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值編碼器在風(fēng)力發(fā)電機變槳系統(tǒng)中應(yīng)用

更新時間:2014-02-12      瀏覽次數(shù):2429

變槳系統(tǒng)的所有部件都安裝在輪轂上。風(fēng)機正常運行時所有部件都隨輪轂以一定的速度旋轉(zhuǎn)。 變槳系統(tǒng)通過控制葉片的角度來控制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速,進(jìn)而控制風(fēng)機的輸出功率,并能夠通過空氣動力制動的方式使風(fēng)機安全停機。 風(fēng)機的葉片(根部)通過變槳軸承與輪轂相連,每個葉片都要有自己的相對獨立的電控同步的變槳驅(qū)動系統(tǒng)。變槳驅(qū)動系統(tǒng)通過一個小齒輪與變槳軸承內(nèi)齒嚙合聯(lián)動。 風(fēng)機正常運行期間,當(dāng)風(fēng)速超過機組額定風(fēng)速時(風(fēng)速在12m/s到25m/s之間時),為了控制功率輸出變槳角度限定在0度到30度之間(變槳角度根據(jù)風(fēng)速的變化進(jìn)行自動調(diào)整),通過控制葉片的角度使風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速保持恒定。任何情況引起的停機都會使葉片順槳到90度位置(執(zhí)行緊急順槳命令時葉片會順槳到91度限位位置)。 變槳系統(tǒng)有時需要由備用電池供電進(jìn)行變槳操作(比如變槳系統(tǒng)的主電源供電失效后),因此變槳系統(tǒng)必須配備備用電池以確保機組發(fā)生嚴(yán)重故障或重大事故的情況下可以安全停機(葉片順槳到91度限位位置)。此外還需要一個冗余限位開關(guān)(用于95度限位),在主限位開關(guān)(用于91度限位)失效時確保變槳電機的安全制動。 由于機組故障或其他原因而導(dǎo)致備用電源長期沒有使用時,風(fēng)機主控就需要檢查備用電池的狀態(tài)和備用電池供電變槳操作功能的正常性。 每個變槳驅(qū)動系統(tǒng)都配有一個值編碼器安裝在電機的非驅(qū)動端(電機尾部),還配有一個冗余的值編碼器安裝在葉片根部變槳軸承內(nèi)齒旁,它通過一個小齒輪與變槳軸承內(nèi)齒嚙合聯(lián)動記錄變槳角度。 風(fēng)機主控接收所有編碼器的信號,而變槳系統(tǒng)只應(yīng)用電機尾部編碼器的信號,只有當(dāng)電機尾部編碼器失效時風(fēng)機主控才會控制變槳系統(tǒng)應(yīng)用冗余編碼器的信號。

     變漿系統(tǒng)的作用根據(jù)風(fēng)速的大小自動進(jìn)行調(diào)整葉片與風(fēng)向之間的夾角實現(xiàn)風(fēng)輪對風(fēng)力發(fā)電機有一個恒定轉(zhuǎn)速;利用空氣動力學(xué)原理可以使槳葉順漿90°與風(fēng)向平行,使風(fēng)機停機。變槳系統(tǒng)的位置反饋故障保護(hù):為了驗證冗余編碼器的可利用性及測量精度,將每個葉片配置的兩個編碼器采集到的槳距角信號進(jìn)行實時比較,冗余編碼器完好的條件是兩者之間角度偏差小于2°;所有葉片在91°與95°位置各安裝一個限位開關(guān),在0°方向均不安裝限位開關(guān),葉片當(dāng)前槳距角是否小于0°,由兩個傳感器測量結(jié)果經(jīng)過換算確定。 除系統(tǒng)掉電外,當(dāng)下列任何一種故障情況發(fā)生時,所有軸柜的硬件系統(tǒng)應(yīng)保證三個葉片以10°/s的速度向90°方向順槳,與風(fēng)向平行,風(fēng)機停止轉(zhuǎn)動: 任意軸柜內(nèi)的從站與PLC主站之間的通訊總線出現(xiàn)故障, 由輪轂急停、塔基急停、機艙急停、震動檢測、主軸超速、偏航限位開關(guān)串聯(lián)組成的風(fēng)機安全鏈以及與安全鏈串聯(lián)的兩個葉輪鎖定信號斷開(24V DC信號);無論任何一個編碼器出現(xiàn)故障,還是同一葉片的兩個編碼器測量結(jié)果偏差超過規(guī)定的門限值;任何葉片槳距角在變槳過程中兩兩偏差超過2°;構(gòu)成安全鏈、釋放回路中的硬件系統(tǒng)出現(xiàn)故障;任意系統(tǒng)急停指令。變槳調(diào)節(jié)模式時,預(yù)防槳距角超過限位開關(guān)的措施: 91°限位開關(guān);到達(dá)限位開關(guān)時,變槳電機剎車抱閘; 軸柜逆變器的釋放信號及變槳速度命令無效,同樣會使變槳電機靜止。 變槳電機剎車抱閘的條件:軸柜變槳調(diào)節(jié)方式處于自動模式下,槳距角超過91°限位開關(guān)位置;軸柜上控制開關(guān)斷開;電網(wǎng)掉電且后備電電源輸出電壓低于其zui低允許工作電壓;控制電路器件損壞。

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