并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組的原理和組成(2)

并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組由傳動(dòng)系統、偏航系統、液壓系統與制動(dòng)系統、發(fā)電機、控制與安全系統組成。

傳動(dòng)系統包括主軸、齒輪箱和聯(lián)軸節。輪轂與主軸固定連接，將風(fēng)輪的扭矩傳遞給齒輪箱。有的風(fēng)力發(fā)電機組將主軸與齒輪箱的輸入軸合為一體。大型風(fēng)力發(fā)電機組風(fēng)輪的轉速一般在10－30r／min范圍內，通過(guò)齒輪箱增速到發(fā)電機的問(wèn)步轉速1500r／min，（或1000r／min），經(jīng)高速軸、聯(lián)軸節驅動(dòng)發(fā)電機旋轉。

由于風(fēng)向經(jīng)常改變，如果風(fēng)輪掃掠面和風(fēng)向不垂直，則不但功率輸出減少，而且承受的載荷更加惡劣。偏航系統的功能就是跟蹤風(fēng)向的變化，驅動(dòng)機艙圍繞塔架中心線(xiàn)旋轉，使風(fēng)輪掃掠面與風(fēng)向保持垂直。風(fēng)向標是偏航系統的傳感器，將風(fēng)向信號發(fā)給控制器，經(jīng)過(guò)與風(fēng)輪的方位進(jìn)行比較后，發(fā)出指令給偏航電動(dòng)機或液壓馬達，驅動(dòng)小齒輪沿著(zhù)與塔架頂部固定的大齒圈移動(dòng)，經(jīng)過(guò)偏航軸承使機艙轉動(dòng)，直到風(fēng)輪對準風(fēng)向后停止。機艙在反復調整方向的過(guò)程中，有可能發(fā)生沿著(zhù)同一方向累計轉了許多圈，造成機艙與塔底之間的電纜扭絞，因此偏航系統應具備解纜功能，機艙沿著(zhù)同一方向累計轉了若干圈后，必須反向回轉，直到扭絞的電纜松開(kāi)。偏航軸承分為滑動(dòng)型和滾動(dòng)型，有的具備自鎖功能，有的設置強制制動(dòng)，都應設置阻尼滿(mǎn)足機艙轉動(dòng)時(shí)平穩不發(fā)生振動(dòng)的要求。

液壓系統主要是為油缸和制動(dòng)器提供必要的驅動(dòng)壓力，有的強制潤滑型齒輪箱亦需要液壓系統供油。油缸主要是用于驅動(dòng)定槳距風(fēng)輪的葉尖制動(dòng)裝置或變槳距風(fēng)輪的變距機構。液壓站由電動(dòng)機、油泵、油箱、過(guò)濾器、管路及各種液壓閥等組成。

制動(dòng)系統主要分為空氣動(dòng)力制動(dòng)和機械制動(dòng)兩部分，有的風(fēng)力發(fā)電機組只有機械制動(dòng)。定槳距風(fēng)輪的葉尖擾流器旋轉約90°，或變槳距風(fēng)輪處于順槳位置均利用空氣阻力使風(fēng)輪減速或停止，屬于空氣動(dòng)力制動(dòng)。在主軸或齒輪箱的高速輸出軸上設置的盤(pán)式制動(dòng)器，屬于機械制動(dòng)。通常在運行時(shí)要讓機組停機，首先采用空氣制動(dòng)，使風(fēng)輪減速，再采用機械制動(dòng)使使風(fēng)輪停轉。

發(fā)電機將風(fēng)輪的機械能轉換為電能，分為異步發(fā)電機和同步發(fā)電機兩種。異步發(fā)電機的轉速取決于電網(wǎng)的頻率，只能在同步轉速附近很小的范圍內變化。當風(fēng)速增加使齒輪箱高速輸出軸轉速達到異步發(fā)電機同步轉速時(shí)，機組并入電網(wǎng)，向電網(wǎng)送電。風(fēng)速繼續增加，發(fā)電機轉速也略為升高，增加輸出功率。達到額定風(fēng)速后，由于風(fēng)輪的調節，穩定在額定功率不再增加。反之風(fēng)速減小，發(fā)電機轉速低于同步轉速時(shí)，則從電網(wǎng)吸收電能，處于電動(dòng)機狀態(tài)，經(jīng)過(guò)適當延時(shí)后應脫開(kāi)電網(wǎng)。有的風(fēng)力發(fā)電機組為了充分利用低風(fēng)速時(shí)的風(fēng)能，降低風(fēng)輪轉速，采用了可變極數的異步發(fā)電機，如從4極1500r／min變?yōu)?極1000r／min，但是這種發(fā)電機仍然可以看作是基本上恒定轉速的。普通異步發(fā)電機結構簡(jiǎn)單，可以直接并入電網(wǎng)，無(wú)需同步調節裝置，缺點(diǎn)是風(fēng)輪轉速固定后效率較低，而且在交變的風(fēng)速作用下，承受較大的載荷。為了克服這些不足之處，相繼開(kāi)發(fā)出了高滑差異步發(fā)電機和變轉速雙饋異步發(fā)電機。