1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (Ветроэнергетика. Под ред. Д. де Рензо, 1982u), страница 53

Центральная часть ветроколеса показана на рис. 5.31, а вид в разрезе, включающий механизм регулирования, — на рис. 5.32 Она представляет собой жесткую бесшарнирную конструкцию, посаженную с помощью конических роликовых подшипников на певращающийся главный шпиндель, который воспринимает изгибающие моменты, возникающие при маховых движениях лопастей. Центральный полый вал передает вращающий момент с ветроколеса на редуктор.

Механизм изменения угла установки лопастей поддерживается вращающимся полым валом, проходящим внутри шпинделя. Механизм изменения угла установки лопастей связан непосредственно со скобой, соединенной посредством рычагов с обеими лопастями. Поступательное движение штока механизма изменения угла установки лопастей заставляет лопасть поворачиваться относительно ее продольной осп. Перемещение достаточно для того, чтобы изме- 2 нить положение лопасти во всем рабочем диапазоне, включая полное флюгерное положение. 1 3 Многоэлементный зажим и подшипники лопастей также входят в конструкцию центральной части ветроколеса.

Х >ооаоаасгг Кованые алюминиевые зажимы лопастей соединяют лопасти с втулкой и передают нагрузки ни подшипники и рычаги регу- Вса лптора. Соединение зажимов с втулкой осуществлено с помощью конических роликовых подшипников, способных воспринимать большие моменты и удар- РИС. 5.3!. Е\ЕетраЛЬНЕЯ ~аетЬ ВстРО- халеса: ные нагрузки. Лопасти крепятся К Зажныаы С ПОМОЩЬЮ МНОГО- ооаожаааап 3 — р>аааг> 4 — гяга; 4— элементного соединения с двойными штифтами, которое охватывает основание лонжерона. Рычаг, соединенный с задней кромкой лопасти, позволяет воздействовать на нее с целью поворота.

Втулка представляет собой сварную конструкцию из трех больших цилиндров, выполненных из листовой стали. Оси двух больших цилиндров совпадают с продольными осями лопастей. Эти пилиндры пересекаются в центре с меньшим цилиндром, в котором установлены подшипники втулки. Подшипники представляют. соГ>ой конуспые роликовые пары, в которых все нагрузки воспринимаются задним подшипником. Сварная конструкция выбрана для уменьшения ее стоимости. Небольшие уровни напряжений во втулке обеспечиваются благо- 245 даря большому количеству поперечных секций, образованных усиливающими ребрами. Система управления проектировалась с точки зрения выбора оптимальной конструкции и параметров.

Основной акцент сделан на рассмотрении аварийных режимов и анализе процессов регулирования. Цель состояла в том, чтобы выбрать и спроектировать систему управления пригодную и для типичных аварийных ситуаций, которая могла бы уменьшать их воздействие на ВЭУ, а также обнаруживать и автоматически предотвращать неприятные последствия таких ситуаций. Рнс. 5.32. Центральная часть нетроколеса !ннд н разрезе): !†коромысло меканвзма регулирования; у — задний подшипник втулки; 3 — зажимы; Š— лопасть (во флюгерном положении! 3 — подшипник лопасти; 6 — передний подшипник втулки; 7 — шпиндель; 8 — лояасть з рабочем положении, 9 — тяга меяавгшма регулирования: 10 — главный полый вал; 11 — винтовой паз механизма автоматического астапова ветроколеса.

В системе управления используются микропроцессоры для получения данных телеизмерения и обеспечения требуемой последовательности воздействия при пуске и останове на гидравлические приводные механизмы и аналогичное оборулование основного регулирования ветроколеса, Аварийную установку лопастей во флюгерное положение и останов ветроколеса обеспечивает чисто механическая часть управляющего устройства Требования к системе управления. Система управления должна быть спроектирована с учетом возможности работы ВЭУ на удаленных участках без обслуживающего персонала.

Она должна ' удовлетворять требованиям техники безопасности, обеспечивать защиту оборудования при любых авариях в пределах ВЭУ. Управление должно обеспечивать работу ВЭУ в экстремальных внешних условиях (например, при порывах ветра), гарантировать защиту 2е6 :-.;ю надежность рабопри л!Обой мощности ветрового потока высо ю на ты, защиту от воздействия переходных процессов тропередачи и при ударе молнии. в линиях элек"ю ие ункции! Система управления должна выполнять след щ пуск ВЭУ и вывод ее на проектную частоту вращения, откл чение и останов; ения, отклюуправление изменением угла установки лопастей тей с целью е- ~ гулирования частоты вращения ветроколеса, ког а ВЭУ ключена а к сети энергосистемы, и регулирование выхо но" с, когда пе под- ! ти, когда ВЭУ подключена к энергосистеме; д й мощное- ~ управление механизмом автоматической о пента ии о сбо абочих п р р параметров и передача данных телеизмереяия в центральный пункт управления, регистрация ц ряда важных показателей, касающихся работы ВЭУ; определение момента возникновения аварии в пределах ВЭУ или на линии энергосистемы и выполнение соответствую вий, направленных на защиту ВЭУ.

т ющих дейст- своем ха От системы управления требуется выполнение различи ух ь по быст ой еак ней, о у рактеру воздействий — от непрерывного уп а ., равления с р " р акцией ло дискретных аварийных защитных действий и процессов со строго последовательными операциями. Поскольку', различные управляющие функции в разной степени влияют на обеспечение безопасности и надежности работы ВЭУ, система не может быть оптимальной во всех отношен П ип о иях. элект и ри проектировании следует учитывать, что стоимост ъ и масса р че кой части системы управления составляют небольшой процент ее полной стоимости и массы и поэтому они не являлись главными факторами при оценке вариантов системы управления; основными факторами были надежность и безопасность работы, а также пригодность ВЭУ для использования в энергосистеме, прита, с ок сл способленность к специфическим условиям внешней с е ь, а, срок службы, легкость технического обслуживания„а в части приспособленности к осуществлению критических ф гнкций — возможность предсказания и легкость предотвращения аварийных режимов, способность выполнения защитных действий без потребления энергии от внешнего источника.

В процессе выбора оборудования системы управления рассмотст ойства постоянрены механические датчики и исполнительные ст ойс в ного и переменного тока, типовые цифровые логические схемы и цифровые микропроцессоры. Были также рассмотрены электролинамические, электрические, механические, пневм и е матические и гидотдано устройствам, равлические устройства. Предпочтение было от, ано которые не требуют контактных колец или переключателей и в которых используются имеющиеся в производстве и лег ные компоненты. гколоступ Для управления ветроколесом выбран гидравлический двигатель приводного механизма, лавление в котором обеспечивается насосом, приводимым непосредственно от редуктора.

Чтоб то ы управдр влическим исполнительным механизмом, выбран усили- 241 тель на основе двигателя приводного механизма, главным образом, вследствие большого опыта по их применению в энергосистемах и совместимости с защитой. Рычажные связи исполнительного механизма управления изменением угла установки лопастей выбраны как наиболее простые и обеспечивающие высокие надежность и безопасность.

Этот механизм также позволяет использовать кинетическую энергию ветроколеса для того, чтобы обеспечить его аварийный останов в случае повреждения или отказа системы управления в процессе работы ВЭУ. Для управления последовательностью операций при пуске и останове ВЭУ, а также для формирования информационных данных и осуществления связи по каналу телеизмерения п контрольных функций выбрана система, основанная, как уже указывалось, иа микропроцессорах, подходящая для выполнения этих функций и в настоящее время используемая в энергосистемах в аналопшных целях.

Поскольку опыт энергосистем по использованию этих устроиств ие является большим, задачи микропроцессоров были ограничены только описанными функциями; их применение для управления ветроколеса, а также для электрической и релейной защиты было исключено. Эксперименты с этими устройствами показывают, что прп их использовании мотут быть получены удовлетворительные результаты при работе ВЭУ на отдаленных участках, если принять меры предосторожности, такие, как изолирование входов п выходов для защиты от перенапряжения при переходных режимах и обеспечение специального кодирования сигналов с целью получения высокой помехоустойчивости при телеизмерениях.

Для питания микропроцессоров может быть использована аккумуляторная батарея. При аварийных ситуациях система управления воздействует на двигатель приводного механизма изменения угла установки лопастей и механизма ориентации, реагирует на сигналы датчиков скорости п направления ветра, частоты вращения ветроколеса и осуществляет необходимую аварийную последовательность операции. Предварительный' проект и анализ.

Двигатель приводного механизма ориентации ветроколеса устанавливает ось его вращения по среднему направлению ветрового потока. Частота поворота головки не превышает ПЗ об)мин, чтобы предотвратить резкие ее движения и возникновение больших нагрузок на ветроколесо вследствие гироскопического эффекта. Флюгер, соединенный с синхронизирующим устройством, используется для того, чтобы воспринимать рассогласование направления осн ветроколеса с направлением ветра. Сигнал рассогласования усиливается н используется для управления гидравлическим клапаном с соленоидным приводом, который управляет двигателем приводного механизма ориентации. Погрешность автоматического управления этим двигателем в процессе работы обусловливается тем, что управля1ощий сигнал ие зависит от величины рассогласования, а также тем, что двигатель яв приводного механизма реагирует с задержкой на изменение на правления ветра.

Управление углом установки лопастей осуществляется через усилитель, который обеспечивает пропорциональный выходной сиг нал постоянного тока, чтобы управлять работой гидравлического клапана механизма регулирования. Усилитель автоматически пере страивается на каждый из следующих режимов работы: пуск — запрограммированное изменение угла установки лопас тей для ускорения выхода ветроколеса на расчетный режим; синхронизацию — управление изменением угла установки лопастей для регулирования частоты вращения ветроколеса; рабочий режим — управление изменением угла установки лопастей для регулирования мощности, развиваемой генератором; нормальный останов — запрограммированное изменение угла установки лопастей для замедления частоты вращения ветроколеса.