風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)力機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)知識點7——變槳系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)變槳變速型風(fēng)力發(fā)電機組中,使風(fēng)輪上的葉片繞自身軸線以一定的角速度相對輪轂轉(zhuǎn)動,從而改變?nèi)~片槳距角的控制和執(zhí)行系統(tǒng)。變槳系統(tǒng)工作目的是:槳距調(diào)節(jié),即通過改變?nèi)~片槳距角,進(jìn)而改變?nèi)~片升阻力,達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)電機組輸出功率的目的。在額定風(fēng)速及以下時,風(fēng)輪的主要功能是捕獲最大風(fēng)能,此時槳距角保持在最佳角度(一般為0°)。在額定風(fēng)速以上時,受風(fēng)電機組的機電系統(tǒng)承受能力的制約,發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和輸出功率須維持在額定值附近。此時,通過變槳系統(tǒng)增加槳距角,降低風(fēng)輪對風(fēng)能的捕獲,使發(fā)電機的輸出功率維持在額定功率。在風(fēng)電機組需要停機時,通過變槳系統(tǒng)增大槳距角,使葉片向著迎風(fēng)面積減小的方向轉(zhuǎn)動直到停在順槳位置(槳距角一般為90°),此時氣流對葉片產(chǎn)生了與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反的擾流制動力矩,達(dá)到制動停機的目的。分類按照變槳驅(qū)動動力源的不同:變槳系統(tǒng)分為液壓變槳和電動變槳兩種。根據(jù)驅(qū)動形式的差異：可分為葉片獨立變槳和葉片同步變槳兩種類型。葉片獨立變槳——變槳過程中每片葉片的槳距角可以不同葉片同步變槳——變槳過程中每片葉片的槳距角保持一致AB以液體壓力驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。動力源由液壓站、液壓缸及曲柄連桿機構(gòu)組成。液壓變槳系統(tǒng)統(tǒng)一變槳驅(qū)動機構(gòu)以伺服電機驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。動力源由變槳電機、減速齒輪箱、傳動齒輪(或傳動皮帶)和后備電源等組成。電動變槳系統(tǒng)齒輪統(tǒng)一變槳驅(qū)動機構(gòu)調(diào)節(jié)水平軸風(fēng)力發(fā)電機組風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速,使發(fā)電機運行在額定轉(zhuǎn)速和額定功率附近的裝置。調(diào)速系統(tǒng)功能:保證水平軸風(fēng)力發(fā)電機組在自然風(fēng)速高于額定風(fēng)速時能夠穩(wěn)定運行,限制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速及輸出功率,使之不超過允許值。調(diào)速系統(tǒng)主要適用于中小型風(fēng)力發(fā)電機組。常見的調(diào)節(jié)方式主要有風(fēng)輪偏轉(zhuǎn)調(diào)速和葉片變槳距調(diào)速。AB在風(fēng)力增強時使風(fēng)輪偏轉(zhuǎn)為側(cè)面向風(fēng)是一些小型風(fēng)力機采用的抗強風(fēng)方式。風(fēng)輪偏轉(zhuǎn)調(diào)速葉片變槳距調(diào)速01葉片或葉片的一部分繞自身的軸線偏轉(zhuǎn),改變槳距角——改變?nèi)~片槳距角稱作變槳距。02根據(jù)風(fēng)輪功率特性，在最佳槳距角時葉片有較高的升阻比風(fēng)輪有較高的氣動效率;反之,風(fēng)輪的氣動效率則降低。當(dāng)風(fēng)速大于風(fēng)電機組的額定風(fēng)速時,改變?nèi)~片槳距,使風(fēng)輪氣動效率降低,保持風(fēng)輪在額定轉(zhuǎn)速下運行。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)力機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)知識點8——偏航系統(tǒng)

水平軸風(fēng)電機組中,根據(jù)控制系統(tǒng)指令在風(fēng)向變化時驅(qū)動機艙和風(fēng)輪繞塔架中心線水平旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。其功能是在風(fēng)電機組運行中,保證風(fēng)輪掃風(fēng)面始終處于迎風(fēng)狀態(tài),使風(fēng)輪保持最大功率輸出。風(fēng)力發(fā)電機組安裝的風(fēng)向識別裝置與控制系統(tǒng)保持通信。A當(dāng)風(fēng)向與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸偏離一個角度時,控制系統(tǒng)開始計時。當(dāng)偏離時間達(dá)到一定數(shù)值時,控制系統(tǒng)判定風(fēng)向改變,發(fā)出釋放偏航制動器的指令。工作原理控制系統(tǒng)收到反饋信號后發(fā)出逆時針或順時針轉(zhuǎn)向指令,控制偏航電動機將風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸調(diào)整到與風(fēng)向一致的方位。D完成偏航動作后,偏航制動器再次制動,保證風(fēng)電機組安全運行。工作原理

包括偏航驅(qū)動裝置、偏航軸承、偏航制動器、偏航傳感器、扭纜保護(hù)裝置等?；緲?gòu)成用于提供偏航的動力，由偏航電動機減速器、偏航小齒輪組成。偏航驅(qū)動裝置

通常每臺風(fēng)電機組有4~6套驅(qū)動裝置,驅(qū)動裝置在旋轉(zhuǎn)圓周上均勻配置,保持驅(qū)動力平衡。

用于在偏航過程中提供必要的阻尼力矩,在偏航結(jié)束后鎖定機艙位置。偏航制動裝置用于感知和記錄偏航位移。偏航傳感器偏航軸承

用于承載風(fēng)電機組塔架以上的全部重量,并使偏航動作減小摩擦,轉(zhuǎn)動靈活。安全鏈觸發(fā)開關(guān)之一,由控制開關(guān)和觸點機構(gòu)構(gòu)成。扭纜保護(hù)裝置

控制開關(guān)一般安裝在塔架內(nèi)壁的支架上,觸點機構(gòu)一般安裝在懸垂的電纜上。當(dāng)懸垂的電纜扭絞到一定程度后,觸點機構(gòu)被提升或被松開而觸發(fā)控制開關(guān),安全鏈被觸發(fā)引起緊急停機。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)力機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)知識點9——控制系統(tǒng)

通過實時采集和處理風(fēng)電機組的各種運行信息,自動調(diào)整風(fēng)電機組運行狀態(tài),使風(fēng)電機組能夠按照設(shè)計要求安全、高效運行的系統(tǒng)?；究刂颇繕?biāo)：是保證風(fēng)電機組安全可靠運行,獲取最大能量和提供高質(zhì)量的電能?；緲?gòu)成硬件和軟件組成，通過信號傳輸設(shè)備組成控制網(wǎng)絡(luò)。軟件為工業(yè)控制軟件硬件主要包括傳感器、主控制器、執(zhí)行機構(gòu)和人機界面等?？刂葡到y(tǒng)基本功能運行功能保護(hù)功能記錄功能基本功能顯示功能控制功能試驗功能運行功能保證機組正常運行的一切要求。保護(hù)功能記錄功能顯示功能控制功能試驗功能風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)力機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)知識點10——安全鏈

獨立于控制系統(tǒng)的安全保護(hù)系統(tǒng),其動作信號被設(shè)計成串聯(lián)結(jié)構(gòu)。

功能是在風(fēng)電機組發(fā)生嚴(yán)重故障或出現(xiàn)潛在嚴(yán)重故障隱患時,采取緊急停機措施,以保護(hù)機組安全。風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超速振動限位開關(guān)觸發(fā)看門狗定時器中斷急停按鈕觸發(fā)扭纜保護(hù)開關(guān)觸發(fā)控制系統(tǒng)電源失電變槳系統(tǒng)故障安全鏈觸發(fā)條件安全鏈觸發(fā)條件

任意一個發(fā)生,都將引起整個回路斷電,機組進(jìn)人緊急停機狀態(tài),并引起控制系統(tǒng)、變流器、偏航系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)失電閉鎖。

達(dá)到風(fēng)輪的過速限制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超速

當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動時,會引起塔架的受迫振動。限位開關(guān)振動限位開關(guān)觸發(fā)“看門狗”定時器中斷在規(guī)定時間內(nèi)沒有收到控制器給出的復(fù)位信號。急停按鈕觸發(fā)當(dāng)發(fā)生緊急情況導(dǎo)致風(fēng)電機組或人身安全面臨威脅。急停按鈕

當(dāng)偏航系統(tǒng)自動解纜功能故障,且達(dá)到威脅機組安全運行的程度時。扭纜保護(hù)開關(guān)觸發(fā)扭纜保護(hù)系統(tǒng)控制系統(tǒng)電源失電控制系統(tǒng)的計算機失電。

變槳時發(fā)生故障變槳系統(tǒng)故障風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)力機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)知識點11——傳動系統(tǒng)齒輪箱傳動型結(jié)構(gòu)直驅(qū)型傳動結(jié)構(gòu)半直驅(qū)型傳動結(jié)構(gòu)

風(fēng)電機組中將風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)力矩傳遞給發(fā)電機發(fā)電的動力傳輸裝置的組合。匯集了風(fēng)電機組中的主要旋轉(zhuǎn)機械部件,分為齒輪箱傳動型結(jié)構(gòu)、直驅(qū)型傳動結(jié)構(gòu)和半直驅(qū)型傳動結(jié)構(gòu)。

風(fēng)輪主軸通過主軸承和軸承座與主機架固定,主軸前端連接風(fēng)輪,另一端與齒輪箱輸人軸連接,齒輪箱輸出軸通過聯(lián)軸器與發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接。齒輪箱傳動型結(jié)構(gòu)此類傳動結(jié)構(gòu)中除齒輪箱外,主要連接部件有風(fēng)輪主軸、主軸承、聯(lián)軸器。

傳動系統(tǒng)中沒有齒輪箱,風(fēng)輪主軸直接與發(fā)電機外轉(zhuǎn)子或內(nèi)轉(zhuǎn)輪轂發(fā)電機轉(zhuǎn)子制動裝置子的法蘭盤相連接,主軸或與發(fā)電機內(nèi)轉(zhuǎn)子的輸入軸相連接,風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)不通過齒輪箱增速,直接驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。直驅(qū)型傳動結(jié)構(gòu)直驅(qū)型傳動結(jié)構(gòu)直驅(qū)型傳動結(jié)構(gòu)簡單,風(fēng)輪及機艙整體質(zhì)心相對于塔架偏心較小。缺點是發(fā)電機尺寸較大

傳動系統(tǒng)中設(shè)計了增速齒輪副,風(fēng)輪主軸發(fā)電機轉(zhuǎn)子增速齒輪副直接與齒輪副輸入軸主軸的法蘭盤連接,經(jīng)過連接輪轂的法蘭增速后,齒輪副輸出軸再連接到發(fā)電機的內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電。半直驅(qū)型傳動結(jié)構(gòu)半直驅(qū)型傳動結(jié)構(gòu)

這種傳動結(jié)構(gòu)有齒輪箱的增速功能,但增速比一般,與直驅(qū)型相比,發(fā)電機尺寸可以稍小一些。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)力機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)知識點12——防雷系統(tǒng)

保護(hù)風(fēng)電機組結(jié)構(gòu)、部件和電氣線路免受雷擊或雷電感應(yīng)及雷電波侵入損害的防護(hù)裝置的組合。防雷系統(tǒng)采取外部防雷和內(nèi)部防雷兩種措施。A外部防雷主要防止直擊雷對風(fēng)電機組的直接損害。內(nèi)部防雷主要防止雷電感應(yīng)和雷電波侵入對風(fēng)電機組造成的損害。BC屏蔽等電位連接限壓器防雷系統(tǒng)外部防雷措施內(nèi)部防雷措施接閃器(避雷針)引下線共用接地極

主要目標(biāo)是避免雷電直擊葉片主體,防止葉片復(fù)合材料層之間或在葉片內(nèi)部因形成電弧導(dǎo)致葉片發(fā)熱膨脹、迸裂損壞。葉片防雷葉片防雷測試

風(fēng)輪葉片設(shè)計和制作過程中,在葉尖和葉片外表面安裝有1個或多個接閃器,在葉片內(nèi)腔鋪設(shè)有足夠截面的引下線,通過引下線將接閃器與輪轂連接。當(dāng)遭遇雷電時,雷電電流由接閃器、引下線通過輪轂進(jìn)入機艙,最終引入大地。直擊雷、雷電感應(yīng)和雷電波都有可能對機艙內(nèi)的設(shè)備或人員造成侵害。機艙防雷01機艙外殼頂部安裝避雷針。02機艙罩要增加金屬框架或金屬網(wǎng)格用于屏蔽雷電感應(yīng)和雷電波。03機艙內(nèi)主要部件通過導(dǎo)電線路與機艙底座連接構(gòu)成等電位體。電氣設(shè)備防雷01發(fā)電機、電動機、變壓器、開關(guān)柜等電氣設(shè)備,在設(shè)計時應(yīng)考慮能耐受一定的沖擊過電壓。02低壓傳輸線路通過屏蔽和限壓器提供防雷保護(hù)。

對浪涌耦合和損害尤其敏感的設(shè)備和回路,提供等電位連接和屏蔽以限制可能的耦合,并在保護(hù)區(qū)的邊界加裝適當(dāng)?shù)南迚浩鲗⑹Ｓ嗟睦擞狂詈弦虢拥叵到y(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)力機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)知識點13——制動系統(tǒng)

由動力源、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)組成的,使風(fēng)電機組從運行狀態(tài)轉(zhuǎn)變到停機狀態(tài)的裝置和部件的組合。實施制動有兩種情況:一種是在控制統(tǒng)的指令下實施的正常制動;另一種是在突發(fā)故障時,由安全鏈觸發(fā)引起的緊急制動?？諝鈩恿χ苿雍蠙C械制動根據(jù)制動原理,制動系統(tǒng)分為空氣動力制動和機械制動兩類。在風(fēng)電機組的制動過程中,兩種制動形式是互相配合的。制動原理制動系統(tǒng)分為通過增加作用在風(fēng)輪葉片上的氣動阻力,使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速降低的制動方式?？諝鈩恿χ苿?/p>

空氣動力制動不能使風(fēng)電機組完全停止轉(zhuǎn)動,需要配備機械制動系統(tǒng)輔助制動。定槳恒速型風(fēng)電機組空氣動力制動通過釋放葉尖擾流器增加氣動阻力達(dá)到制動目的。

通過變槳系統(tǒng)將葉片順槳,即槳距角調(diào)節(jié)至90°左右。風(fēng)輪受到的與旋轉(zhuǎn)方向相反的阻力快速增加,其轉(zhuǎn)速下降,達(dá)到氣動制動的效果對于變槳變速型風(fēng)電機組,在制動時由液壓系統(tǒng)或伺服電動機驅(qū)動葉片執(zhí)行順槳動作,使葉片平面旋轉(zhuǎn)至與風(fēng)向平行時停止。變槳變速型風(fēng)電機組空氣動力制動利用物體之間的相互摩擦力實現(xiàn)使風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)速度降低直至靜止的制動方式。機械制動

機械制動裝置一般安裝在齒輪箱輸出軸(即高速軸)上,由液壓系統(tǒng)、制動盤和制動器組成,在控制系統(tǒng)指令下實施制動。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)力機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)知識點14——海上風(fēng)力發(fā)電機組基礎(chǔ)位于多年平均大潮高潮線以下位置的風(fēng)力發(fā)電機組基礎(chǔ)。通常包括支撐海上風(fēng)力發(fā)電機組塔架的平臺及底部支撐結(jié)構(gòu),按水深條件可以分為潮間帶、潮下帶、近海及深?；A(chǔ)。

海上風(fēng)力發(fā)電機組基礎(chǔ)固定式

將基礎(chǔ)一端固定在海床，另一端露出海面承載風(fēng)力發(fā)電機組的基礎(chǔ)類型,常見的有單樁式、多樁式和導(dǎo)管架式基礎(chǔ)。固定式基礎(chǔ)

上端通常設(shè)有過渡段,過渡段與樁之間通過灌漿連接。單樁基礎(chǔ)上端通過過渡段的法蘭與風(fēng)電機組塔筒相連,下端固定于海底下的地基土中。

此基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡單,加工和施工方便。單樁基礎(chǔ)高樁承臺基礎(chǔ)

由一個混凝土承臺和多根鋼管樁組成的基礎(chǔ)。在海床上