在风力机调速方式课件中介绍了变桨距调节转速的原理,还介绍了一种简单的离心力桨距调节装置。现代大中型风力发电机组对叶片的变桨距性能有很高要求,以保证风力机能以最高效率安全的运行,主要有独立变桨距系统与统一变桨距机构。本课件介绍独立变桨距系统。 先介绍液压变桨距系统,在风轮的三叉形轮毂上有三个变桨轴承法兰,将与变桨轴承的外圈固定安装,在图1中的三叉形轮毂是剖开的,在两个法兰上已经固定好两个变桨轴承,在其中一个变桨轴承内圈固定着叶片根盘,叶片根部与叶片根盘固定连接,叶片通过变桨轴承可自由转动。图中有一个液压缸,液压缸内有可伸出的活塞杆(液压杆),活塞杆输出端通过液压杆轴承与叶片根盘上的变桨摇柄连接,活塞杆的伸缩推动叶片根盘转动。由于变桨摇柄是圆弧运动,液压缸也会随之摆动,所以液压缸是通过一根摆动轴安装在轮毂上的。 图1--液压变桨距系统的液压缸 图2是液压缸的活塞杆部分推出时的状态,叶片转动了一定的角度。 图2--液压变桨距装置调桨距 图3是液压缸的活塞杆全部推出时的状态,叶片转动到顺桨状态。 图3--液压变桨距装置全顺桨状态 图4是安装好3套叶片的液压变桨系统示意图。 图4--液压变桨距系统 为了准确控制叶片转动角度,在每个液压缸配有直线位移传感器,根据测量活塞杆移动距离就可知道叶片转动角度。液压管路与信号电缆穿过主轴、齿轮箱的通孔,再通过滑环传输装置传到机舱控制器。图5左图是多路液压传输滑环(旋转接头),图5右图是液压传输与电气传输集成滑环,可同时传输液体与电信号,该图片来自网络。 图5--旋转接头与滑环 液压变桨距装置在超出额定风速与低于切出风速时根据计算机命令能很好的执行变桨距操作,保证风力机在额定转速附近运行;在超出切出风速时能进入全顺桨状态,在遇到停电或其他故障时也能自动进入全顺桨状态。 内齿轮电动变桨距系统 图6是采用内齿轮的电动变桨距系统主要部件图,在风轮轮毂圆周安装着3个变桨轴承,轴承的外圈与轮毂固定,叶片将安装在轴承的内圈上,轴承内圈内周集成着变桨齿轮,在轮毂内安装有3台变桨驱动电动机,电机轴上的小齿轮和变桨齿轮啮合。当电动机转动时推动变桨齿轮转动,即可改变桨距角。 图6--变桨距内齿轴承与驱动电机 把3个叶片通过根部螺栓安装在3个轴承的内圈上,见图7。 图7--内齿轴承电动变桨距系统 由于3个桨叶各有一套变桨距电动机与相关部件,可各自独立运行,故称为独立电动变桨系统,尽管3个变桨装置独立,但他们的桨距角由机舱计算机控制按规律同步变化的。 图8--滑环 在轮毂内装有蓄电池,每套变桨距装置还包含电机驱动电源、叶片转角传感器、限位开关等。电机驱动电源根据计算机命令输出电流使电动机运转。叶片转角传感器通过一个小齿轮与变桨轴承齿轮啮合,通过传感器上的编码器与计数器测量叶片转角。 外齿轮电动变桨距系统 图9--外齿轴承电动变桨距系统 变桨距电动机的驱动电源与控制装置安装在轮毂内,其电源与控制信号线通过主轴通孔与齿轮箱通孔再通过滑环装置连接到机舱的控制柜。有关辅件与控制参见内齿轮电动变桨距系统。 下面是外齿轮变桨距系统3D动画,动画前段演示变桨距驱动电动机的运转,动画后段演示风轮叶片的变桨距动作。
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