離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機的調(diào)速系統(tǒng)-待修定

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1、離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機的調(diào)速系統(tǒng)(待修定)Liwangxingfenglifadianjidetiaosuxitong離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機的調(diào)速系統(tǒng)(speedregulationsystemofoffgridwindpowergenerators)M當(dāng)風(fēng)速大丁?額定風(fēng)速時，調(diào)節(jié)風(fēng)力檢:電機風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速和輸出功率，使風(fēng)力發(fā)電機運行在額定轉(zhuǎn)速和額定功率附近的裝置。風(fēng)力發(fā)電機功率計算公式為P二*pSACp",式屮，p為空氣密度；v為風(fēng)速;A為風(fēng)輪掃略而積；Cp為風(fēng)能利用系數(shù)；77為機組效率。從式屮可以看出風(fēng)力機的

2、功率與風(fēng)速的立方成正比。若風(fēng)速捉高2倍，功率將增大8倍。為保證風(fēng)力機穩(wěn)定運行，當(dāng)

3、門*風(fēng)速超出額定風(fēng)速時要限制風(fēng)論轉(zhuǎn)速及輸出功率，使其運行在額定轉(zhuǎn)速和額定功率附近木超過允許值常見的調(diào)速方式有：1、風(fēng)輪偏轉(zhuǎn)調(diào)速：水平偏轉(zhuǎn)或上仰轉(zhuǎn)動，使風(fēng)輪偏離風(fēng)向；2、葉片失速，降低■風(fēng)輪區(qū)冇

4、效率；3、葉片變槳距調(diào)速：葉片或葉片的一部分繞自身的軸線偏轉(zhuǎn)，改變槳距角；風(fēng)輪偏離風(fēng)向的調(diào)節(jié)方式當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時，風(fēng)輪偏離風(fēng)向，使高于額定值的風(fēng)速在風(fēng)輪軸向的分風(fēng)速仍然等于額定風(fēng)速，由此控制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速和輸出功率。使風(fēng)輪偏側(cè)

5、的機構(gòu)有風(fēng)輪偏置和電動機馭動等。風(fēng)輪偏離風(fēng)向時的復(fù)位及偏轉(zhuǎn)力矩的平衡可采用彈簧彈力、風(fēng)輪連同發(fā)電機等機件的重力、尾舵重力矩和舵板翻轉(zhuǎn)力等方式。風(fēng)輪偏置使風(fēng)輪偏離風(fēng)向?qū)L(fēng)輪連同發(fā)電訓(xùn)回轉(zhuǎn)體偏置一個距離安裝在塔桿頂部的回轉(zhuǎn)軸承上，當(dāng)風(fēng)輪盤面受到風(fēng)壓力時由于風(fēng)輪后方的支撐點不在風(fēng)輪軸線上，在風(fēng)壓作用下形成偏轉(zhuǎn)力矩，使風(fēng)輪繞冋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。在額定風(fēng)速￡吋,風(fēng)輪盤面正對風(fēng)，Y=0；當(dāng)超過額定風(fēng)速，風(fēng)速為M時，為保持風(fēng)輪軸向的風(fēng)速不變，隨風(fēng)速的變化風(fēng)輪■應(yīng)偏側(cè)的角度為口,其角度值為Yj=arccos—。例如風(fēng)力機

6、額定風(fēng)速為10m/s,則不同風(fēng)速下風(fēng)輪應(yīng)偏側(cè)的角度如圖1示。風(fēng)輪偏置，尾舵重力矢巨復(fù)位限速機構(gòu)在風(fēng)輪直徑10米以內(nèi)的小型風(fēng)力發(fā)電機上較多采用風(fēng)輪偏置、在尾舵絞接處設(shè)置向后、向側(cè)傾斜的絞聯(lián)銷的結(jié)構(gòu)，利用尾舵重力矩的反作用力矩對風(fēng)力機主體施加轉(zhuǎn)矩的方法平衡風(fēng)輪偏轉(zhuǎn)力矩或使風(fēng)輪復(fù)位。風(fēng)輪的氣動偏轉(zhuǎn)力矩

7、w風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速及偏置量有關(guān)，訶隨不同風(fēng)速和風(fēng)輪偏側(cè)的不同角度而變化；尾舵的復(fù)位力矩與尾舵的重力矩和尾舵較鏈銷傾斜角的設(shè)置冇關(guān)，并隨風(fēng)輪偏側(cè)的k同角度而變化。該機構(gòu)的技術(shù)要求是：①在額定風(fēng)速卜?，風(fēng)輪止對風(fēng)，

8、風(fēng)輪偏置后的氣動偏轉(zhuǎn)力矩應(yīng)與尾舵重力矩的復(fù)位力矩平衡，以保證風(fēng)力發(fā)電機組輸岀額定功率，如圖2所示；（2）在超過額定風(fēng)速到允許的最大工作風(fēng)速范圍內(nèi)，首先針對不同風(fēng)速風(fēng)輪偏

9、肉風(fēng)向后側(cè)的角度應(yīng)使風(fēng)輪軸向的分風(fēng)速維持在額定風(fēng)速值。此后風(fēng)輪在各不同的偏側(cè)角度下應(yīng)使尾舵復(fù)位力矩與風(fēng)輪的氣動偏轉(zhuǎn)力矩同步變化，并互相平衡。即在調(diào)速過程屮風(fēng)輪處任一偏角位置均能隨風(fēng)速的變化而靈皺偏轉(zhuǎn)，無卡滯現(xiàn)象。如圖3所示。③風(fēng)力機運行過程中不允許出現(xiàn)冇害的劇烈振蕩。圖2采用風(fēng)輪偏置、尾舵重力矩復(fù)位限速機構(gòu)的風(fēng)力機在止常運行卜作狀

10、態(tài)圖3風(fēng)輪偏置、尾舵重力矩復(fù)位限速機構(gòu)風(fēng)力機限速狀態(tài)風(fēng)輪偏置、翻轉(zhuǎn)舵板限速機構(gòu)將風(fēng)輪連同

11、發(fā)電機回轉(zhuǎn)體橫向偏置安裝在塔桿頂部的立軸軸承上，尾桿剛性固定在回轉(zhuǎn)體上，在尾桿的末端裝配可以調(diào)節(jié)傾斜角的舵軸，軸上安裝能夠靈活翻轉(zhuǎn)的舵板。通過改變舵軸的傾斜角，變更舵板風(fēng)壓中心的布局以及調(diào)整舵軸上、下的舵板質(zhì)量配置，可以調(diào)節(jié)尾舵的迎風(fēng)調(diào)向力矩。圖4為舵軸傾斜角不同時迎風(fēng)調(diào)向力矩的變化趨勢。在額定風(fēng)速下風(fēng)輪的偏轉(zhuǎn)力矩和尾舵的迎風(fēng)調(diào)向力矩相平衡，保持風(fēng)輪止對風(fēng)。如圖5所示。當(dāng)超過額定風(fēng)速時，出風(fēng)輪盤面壓力產(chǎn)生的偏

12、轉(zhuǎn)力拒人于尾舵的迎風(fēng)力矩，風(fēng)輪繞塔桿頂部的立軸軸承轉(zhuǎn)動而偏離風(fēng)向，達到限制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和保持額電輸出功率的作用；當(dāng)風(fēng)速小于或等于額定值時，尾舵的迎風(fēng)力矩克服風(fēng)輪的偏轉(zhuǎn)力矩，使風(fēng)輪恢復(fù)到正對風(fēng)位置，風(fēng)力發(fā)電機進入正常工況。該機構(gòu)的優(yōu)點是風(fēng)力發(fā)電機在調(diào)向，調(diào)速時風(fēng)力機主體轉(zhuǎn)動緩和平穩(wěn)，機構(gòu)絞接關(guān)節(jié)處載荷小，轉(zhuǎn)動部位磨損輕。圖5采用風(fēng)輪偏置、翻轉(zhuǎn)舵板限速機構(gòu)的風(fēng)力機風(fēng)輪上仰偏離風(fēng)向風(fēng)輪軸線高于橫向較鏈軸■個距離餃接在回轉(zhuǎn)支架上，構(gòu)成在上方的偏心距。在額定工況下，風(fēng)輪連同發(fā)電機在重力（或彈簧力）的作用下,風(fēng)輪

13、正對風(fēng)；當(dāng)超過額定風(fēng)速時，由風(fēng)輪盤面壓力產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩大于原有的重作用；當(dāng)力（或彈簧力），迫使風(fēng)輪繞橫向餃鏈軸向上仰起而偏離風(fēng)向，達到限速保護的低于額定風(fēng)速時，風(fēng)輪在重力（或彈簧力）的作用下，恢復(fù)到正對風(fēng)的位置。圖6為采用風(fēng)輪上仰偏離風(fēng)向限速機構(gòu)的風(fēng)力機正常工作狀態(tài)和限速狀態(tài)。圖6風(fēng)輪上仰偏離風(fēng)向風(fēng)力機工作狀態(tài)和限速狀態(tài)葉片變槳距的調(diào)節(jié)方式在最佳槳距角時葉片有較高的升阻比，風(fēng)輪有較的氣動效率高，反Z葉片偏離最佳槳距角時，風(fēng)輪的氣動效率則降低，改變?nèi)~片槳距角稱作變槳距。當(dāng)風(fēng)速大于額定