风能应用与分布式发电——北京国际风能大会展中报道(2)

主轴是将叶片旋转动能连接到齿轮箱带动发电,分析主轴结构强度它的复杂来源是根据极限负载,因为这根主轴是通过径向轴承合主撑轴承支撑,连接齿轮箱带动发电。所以竞相轴承设定为允许转动和带,主推轴承部分只允许转动,分析结果可以发现主轴应力比较大的地方是发生在径向轴承,这个地方是几何结构转折处所以经常有应力变形情况的发生。

骨架结构强度:骨架必须承载所有的风机零组件,它的结构强度相当重要。在设计风机骨架的时候,在Y方向长度比较长导致风机运行的时候变形比较大,如果这个地方变形过大,可能会导致齿轮和风机运转有不对称的情况发生,避免这种情况发生,我们在骨架后端设计了一个梁柱,增强后盲的钢性。

分析骨架负载来源,我们在主轴上设定了竞相轴承、主推轴承合连接器,通过这三个条件将这个反力带到骨架上当做一个负载来源。分析之后发现骨架比较大的应力地方是发生在前端,尤其是靠近竞相轴承的地方。骨架目前制作是用很多板件焊接起来的,所以应力最大的是发生在焊接的地方。骨架最大变形量是发生在骨架最前沿。

轮毂结构强度:它的负载来源可以根据叶片根部的极限负载来看,有三个力量两个方向可以施加在轮毂上面的法兰端,轮毂固定端设定跟主轴连接的那一面。分析结果可以看到轮毂最大应力是发生在颈部这个地方,它跟叶片连接,主要是承受负载的地方,通常应力会在这个地方做集中。轮毂最大变形量也会发生在法轮的面上。

Pitch机构的强度:推杆后方有一个溢压缸可以前后推动,可以带动Pitch后面的三角板。(视频)后面Pitch推动,也可以让三个法轮可以准动。

Pitch结构的强度,根据叶片根部的极限负载,由于我们只需要将叶片根部的极限负载施加在法轮面上,轴承可以转动,由于它的结构很细长,所以必须当后面的液压缸施加动力的时候,必须在这杆上加线限轴承,我们设定为允许转动和轴向运动。可以看到最主要的应利是法轮和三角板的连接处,这个地方最重要的时间叶片负载来源,而且必须承担所有的负载,所以相对它的应力比较大。

最大变形量是发生在法轮端这个面上。

我们看结构安不安全必须通过安全系数探讨。IEC61400标准分三个部分,包括气动力负载部分,我们模拟的结果包括了气动力负载。我们可以看到材料安全系数方面,当这个材料有95%的可靠性情况下,可以选择安全系数1级别,我们必须挑选更高的安全系数。叶片跟骨架都是挑选1.2的材料安全系数。RN零组件安全系数,这部分的定义是将零组件安全系数分为三个等级,比如一些风力或者机身坏掉不会影响风机的运转,安全系数相对取比较低就可以了。接下来是Class2,Non Fail Safe,Class3是零组件的部分,这些要求必须有更高的安全系数。

骨架安全系数要求是1.2,末体出来的要求是2.19达到了安全的要求,Hub也这样做,也都达到了安全规范的要求。

主持人:问一下这个机组现在处于什么阶段?

江宗瀚:样机,但是实际制造出来了,挂在我们公司里一个场子做一到两的测试,然后做一些侦测,侦测到问题再做改善。

提问:我问两个问题,第一个问题刹车为什么放在低速轴?第二个问题转速48转还有没有可能再降低?因为你们是IEC一类,如果走入城市的话是不是再低速?这方面在设计的时候想没想过?

江宗瀚:主要风力是按低速轴的部分考虑到维修比较方便。我们在刹车点板上选择比较高规格的设计。关于额定转速48,我们也还在研究的阶段,当然也希望将来能降低一点,也会更安全一些。

主持人:下面发言的是国电联合动力技术有限公司电气工程师徐佳园先生,他发言的题目是“三相电压不平衡时双馈式风力发电机组性能仿真研究”。

徐佳园:今天和大家分享一个比较实际的问题,三相电压不平衡时双馈式风力发电机组性能的仿真研究。

随着国家政策和相关电网接入标准楚得台,分散式风力发电逐渐成为风电行业一个新的发展方向。目前有分散式风力发电示范项目投入运营。但是由于配电网单项符合不平衡,导致配电网三相电压不平衡度较大,对于解除配电网的分散式风电机组面临一个非常严峻的问题三相电压不平衡。本文对此进行建设的研究。

三相电压不平衡定义:三项负序电压不平衡度为UZ除以U1乘以100%,其中U2为三相电压负序分量方均根值(V),U1为三相电压正序分量方均根值。

第三不能是双馈式风力发电机组仿真研究:

我们在Digsilent仿真软件中单间了风电机组端三相负序电压不平衡模拟模块,主要是通过摄制三相不平衡负载实现的。三相负序电压不平衡度为4%和8%的波形。在电网电压对称的时候,风电机组得出的定子电流每项是1.075KA,每相有工是0.4兆瓦左右。

由于双馈感应发电机的过载能力一般是1.1到1.2倍,因此折算到此时的工况下,A和C项都超过了发电机的负载能力,如果机组在满发1.5MW时这种过载情况也是存在的,这样对发电机会造成损坏。而且不平衡度越大的情况,这种损坏程度会更大。

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