葉以實現(xiàn)變槳。

  2 電動變槳系統(tǒng)的構(gòu)成

  電動變槳系統(tǒng)一般包括伺服電動機(jī)、控制器、電動機(jī)驅(qū)動器、不間斷電源、變槳減速機(jī)、傳感器等,其中傳感器主要分為限位開關(guān)、接近開關(guān)和冗余編碼器

  電動變槳系統(tǒng)工作時,可編程邏輯控制器(pro- grammable logic controller, PLC)控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)電機(jī)組主控所給的位置或速度指令控制伺服驅(qū)動器進(jìn)行輸出,伺服驅(qū)動器將轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)化為電流和頻率信號進(jìn)一步控制伺服電動機(jī)運(yùn)行,伺服電動機(jī)通過減速機(jī)實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩向低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)變。最終,變槳減速機(jī)齒輪通過與葉根軸承的嚙合,控制葉片實現(xiàn)角度變化。

  3 葉片角度校準(zhǔn)的意義

  變槳電動機(jī)通過減速機(jī)與葉根軸承相結(jié)合,形成一種可靠的機(jī)械連接方式,在風(fēng)電機(jī)組服役過程中,葉片角度會頻繁變換以適應(yīng)實時變化的風(fēng)速,同時伴隨著機(jī)械連接的磨損。磨損后的減速機(jī)或軸承將引起三支葉片角度不一致,造成風(fēng)電機(jī)組氣動不平衡現(xiàn)象。

  據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用發(fā)現(xiàn),氣動不平衡將會影響風(fēng)電機(jī)組發(fā)電效率,也會產(chǎn)生風(fēng)電機(jī)組額外問題,例如會對變槳系統(tǒng)、傳動鏈、偏航系統(tǒng)等關(guān)鍵部件帶來損傷。所以,準(zhǔn)確的葉片角度校準(zhǔn)技術(shù)對風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行有著至關(guān)重要的意義。

  4 葉片角度校準(zhǔn)技術(shù)簡介

  針對葉片角度校準(zhǔn),變槳廠商需要解決兩方面的難題:①校準(zhǔn)方案需要長期有效,即能夠在設(shè)計壽命20年內(nèi)準(zhǔn)確地檢測出預(yù)定的角度偏差;②校準(zhǔn)方案需要考慮足夠的設(shè)計裕量,確保變槳系統(tǒng)具備一定的容錯機(jī)制,避免由于角度校準(zhǔn)故障誤報而導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組停機(jī)。

  當(dāng)前,電動變槳系統(tǒng)采用的葉片角度校準(zhǔn)技術(shù)主要有冗余編碼器方案和接近開關(guān)方案。兩種方案會在變槳系統(tǒng)電動機(jī)的末端安裝絕對值編碼器,并將該編碼器的反饋值稱為默認(rèn)角度值。

  此外,為校準(zhǔn)葉片實際角度,在葉根軸承上安裝傳感器(冗余編碼器或接近開關(guān)),該傳感器反饋值稱為校準(zhǔn)角度值。當(dāng)變槳系統(tǒng)中默認(rèn)角度值與校準(zhǔn)角度值偏差超過設(shè)計極限時,系統(tǒng)將報故障。


標(biāo)簽: 風(fēng)電光伏新能源

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