雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1滑環(huán)系統(tǒng)構(gòu)造介紹

因雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高，在滑環(huán)系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)中主要采納熱套組裝式集電環(huán)構(gòu)造（圖1）和膠鑄式集電環(huán)構(gòu)造（圖2）來保證其牢靠性。熱套組裝式集電環(huán)構(gòu)造是當(dāng)前雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最常用的一種滑環(huán)系統(tǒng)構(gòu)造，具有廣泛運(yùn)用業(yè)績，該構(gòu)造在線維護(hù)性能好，然整體密封性能欠缺，存在受潮絕緣電阻偏低缺陷。膠鑄式集電環(huán)構(gòu)造是在熱套組裝式集電環(huán)構(gòu)造根底上加膠鑄處理，以提升膠鑄式滑環(huán)系統(tǒng)的整體密封性能，該構(gòu)造能承受各種惡劣氣候運(yùn)行且確保其密封性能，該構(gòu)造在熱脹冷縮作用力下消失絕緣開裂故障概率相比熱套組裝式集電環(huán)構(gòu)造要突出。

2構(gòu)造設(shè)計(jì)

2.1材料選取滑環(huán)系統(tǒng)安裝防護(hù)等級為IP23，滑環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需考慮材料防腐力量，故刷握、恒壓彈簧和微動開關(guān)等含有金屬零部件必需做防腐處理，防腐等級不低于ISO12944中C4H要求；同時因滑環(huán)系統(tǒng)是滑動接觸部件，集電環(huán)必需具備肯定的耐磨性，故集電環(huán)推舉使用高強(qiáng)度不銹鋼鍛件。絕緣材料的選取和處理是滑環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)。絕緣材料選取時應(yīng)能滿意凹凸溫沖擊，需具備肯定回彈、伸縮性等機(jī)械性能。如，熱套組裝式集電環(huán)需考慮絕緣材料與金屬材料的收縮性，一般金屬材料受熱收縮比是絕緣材料的10~20倍。因其線性膨脹系數(shù)不一，需調(diào)整制作工藝參數(shù)來保證熱套組裝式集電環(huán)構(gòu)造整體密封性能；整體膠鑄式集電環(huán)構(gòu)造，因其膠鑄絕緣材料固化溫度達(dá)140℃以上，結(jié)合風(fēng)場運(yùn)行狀況，需關(guān)注膠鑄絕緣材料在凹凸溫環(huán)境下抗老化和脆化力量，通過調(diào)整膠鑄固化溫度和絕緣材料成分的配比來優(yōu)化膠鑄絕緣材料的力學(xué)性能。

2.2構(gòu)造設(shè)計(jì)滑環(huán)系統(tǒng)主要由旋轉(zhuǎn)部件集電環(huán)、固定部件刷架和鏈接部件碳刷組成。集電環(huán)牢靠性設(shè)計(jì)要求較高，在集電環(huán)設(shè)計(jì)過程中需關(guān)注如下項(xiàng)點(diǎn)：兼顧雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣電阻需求，集電環(huán)在受潮的狀況下絕緣電阻應(yīng)不低于0.69MΩ，集電環(huán)設(shè)計(jì)需驗(yàn)證其密封性能，針對海上風(fēng)電或濕度較大地區(qū)，集電環(huán)需通過浸水試驗(yàn)驗(yàn)證；隨著滑環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行，滑環(huán)裝配空間內(nèi)存在積碳缺陷，故集電環(huán)設(shè)計(jì)過程中需確保集電環(huán)外表爬電距離（最小爬電距離應(yīng)不小于60mm）；絕緣材料外表須做污閃處理，相環(huán)間和相環(huán)與接地環(huán)之間絕緣材料設(shè)計(jì)自帶清理碳粉功能的非圓形構(gòu)造以便減低碳粉在集電環(huán)外表的附著力量；裝配需綜合考慮絕緣材料的力學(xué)性能和過盈量，確保相環(huán)與絕緣材料在高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用下構(gòu)造牢靠；集電環(huán)動平衡量將影響發(fā)電機(jī)的振動，在集電環(huán)設(shè)計(jì)中需分布消退因?qū)щ姉U引起的不平衡量；導(dǎo)電桿與集電環(huán)相環(huán)鏈接需堅(jiān)固且掌握其接觸電阻，避開因接觸電阻過大、不勻稱引發(fā)的轉(zhuǎn)子三相電流不平衡現(xiàn)象，故導(dǎo)電桿與集電環(huán)相環(huán)鏈接采納銀銅焊接處理。

刷架是滑環(huán)系統(tǒng)固定裝置，主要由固定裝置、刷握、恒壓彈簧和監(jiān)控設(shè)備（微動開關(guān)）組成，在刷架設(shè)計(jì)中需留意如下事項(xiàng)：任意滑環(huán)系統(tǒng)，在不同設(shè)計(jì)直徑和轉(zhuǎn)速下，碳刷運(yùn)行時所受的摩擦力僅與碳刷的重量及恒壓彈簧的壓力值相關(guān)，氧化膜的建立是新舊氧化膜更替動態(tài)過程，為確保氧化膜有效建立并結(jié)合風(fēng)場運(yùn)行狀況，恒壓彈簧壓力值選取為2~2.5N/cm2，如恒壓彈簧壓力值過大將加劇碳刷磨損，恒壓彈簧壓力值過小碳刷在刷握中存在跳動，將導(dǎo)致集電環(huán)打火拉弧。微動開關(guān)是實(shí)現(xiàn)滑環(huán)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的核心裝配，微動開關(guān)的高牢靠性亦是刷架設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)，目前雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)用滑環(huán)系統(tǒng)所采納的微動開關(guān)絕大局部采納塑料件，材料選取必需考慮凹凸溫脆化，微動開關(guān)設(shè)計(jì)需防止恒壓彈簧壓指壓斷微動開關(guān)觸頭，故微動開關(guān)觸動行程須在恒壓彈簧壓指行程內(nèi)，微動開關(guān)最大行程需超出恒壓彈簧壓指行程。

碳刷是滑環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行鏈接局部，碳刷與集電環(huán)運(yùn)行時的匹配性是碳刷選型的關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)。目前，國內(nèi)缺乏碳刷研制技術(shù)，相比國外知名碳刷制造商仍有較大差距，基于雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行環(huán)境的特別性，本文獻(xiàn)碳刷的選取立足進(jìn)口件，結(jié)合我公司雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行閱歷進(jìn)展設(shè)計(jì)選型。碳刷氧化膜的建立與碳刷成分、運(yùn)行環(huán)境、電流密度、震驚等因素相關(guān)。氧化膜能否有效建立將影響碳刷的使用壽命，因我國風(fēng)力發(fā)電運(yùn)用地域廣泛，有高原、干旱、平原、沿海、潮間帶和海上等，這對碳刷的選型帶來不便。為開拓一款通用性強(qiáng)、耐磨性好、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的碳刷。我公司結(jié)合并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)機(jī)對國內(nèi)常用的碳刷型號進(jìn)展風(fēng)場比照驗(yàn)證。閱歷證，RC53主碳刷、carbonbrush（A）和carbonbrush（B）接地碳刷配套使用，可實(shí)現(xiàn)碳刷2年一換。

3結(jié)論

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