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风力发电机组变桨系统的构成及故障分析

2012-07-30 16:44
水墨黯月
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  1 综述

  变桨系统的所有部件都安装在轮毂上。风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。

  变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速,进而控制风机的输出功率,并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机。

  风机的叶片(根部)通过变桨轴承与轮毂相连,每个叶片都要有自己的相对独立的电控同步的变桨驱动系统。变桨驱动系统通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动。

  风机正常运行期间,当风速超过机组额定风速时(风速在12m/s到25m/s之间时),为了控制功率输出变桨角度限定在0度到30度之间(变桨角度根据风速的变化进行自动调整),通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。任何情况引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置(执行紧急顺桨命令时叶片会顺桨到91度限位位置)。

  变桨系统有时需要由备用电池供电进行变桨操作(比如变桨系统的主电源供电失效后),因此变桨系统必须配备备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机(叶片顺桨到91度限位位置)。此外还需要一个冗余限位开关(用于95度限位),在主限位开关(用于91度限位)失效时确保变桨电机的安全制动。

  由于机组故障或其他原因而导致备用电源长期没有使用时,风机主控就需要检查备用电池的状态和备用电池供电变桨操作功能的正常性。

  每个变桨驱动系统都配有一个绝对值编码器安装在电机的非驱动端(电机尾部),还配有一个冗余的绝对值编码器安装在叶片根部变桨轴承内齿旁,它通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动记录变桨角度。

  风机主控接收所有编码器的信号,而变桨系统只应用电机尾部编码器的信号,只有当电机尾部编码器失效时风机主控才会控制变桨系统应用冗余编码器的信号。

  2 变浆系统的作用

  根据风速的大小自动进行调整叶片与风向之间的夹角实现风轮对风力发电机有一个恒定转速;利用空气动力学原理可以使桨叶顺浆90°与风向平行,使风机停机。

  3 主要部件组成

主要部件组成

  4变桨系统各部件的连接框图

变桨系统各部件的连接框图

  图 1:各部件间连接框图

 

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