SNF-0430系列導(dǎo)電滑環(huán)在小型風(fēng)電設(shè)備中應(yīng)用說明

1989-04-07

在風(fēng)電行業(yè)，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)在城市化新能源進(jìn)程中起到的作用越來越大，因此這2年，小型風(fēng)電滑環(huán)的需求量越來越大，回轉(zhuǎn)體使風(fēng)力機(jī)的主體可以繞塔架垂直軸在360度水平方向自由轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)體和尾翼是實現(xiàn)風(fēng)輪調(diào)向、對風(fēng)的必要部件尾翼：尾翼由銷軸、尾翼桿和尾翼板組成。先驅(qū)者們在多大程度上解決了困擾今天設(shè)計師的諸多問題，對此作出正確的估計是有益的。

在這些問題中，最大的要數(shù)能量供給的可變性。普通的蒸汽渦輪機(jī)發(fā)電廠都用四個重要的機(jī)制來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的速度和電力輸出：產(chǎn)生蒸汽的初級能耗速率；尾翼對風(fēng)輪起到調(diào)向和調(diào)速的作用。塔架：塔架由塔管（上、中、下三段）、底板、拉線和緊固組件構(gòu)成。

塔架將風(fēng)力機(jī)主體支撐在一定高度的空中，向渦輪機(jī)輸送蒸汽的速率；發(fā)電機(jī)的電激勵水平；轉(zhuǎn)子負(fù)載角的變化。這樣的發(fā)電機(jī)是同步發(fā)電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子與電網(wǎng)頻率的整倍數(shù)同步并以這一整倍數(shù)頻率旋轉(zhuǎn)。改變轉(zhuǎn)子相對于零相位差“空載”位置的角度，就可以增加或減少送至電網(wǎng)或從電網(wǎng)獲得的電能，使風(fēng)輪捕捉足夠的風(fēng)能。

從而分別使發(fā)電機(jī)或電動機(jī)運(yùn)行。在典型的發(fā)電機(jī)運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子超前電網(wǎng)約30°。

由于電力輸出直接耦合到電網(wǎng)，強(qiáng)大的電網(wǎng)條件提供的發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)矩可控制其速度，保持小型風(fēng)電滑環(huán)恒定的電網(wǎng)頻率。定期檢查塔架拉線的張緊度，用調(diào)節(jié)螺栓使各拉線保持一致，并保持塔架垂直于地平面?；剞D(zhuǎn)體(風(fēng)力發(fā)電精密集電環(huán))：回轉(zhuǎn)體是風(fēng)力機(jī)關(guān)鍵部件風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)和尾翼的載體，是一個安裝在塔架頂部的軸承結(jié)構(gòu)。

理論表明，空氣密度已知時，可用的每平方米瓦特能量值隨氣流的三次方變化。因此，轉(zhuǎn)子性能對風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)設(shè)計的每個方面都是至關(guān)重要的。至關(guān)重要的參數(shù)之一就是葉尖速度比，亦即輪葉葉尖速度與自由流動空氣流速度之比。這一參數(shù)描述了轉(zhuǎn)子的功率系數(shù)，1919 年德國物理學(xué)家 Albert Betz 認(rèn)為該系數(shù)不可能超過 0.593。

在實踐中，典型的轉(zhuǎn)子功率系數(shù)在葉尖速度比為 7 時很少超過 0.4（圖 1）。如果轉(zhuǎn)子速度固定不變，效率損失忽略不計，你就可用以下公式計算風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的功率輸出,一種限制功率獲取的方法是使轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)動到不受風(fēng)吹的位子。

偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)一般用于保持轉(zhuǎn)子迎著風(fēng)向，它包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、一個電動或液壓電動機(jī)驅(qū)動裝置、接口電路以及使發(fā)電機(jī)艙旋轉(zhuǎn)的齒輪與軸承。傳感器組件經(jīng)常位于發(fā)電機(jī)艙的后方，通常是一個導(dǎo)電滑環(huán)帶風(fēng)向標(biāo)的三環(huán)風(fēng)速計。

一些風(fēng)力機(jī)的回轉(zhuǎn)體和發(fā)電機(jī)是做成一體的。風(fēng)速隨高度的增加而增加；在風(fēng)速上有少量的增加，會導(dǎo)致在功率上有大量的增加。為減少障礙物的影響，需要高的塔架。(turbulence)可以要求塔架根據(jù)實際情況變動其高度。其它技術(shù)包括超聲設(shè)備，如 Vestas公司 V90-3.0MW 上使用的一對超聲裝置。實際上，轉(zhuǎn)子后面的風(fēng)速略低于真實的風(fēng)速，這是由于旋轉(zhuǎn)翼片的局部低壓效應(yīng)所造成的。雖然這一差異不很重要，但特性化可以補(bǔ)償這樣的誤差。然而，由于經(jīng)驗表明采用偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的速度控制的結(jié)果并不好，所以一般設(shè)計要么保持迎風(fēng)的最大功率位置，要么將發(fā)電機(jī)艙轉(zhuǎn)到最小風(fēng)能方向以實現(xiàn)停機(jī)。這樣對于一般的發(fā)電設(shè)備來說，是非常難控制的。

根據(jù)機(jī)械參數(shù)如何選擇合適的導(dǎo)電滑環(huán)