一、液压变桨距系统对位移传感器的要求
风力发电机组需要根据风速来确定桨叶角度。通过改变桨叶角度来改变桨叶转子的转速和功率,从而获得稳定的输出功率。桨叶的旋转角度在0°-90°之间。当桨叶处于工作位置时,桨叶的最大面积几乎全部朝向风向,风向面积最大。当使用桨叶制动时,桨叶前端朝向风向,风面积最小,并带有旋转阻力,使风力发电机转速逐渐降低,直至停止。桨叶调角执行机构有电机驱动和液压驱动两种。采用电机驱动时,直流电机和齿轮箱协同工作,带动桨叶调节轴承,改变桨叶角度。采用液压驱动时,用三个独立的液压油缸分别控制三个桨叶的俯仰角。两种驱动方式都需要位移传感器对俯仰角进行实时监测。采用电机驱动时,通过测量角位移间接测量俯仰角。采用液压驱动时,通过测量直线位移来测量变桨角度。
目前,一些风力发电机制造商采用电机驱动方式,而丹麦的风力发电机制造商通常采用液压驱动方式。其液压变桨距技术已有超过25年的历史,几乎所有的丹麦制造商都受益于液压变桨距技术。从技术角度比较这两种变桨距方式,采用电机变桨距的风力发电机需要定期加齿轮润滑油,维护成本高,尤其是安装在海上的风力发电机。液压变桨距在环境适应性和维护成本方面具有更好的优势。可在零下30度的环境下正常工作,特别适合高原、寒冷等恶劣环境。此外,采用液压变桨距的风力发电机在性能上也具有领先优势,包括输出扭矩大、启动时间短等。
在液压变桨距系统中,测量液压油缸活塞行程的线性位移传感器起着重要的作用,而磁致伸缩位移传感器以其测量精度高、可靠性强、环境适应性好等优点,成为各行业所有行程测量位移传感器中的佼佼者。磁致伸缩式位移传感器广泛应用于风力发电领域。
二、机械盘式制动器对位移传感器的要求
风力发电机有两种制动方式,一种是气动制动,另一种是机械制动。通常风力发电机会采用上述两种制动方式。这两种制动装置的组合可以保证风力发电机在不同条件下的良好工作。即使在紧急情况下,也能避免风力发电机受到损坏。气动制动是通过风力发电机的变桨角调节系统来实现的。在正常停机状态下,变桨距系统驱动叶片到空转位置,然后桨叶逐渐停止转动。在紧急状态下,每个桨叶都有一个独立的蓄电池,通过变力矩控制器为制动供电。作为气动制动的辅助措施,增加机械盘式制动系统,安装在风力发电机的高转速段。当停机检修时,气动制动停止风力发电机,利用机械盘式制动对风力发电机进行制动。气动制动在制动时会对发电机齿轮箱产生较大的制动扭力,如果要求在风力发电机停机检修时保持制动状态,会产生额外的应力和不必要的摩擦损失,因此必须将系统的紧急制动操作和检修制动操作分开。当转子停止在预设位置时,转子由夹紧销固定。此时齿轮链条制动器可以打开。此时,制动器可以释放负载,否则负载将作用在驱动单元上,影响整个风力发电机的使用寿命。夹紧销的动作是否可靠,应通过位移传感器进行监测。因此,在机械盘式制动器系统中,大多数夹紧销都应安装位置传感器。采用磁致伸缩线性位移传感器应用于夹紧销活塞行程监测,大大提高了夹紧销的安全性。
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