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  • 风力发电机变桨系统方案

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  风力发电机变桨体例计划_电力/水利_工程科技_专业材料。风力发电机变桨体例 摘 要:变浆体例是风力发电机的首要构成局部,本文缠绕风力发电机变浆体例的组成、效率、 管制逻辑、珍爱品种和常睹妨碍认识等举行阐明。 要害词:变桨体例 ;组成; 效率;珍爱品种;妨碍

  风力发电机变桨体例 摘 要:变浆体例是风力发电机的首要构成局部,本文缠绕风力发电机变浆体例的组成、效率、 管制逻辑、珍爱品种和常睹妨碍认识等举行阐明。 要害词:变桨体例 ;组成; 效率;珍爱品种;妨碍认识 1 综述 变桨体例的悉数部件都装置正在轮毂上。风机寻常运转时悉数部件都随轮毂以肯定的速率挽救。 变桨体例通过管制叶片的角度来管制风轮的转速,进而管制风机的输出功率,并可以通过氛围动 力制动的形式使风机安然停机。 风机的叶片(根部)通过变桨轴承与轮毂相连,每个叶片都要有我方的相对独立的电控同步的变 桨驱动体例。变桨驱动体例通过一个小齿轮与变桨轴承齿啮合联动。 风机寻常运转时刻,当风速胜过机组额定风速时(风速正在 12m/s 到 25m/s 之间时),为了管制功 率输出变桨角度限度正在 0 度到 30 度之间(变桨角度凭据风速的蜕化举行自愿调节),通过管制 叶片的角度使风轮的转速保留恒定。任何情状惹起的停机城市使叶片顺桨到 90 度职位(施行紧 急顺桨号令时叶片会顺桨到 91 度限位职位)。 变桨体例有时须要由备用电池供电举行变桨操作(比方变桨体例的主电源供电失效后),因而变 桨体例务必装备备用电池以确保机组爆发告急妨碍或庞大事变的情状下能够安然停机(叶片顺桨 到 91 度限位职位)。其余还须要一个冗余限位开合(用于 95 度限位),正在主限位开合(用于 91 度限位)失效时确保变桨电机的安然制动。 因为机组妨碍或其他原故而导致备用电源历久没有运用时,风机主控就须要检讨备用电池的状况 和备用电池供电变桨操作成效的寻常性。 每个变桨驱动体例都配有一个绝对值编码器装置正在电机的非驱动端(电机尾部),还配有一个冗 余的绝对值编码器装置正在叶片根部变桨轴承齿旁,它通过一个小齿轮与变桨轴承齿啮合联动记实 变桨角度。 风机主控采纳悉数编码器的信号,而变桨体例只利用电机尾部编码器的信号,唯有当电机尾部编 码器失效时风机主控才会管制变桨体例利用冗余编码器的信号。 2 变浆体例的效率 凭据风速的巨细自愿举行调节叶片与风向之间的夹角告竣风轮对风力发电机有一个恒定转速;利 用氛围动力学道理能够使桨叶顺浆 90°与风向平行,使风机停机。 3 苛重部件构成 4 变桨体例各部件的维系框图 图 1:各部件间维系框图 变桨中心管制箱施行轮毂的轴控箱和位于机舱的机舱管制柜之间的维系处事。 变桨中心管制箱与机舱管制柜的维系通过滑环告竣。通过滑环机舱管制柜向变桨中心管制柜供给 电能和管制信号。其余风机管制体例和变桨管制器之间用于数据互换的 Profibus-DP 的维系也 通过这个滑环告竣。 变桨管制器位于变桨中心管制箱,用于管制叶片的职位。其余,三个电池箱的电池组的充电进程 由装置正在变桨中心管制箱的中心充电单位管制。 4.1 中控箱 图 2:中控箱 4.2 轴控箱 正在变桨体例有三个轴控箱,每个叶片分拨一个轴控箱。箱的变流器管制变桨电机速率和目标。 图 3:轴控箱 4.3 电池箱 和轴控箱一律,每个叶片分拨一个电池箱。正在供电妨碍或 EFC 信号(火速顺桨管制信号)复位 的情状下,电池供电管制每个叶片转动到顺桨职位。 图 4:电池箱 4.4 变桨电机 变桨电机是直流电机,寻常情状下电机受轴控箱变流器管制转动,火速顺桨时电池供电电机举措。 图 5:变桨电机 4.5 冗余编码器 图 6:冗余编码器 4.6 限位开合 每个叶片对应两个限位开合:91 度限位开合和 96 度限位开合。96 度限位开合动作冗余开合运用。 图 7:限位开合 4.7 各部件间维系电缆 变桨中心管制箱、轴控箱、电池箱、变桨电机、冗余编码器和限位开合之间通过电缆举行维系。 为了预防维系电缆时发生动乱,电缆有各自的编号。 5 变桨体例的珍爱品种 职位反应妨碍珍爱:为了验证冗余编码器的可行使性及衡量精度,将每个叶片设备的两个编码器 搜聚到的桨距角信号举行及时较量,冗余编码器无缺的要求是两者之间角度谬误小于 2°;悉数 叶片正在 91°与 95°职位各装置一个限位开合,正在 0°目标均担心装限位开合,叶片而今桨距角 是否小于 0°,由两个传感器衡量结果历程换算确定。 除体例掉电外,当下列任何一种妨碍情 况爆发时,悉数轴柜的硬件体例应包管三个叶片以 10°/s 的速率向 90°目标顺桨,与风向平行, 风机罢手转动: 自便轴柜的从站与 PLC 主站之间的通信总线涌现妨碍, 由轮毂急停、塔基急停、 机舱急停、惊动检测、主轴超速、偏航限位开合串联构成的风机安然链以及与安然链串联的两个 叶轮锁定信号断开(24V DC 信号);无论任何一个编码器涌现妨碍,仍然统一叶片的两个编码 器衡量结果谬误胜过轨则的门限值;任何叶片桨距角正在变桨进程中两两谬误胜过 2°;组成安然 链、开释回道中的硬件体例涌现妨碍;自便体例急停指令。变桨调度形式时,防守桨距角胜过限 位开合的办法: 91°限位开合;抵达限位开合时,变桨电机刹车抱闸; 轴柜逆变器的开释信号 及变桨速率号令无效,同样会使变桨电机静止。 变桨电机刹车抱闸的要求:轴柜变桨调度形式 处于自愿形式下,桨距角胜过 91°限位开合职位;轴柜上管制开合断开;电网掉电且后备电电 源输出电压低于其最低许诺处事电压;管制电道器件损坏。 图 8:变浆机构板滞维系 电机变桨距管制机构可对每个桨叶采用一个伺服电机举行孑立调度,如图 8 所示。伺服电机通过 主动齿轮与桨叶轮毅齿圈相啮合,直接对桨叶的节距角举行管制。位移传感器搜聚桨叶节距角的 蜕化与电机变成闭环 PID 负反应管制。正在体例涌现妨碍,管制电源断电时,桨叶管制电机由蓄电 池供电,将桨叶调度为顺桨职位,告竣叶轮停转。 6 变桨体例妨碍认识 6.1 变桨管制体例常睹妨碍原故及管束本事 6.1.1 变桨角度有分别 叶片 1 变桨角度有分别 叶片 2 变桨角度有分别 叶片 3 变桨角度有分别 原故:变桨电机上的挽救编码器(A 编码器)取得的叶片角度将与叶片角度计数器(B 编码器) 取得的叶片角度作比拟,两者不行相差太大,相差太上将报错。 管束本事:1.因为 B 编码器是板滞凸轮布局,与叶片的变桨齿轮啮合,精度不高且会不休磨损, 正在有大摇荡时有也许发生较大谬误,因而先复位,清扫妨碍的无意身分;2.假设屡屡报这个妨碍, 进轮毂检讨 A、B 编码器,检讨的环节是先看编码器接线与插头,若插头松动,拧紧后能够手动 变桨查察编码器数值的蜕化是否划一,若少有值稳定或无秩序蜕化,检讨线是否有断线的情状。 编码器接线板滞强度相对低,正在轮毂挽救时,正在离心力的效率下,有也许与插针松脱,或者线芯 正在半断半合的状况,这时固然可复位,但转速一高,松动抵达肯定水准信号就遗失了,因而可用 手摇动线和插头,若浮现正在摇荡中显示数值正在跳变,可拔下插头用万用外测通断,有欠亨的和时 通时断的,要管束,可重做插针或接线,如欠好管束直接调动新线。清扫这两点申明编码器本体 也许损坏,调动即可。因为 B 编码器的凸轮布局亏弱,众次爆发凸轮打碎,因而对凸轮也应做检 查。 6.1.2 叶片没有抵达限位开合举措设定值 原故:叶片设定正在 91°触发限位开合,若触发时角度与 91°有肯定谬误会报此妨碍。 管束本事:检讨叶片实践职位。限位开合长时刻运转后会松动,导致撞限位时的角度偏大,此时 须要一人进入叶片,一人正在中控器上微调叶片角度,查察抵达限位的角度,然后参考这个角度将 限位开合职位从头调节至恰好能触发时,正在中控器大将角度清回 91°。限位开合是由螺栓拧紧 固定正在轮毂上,调节时须要 2 把小活扳手或者 8mm 叉扳。 6.1.3 某个桨叶 91°或 95°触发 有期间是误触发,复位即可,假设复位不了,进入轮毂检讨,有垃圾卡主限位开合,酿成限位开 合提前触发,或者 91 度限位开合接线或者自己损坏失效,导致 95°限位开合触发。 叶片 1 限位开合举措 叶片 2 限位开合举措 叶片 3 限位开合举措 原故:叶片抵达 91°触发限位开合,但复位时叶片无法举措或离开限位开合。 管束本事:起初手动变桨将桨叶离开后测试复位,若叶片没有举措,有也许的原故有:①机舱柜 的手动变桨信号无法传给中控器;可正在机舱柜中将 141 端子和 140 端子下方进线短接夹帐动变桨 ②检讨轴控柜开合是否有也许因过流跳开,若有合上开合后将桨叶调至 90°即可复位③轴控箱 管制桨叶变将的 6K1 接触器损坏,检讨如损坏调动,同时检讨其他电器元件是否有损坏。 6.1.4 变桨电机温度高 变桨电机 1 温度高 变桨电机 2 温度高 变桨电机 3 温度高 变桨电机 1 电流胜过最大值 变桨电机 2 电流胜过最大值 变桨电机 3 电流胜过最大值 原故:温渡过高大都因为线圈发烧惹起,有也许是电机部短道或外载负荷太大所致,而过流也引 起温度升高。 管束本事:先检讨也许惹起妨碍的外部原故:变桨齿轮箱卡瑟、变桨齿轮夹有异物;再检讨因电 气回道导致的原故,常睹的是变桨电机的电器刹车没有掀开,可检讨电气刹车回道有无断线、接 触器有无卡瑟等。清扫了外部妨碍再检讨电机部是否绝缘老化或被阻挠导致短道。 6.1.5 变浆管制通信妨碍 原故:轮毂管制器与主控器之间的通信终止,正在轮毂中控柜中控器无妨碍的条件下,苛重妨碍围 是信号线,从机舱柜到滑环,由滑环进入轮毂这一回道涌现搅扰、断线、航空插头损坏、滑环接 触不良、通信模块损坏等。 管束本事:用万用外衡量中控器进线v 独揽,出线v 独揽,申明中控器 无妨碍,接连检讨,将机舱柜侧轮毂通信线拔出,红白线、绿白线,将红白线接地,轮毂侧万用 外一支外笔接地,如有电阻申明导通,无断道,有断道启用备用线,若妨碍照旧存正在,接连检讨 滑环,我场风机绝大大都变桨通信妨碍都由滑环惹起。齿轮箱漏油告急时酿成滑环进油,油附着 正在滑环与插针之间变成油膜,起绝缘效率,导致变桨通信信号时断时续,冬季油变粘着,变桨通 讯妨碍更为常睹。通常洗濯滑环后妨碍可驱除,但此本事治标不治本,从泉源上治理的本事是解 决齿轮箱漏油题目。滑环酿成的变桨通信尚有也许有插针损坏、固定不稳等原故惹起,若滑环没 有题目,得将轮毂端接线脱开与滑环端进线举行校线,校线的方针是检讨线道有无接错、短接、 破皮、接地等局面。滑环座要随主轴一块挽救,内中的线容易与滑环座摩擦导致破皮接地,也能 惹起变桨妨碍。 6.1.6 变桨差错 原故:变桨管制器部发出的妨碍,变桨管制器 OK 信号终止,也许是变桨管制器妨碍,或者信号 输出有题目。 管束本事:此妨碍通常与其他变桨妨碍一块爆发,当中控器妨碍无法管制变桨时,PITCH CONTROLLER OK 信号为 0,可进入轮毂检讨中控器是否损坏,通常中控器妨碍,会导致无法手动 变桨,若能够手动变桨,则检讨信号输出的线道是否有虚接、断线等,前面提到的滑环题目也能 惹起此妨碍。 6.1.7 变桨失效 原故:当风轮转动时,机舱柜管制器要凭据转速调节变桨职位使风轮按定值转动,若此传输差错 或延迟 300ms 不行给变桨管制器传递举措指令,则为了避免超速会报错停机。 管束本事:机舱柜管制器的信号无法传给变桨管制器苛重由信号妨碍惹起,影响这个信号的苛重 是信号线和滑环,检讨信号端子有无电压,有电压则管制器将变桨信号发出,接连查机舱柜到滑 环局部,若无妨碍接连检讨滑环,再检讨滑环到轮毂,分段检讨慢慢排查妨碍。 变浆电机 1 转速高 变浆电机 2 转速高 变浆电机 3 转速高 原故:检测到的变桨转速胜过 31°每秒,云云的转速通常不会涌现,大大都因为挽救编码器故 障惹起。或者由轮毂传出的 RPM OK 信号线题目惹起。 管束本事:可参照检讨变桨编码器差异步的妨碍管束本事编码器题目,编码器无妨碍则转向检讨 信号传输题目。 6.2 变桨板滞局部常睹妨碍原故及管束本事 变桨板滞局部的妨碍苛重凑集正在减速齿轮箱上,珍视不到位加之质料题目,使减速齿轮箱有也许 损坏,正在有卡瑟转动不畅的情状下会导致变桨电机过流而且温度升高,因而有电机过流和温度高 的情状频发时,要检讨减速齿轮箱。 轮毂有给叶片轴承和变桨齿轮面润滑的自愿润滑站,当欠缺润滑油脂或油管阻塞时,叶片轴承和 齿面得不到润滑,长时刻运转必定酿成悠久地毁伤,变桨齿轮与 B 编码器的铝制凸轮没有润滑, 长时刻摩擦,铝制凸轮容易磨损,重则将凸轮打坏,酿成编码器差异步以致风机妨碍停机,因而 须要偏重润滑这个症结,长时刻的小谬误的积聚,必定导致板滞部件不成挽回的损坏。 6.3 蓄电池局部常睹妨碍及管束本事 变浆电池充电器妨碍 原故:轮毂充电器 3A1 不充电,有也许 3A1 仍旧损坏,有也许因为电网电压高导致无法充电。 管束本事:查察停机代码,通常轮毂充电器不处事惹起 3 面蓄电池电压低落,将会一块报 叶片 1 蓄电池电压妨碍 叶片 2 蓄电池电压妨碍 叶片 3 蓄电池电压妨碍 检讨 3A1,衡量有无 230V 换取输入,有 230 换取电压申明输入电源没题目,再衡量有无 230V 左 右直流输出和 24V 直流输出,有输入无输出则可调动 3A1,若因为电网电压短时刻过高惹起,则 电压规复后即可复位。 叶片 1 蓄电池电压妨碍(孑立报错) 叶片 2 蓄电池电压妨碍(孑立报错) 叶片 3 蓄电池电压妨碍(孑立报错) 原故:若只是单面蓄电池电压妨碍,则不是由轮毂充电器不充电导致,也许因为蓄电池损坏、充 电回道妨碍等惹起。 管束本事:按下轮毂主控柜的充电测验按钮,3 面轮番试充电,此时衡量吸合的电流接触器的出 线V 直流电源,再顺着充电回道循序检讨各电气元件的口角,检讨时提神有无接触不 良等情状,确定充电回道无特殊,则检讨是否因为蓄电池妨碍导致不行充电。掀开蓄电池柜,蓄 电池由 3 组,每组 6 个蓄电池串联构成,单个蓄电池额定电压 12V,先离别衡量每组两头的电压, 若有不寻常的电压,则挨个衡量每个蓄电池,直到确定妨碍的蓄电池职位,将损坏蓄电池调动, 再充电数个小时(实在充电时刻凭据调动的数目和温度等外部身分决断),通常充电 12 小时即 可。若不连气儿充电直接运转,则新蓄电池没有彻底激活,寿命大打扣头,很速也会再次损坏,还 有也许导致其他蓄电池损坏。 7、变桨体例飞车的原故认识及防守 介于风力机的变桨体例的组成及处事道理,能导致叶片飞车的原故有以下 3 种: 1) 蓄电池的原故:由变桨体例组成能够得出,正在风机因突发妨碍停机时,是齐备依赖轮毂中的 蓄电池来举行收桨的。因而轮毂中的蓄电池储能亏损或电池失电,导致出妨碍时,不行实时回桨, 而会激励飞车。蓄电池妨碍苛重有 2 个方面的影响:因为蓄电池前端的轮毂充电器损坏,导致蓄 电池无法充电,直至赔本;因为蓄电自己的质料题目,假设 1 组中有 1-2 块蓄电池放亏,电池整 体电压衡量时属于寻常围中,不过电池单体电压衡量后已非寻常区间,这种蓄电池正在涌现妨碍后 已不行供给寻常电拖动力,来有用的促使桨叶接受,而最终激励飞车事变。 2) 信号滑环的原故:该种风机绝大大都变桨通信妨碍都由滑环接触不良惹起。齿轮箱漏油告急 时酿成滑环进油,油附着正在滑环与插针之间变成油膜,起绝缘效率,导致变桨通信信号时断时续, 以致主控柜管制单位无法承受和反应管束超速信号,导致变桨体例无法罢手,直至飞车;因为滑 环的部构制的原故,会涌现滑环磁道与探针接触不良等局面,也会激励信号的终止和延时,此中 不清扫探针会受力变形。 3) 超速模块的原故:超速模块苛重效率便是监控主轴及齿轮箱低速轴和叶片的超速。该模块为 同时监测轴系的三个转速测点,以三取二逻辑形式,对轴系超速状况举行剖断。三取二超速珍爱 举措有独立的信号输出,可直接驱动配置举措。具有两通道配合可完毕轴挽救目标和挽救速率的 衡量。运用有肯定齿距央求的齿盘发生两个有相位偏移的信号,A 通道监测信号间的相位偏移得 到挽救目标,B 通道监测信号周期时刻取得挽救速率。当该模块软件失效后或信号感知涌现题目, 会导致正在超速时,风机主控不行剖断妨碍实时停机,而激励导致飞车。 为了防守变桨体例飞车事变的爆发,咱们该当以防守为主,其防守本事如下:按期的检讨蓄电池 单体电池电压,按期的做蓄电池充放电测验,并将蓄电池检测时刻管制正在合理区间,运转进程中 亲近谨慎电网供电质料,尽量节减大电压对轮毂充电器及 UPS 的打击,尽也许的避免不须要的元 器件的损坏;彻底清除齿轮箱漏油的弊病,按期发展滑环的洗濯处事,包管滑环的寻常处事;有 针对性的测试超速模块 KL1904 的成效,避免该模块软妨碍的变成。




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