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變槳
鎖定
變槳系統作為大型風電機組控制系統的核心部分之一,對機組安全、穩定、高效的運行具有十分重要的作用。穩定的變槳控制已成為當前大型風力發電機組控制技術研究的熱點和難點之一。
- 中文名
- 變槳
- 外文名
- variable pitch
- 定 義
- 一種風力發電機葉片調節裝置
- 分 類
- 電動變槳系統、液壓變槳距系統
- 優 點
- 功率平穩、效率高
- 位 置
- 輪轂前部
變槳產品簡介
變槳機構控制葉片相對於旋轉平面的位置角度。小型風機沒有變槳機構,在高速時必須依靠失速來調節轉速。變槳控制使風機在低風速時即可獲得電能,在風速大於額定風速時截獲到固定大小的風能。控制槳距角的方法不止一種;各種方法都需要對葉片角度進行控制的機制。控制算法持續監測風速和發電機出力,調節葉片的槳距角。當風速高於額定風速時,葉片槳距角大幅增加以改變攻角、誘導失速。
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變槳產品優點
變槳距控制,隨着風速的變化調節槳葉節距角,穩定發電機的輸出功率。
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變槳機構分類
電機執行機構
電機變槳距執行機構利用電動機對槳葉進行單獨控制,由於其機構緊湊,可靠,沒有象液壓變槳距機構那樣傳動結構相對複雜,存在非線性,泄漏、卡澀時有發生,所以也得到許多生產廠家的青睞。但其動態特性相對較差,有較大的慣性,特別是對於大功率風力機。而且電機本身如果連續頻繁地調節槳葉,將產生過量的熱負荷使電機損壞。
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液壓執行機構
液壓執行機構通過液壓系統推動槳葉轉動,改變槳葉節距角。該機構以其響應頻率快、扭矩大、便於集中佈置和集成化等優點在目前的變槳距機構中佔有主要的地位,特別適合於大型風力機的場合。國外著名的風力機廠丹麥的Vestas、德國的Dewind、Repower等等都採用液壓變槳距方式,目前美國研製最大的容量的風力機也採用液壓執行機構。
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變槳結構組成
液壓變槳距系統
液壓變槳距系統採用液壓缸作為原動機,通過一套曲柄滑動結構同步驅動三個槳葉變槳距。變槳距機構主要由推動杆、支撐杆、導套、防轉裝置、同步盤、短轉軸、連桿、長轉軸、偏心盤、槳葉、法蘭等部件組成。變槳控制系統根據當前風速算出槳葉的槳距角調節信號,液壓系統根據指令驅動液壓缸,液壓缸帶動推動杆、同步盤運動,同步盤通過短轉軸、連桿、長轉軸推動偏心盤轉動,偏心盤帶動槳葉進行變槳距。
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液壓變槳距執行機構的槳葉通過機械連桿機構與液壓缸相連接,槳距角同液壓缸位移成正比。當槳距角減小時,液壓缸活塞桿向右移動,有杆腔進油;當槳距角增大時,活塞桿向左移動,無杆腔進油。液壓系統的槳距控制是通過電液比例閥實現的,電液比例閥的控制電壓與液壓缸的位移變化量成正比,利用油缸設置的位移傳感器,利用PID調節進行液壓缸位置閉環控制。為提高順槳速度,變槳距執行系統不僅引入差動迴路,還利用蓄能器為系統保壓。當系統出現故障斷電緊急關機時,立即斷開電源,液壓泵緊急關閉,由蓄能器提供油壓使槳葉順槳。
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電動變槳距系統
電動變槳距系統的每個槳葉配有獨立的執行機構,伺服電機連接減速箱,通過主動齒輪與槳葉輪齒內齒圈相連,帶動槳葉進行轉動,實現對槳距角的直接控制。
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如果電動變槳距系統出現故障,控制電源斷電,伺服電機由備用電源系統供電,15 s 內將槳葉緊急調節為順槳位置。在備用電源電量耗盡時,繼電器節點斷開,原來由電磁力吸合的制動齒輪彈出,制動槳葉,保持槳葉處於順槳位置。在輪轂內齒圈邊上還裝有一個接近開關,起限位作用。在風力機正常工作時,繼電器上電,電磁鐵吸合制動齒輪,不起制動作用,使槳葉能夠正常轉動。
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- 參考資料
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- 1. 風力發電機組變槳距控制方法研究 .中國知網.2008-05-15[引用日期2017-04-21]
- 2. Pramod Jain著,李延峯、謝冬梅譯.風力發電工程指南.北京:機械工業出版社,2012-11
- 3. 風電機組電動變槳系統建模及運行特性評估與測試 .中國知網.2013-05-31[引用日期2017-04-21]
- 4. 大型風力機變槳距控制技術研究 .中國知網.2005-03-01[引用日期2017-04-21]