磁懸浮垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)研究報(bào)告

1、海上風(fēng)電機(jī)組變槳控制技術(shù)研究報(bào)告共 28 頁(yè)連云港杰瑞電子有限公司二O一O年十一月Y10.031海上風(fēng)電機(jī)組變槳控制技術(shù)研究報(bào)告 會(huì)簽意見(jiàn) 簽字： 簽字：審查意見(jiàn) 簽字： 簽字：批準(zhǔn)意見(jiàn) 簽字：擬 制審 核標(biāo)記數(shù)量更改單號(hào)簽 名日 期標(biāo) 準(zhǔn) 化階 段 標(biāo) 記批 準(zhǔn)舊底圖總號(hào)媒體編號(hào)底圖總號(hào)日期簽名連云港杰瑞電子有限公司目 次1緒論11.1項(xiàng)目研究背景和意義11.2項(xiàng)目研究現(xiàn)狀11.3主要研究?jī)?nèi)容12風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷的研究22.1載荷的定義22.2風(fēng)輪空氣動(dòng)力載荷計(jì)算方法的研究32.2.1致動(dòng)圓盤(pán)模型42.2.2尾流旋轉(zhuǎn)52.2.3葉素理論52.2.4葉尖和輪轂損失模型62.2.5風(fēng)輪氣動(dòng)載荷計(jì)

2、算公式72.2.6風(fēng)輪氣動(dòng)載荷計(jì)算方法72.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)載荷計(jì)算模型的建立82.3.1葉片模型82.3.2風(fēng)輪模型92.3.3塔架模型92.3.4風(fēng)模型102.4載荷計(jì)算結(jié)果122.5本章小結(jié)133獨(dú)立變槳距控制技術(shù)研究133.1獨(dú)立變槳控制技術(shù)簡(jiǎn)介133.2控制原理133.3控制模型153.4仿真分析173.5本章小結(jié)194交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法194.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)204.2控制框圖204.3變頻器接線(xiàn)電路204.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路224.5本章小結(jié)225海上風(fēng)機(jī)變槳環(huán)境適應(yīng)性研究225.1防腐研究235.2除濕方式研究245.3抗振研究245.4本章小結(jié)256結(jié)論25連云港杰瑞電子有限公

3、司 i Y10.031海上風(fēng)電機(jī)組變槳控制技術(shù)研究報(bào)告1 緒論1.1 項(xiàng)目研究背景和意義近年來(lái)，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，新增裝機(jī)容量和總裝機(jī)容量都在快速增長(zhǎng)。在風(fēng)電裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)的同時(shí)，風(fēng)電技術(shù)也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，特別是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組本身，由20世紀(jì)90年代的定槳距、恒速技術(shù)，發(fā)展到今天被廣泛應(yīng)用的變槳距、變速技術(shù)，而且單機(jī)容量不斷刷新記錄。海上風(fēng)電技術(shù)逐漸成熟，全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)超過(guò)1GW，有力地促進(jìn)了特大型風(fēng)機(jī)的研發(fā)。風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)一方面努力擴(kuò)大產(chǎn)能，批量化生產(chǎn)現(xiàn)有產(chǎn)品，滿(mǎn)足陸地風(fēng)電市場(chǎng)需求；另一方面紛紛推出特大型風(fēng)機(jī)，為未來(lái)海上風(fēng)電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)做準(zhǔn)備。因此，把握行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，針對(duì)重慶海裝5M

4、W海上風(fēng)電機(jī)組研制項(xiàng)目，開(kāi)展海上風(fēng)電機(jī)組變槳控制技術(shù)的研究，加快風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件國(guó)產(chǎn)化研制進(jìn)程，建立研發(fā)和產(chǎn)業(yè)基地，最終實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化、系列化和產(chǎn)業(yè)化，構(gòu)筑江蘇風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。1.2 項(xiàng)目研究現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)海上變槳控制系統(tǒng)技術(shù)缺乏，產(chǎn)品研制與產(chǎn)業(yè)化尚屬空白，設(shè)備主要依賴(lài)進(jìn)口，制約了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)和整機(jī)技術(shù)發(fā)展。1.3 主要研究?jī)?nèi)容風(fēng)電機(jī)組為安全、高效的利用風(fēng)能和穩(wěn)定功率輸出，需要對(duì)槳葉進(jìn)行控制。本項(xiàng)目在陸上2MW變槳控制系統(tǒng)研制基礎(chǔ)上，依托國(guó)內(nèi)風(fēng)電整機(jī)平臺(tái)，完成海上風(fēng)電機(jī)組變槳控制系統(tǒng)關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)研究。項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容主要包括：1）海上風(fēng)機(jī)變槳載荷計(jì)算以5MW海上水平

5、軸風(fēng)力機(jī)為研究對(duì)象，詳細(xì)研究海上風(fēng)機(jī)的載荷來(lái)源和工況，選擇最優(yōu)的載荷計(jì)算坐標(biāo)系，對(duì)風(fēng)力機(jī)基本數(shù)據(jù)、翼形數(shù)據(jù)、空氣動(dòng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，計(jì)算得到風(fēng)力機(jī)槳葉軸向誘導(dǎo)因子、周向誘導(dǎo)因子，相對(duì)風(fēng)速、槳距角、入流角、攻角、扭角等參數(shù)對(duì)應(yīng)不同風(fēng)速的值，最終根據(jù)這些參數(shù)，綜合分析得到5MW海上風(fēng)機(jī)載荷的計(jì)算算法。2）智能獨(dú)立變槳控制技術(shù)研究在借鑒國(guó)外獨(dú)立控制技術(shù)基礎(chǔ)上，引入獨(dú)有的葉片位置識(shí)別、自抗擾修正技術(shù)，根據(jù)各槳葉位置跟蹤狀態(tài)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整各槳葉補(bǔ)償參數(shù)，實(shí)現(xiàn)5MW海上風(fēng)電機(jī)組變槳控制系統(tǒng)智能獨(dú)立抗擾控制，提高風(fēng)電機(jī)組整機(jī)工作穩(wěn)定性。3）交流變槳控制系統(tǒng)解決方案研究參考、對(duì)比國(guó)內(nèi)外主流設(shè)計(jì)技術(shù)和交流變槳

6、控制設(shè)備系統(tǒng)方案，根據(jù)海上風(fēng)電技術(shù)規(guī)范和系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合我所直流變槳控制系統(tǒng)的研制經(jīng)驗(yàn)，確定海上交流變槳控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案。4）海上風(fēng)機(jī)變槳電氣方案設(shè)計(jì)在完成5MW海上風(fēng)電機(jī)組載荷計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)電氣獨(dú)立變槳進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括理論計(jì)算、原理圖分析和元件選型等。同時(shí)考慮海上風(fēng)電相比陸上風(fēng)電的一些特殊性，對(duì)變槳系統(tǒng)控制策略，包括驅(qū)動(dòng)控制算法、快速故障自診斷、“失效-安全”機(jī)制等進(jìn)行深入地理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。5）海上風(fēng)機(jī)變槳環(huán)境適應(yīng)性研究在現(xiàn)有MW級(jí)陸上變槳控制系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過(guò)引入軍用設(shè)備可靠性保障體系、設(shè)計(jì)方法、元件及工藝保障措施，完成變槳控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)、分析與驗(yàn)證。針對(duì)海上復(fù)

7、雜的風(fēng)資源和環(huán)境條件，對(duì)5MW海上風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)進(jìn)行防腐、除濕、抗振等相關(guān)研究。2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷的研究風(fēng)機(jī)由于受塔影、風(fēng)剪切、湍流風(fēng)等因素影響，作用在葉片上的載荷是變化的，對(duì)風(fēng)機(jī)所吸收的風(fēng)能的計(jì)算是基于葉片各微元（葉素）上載荷之和，通常的計(jì)算方法是將葉片分成無(wú)數(shù)微元，通過(guò)各微元參數(shù)（弦長(zhǎng)、攻角、升力系數(shù)、阻力系數(shù)等）作為輸入量，先計(jì)算作用在葉素上的載荷，然后對(duì)微元求積分得到作用在葉片上的載荷。載荷計(jì)算是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜和繁瑣的過(guò)程，本研究根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)動(dòng)量-葉素理論建立載荷計(jì)算簡(jiǎn)化模型，然后通過(guò)迭代尋優(yōu)方法計(jì)算法向誘導(dǎo)因子和切向誘導(dǎo)因子，代入載荷計(jì)算公式，完成載荷計(jì)算。最后，在Bachman

8、n PLC中對(duì)載荷模型和計(jì)算方法進(jìn)行編程，調(diào)試和計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與Bladed仿真軟件計(jì)算結(jié)果做比較。2.1 載荷的定義施加在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上的力和力矩稱(chēng)為載荷，其可分為靜態(tài)載荷、穩(wěn)態(tài)載荷、周期載荷、瞬載，動(dòng)載荷或動(dòng)力沖擊、脈動(dòng)載荷、隨機(jī)載荷、諧振誘導(dǎo)載荷7種類(lèi)型。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的外界載荷主要作用在葉片上，而作用在塔架上的載荷(包括扭矩、軸向和側(cè)向的彎矩)也主要是由葉片上所受的載荷引起的。作用在葉片上的載荷包括空氣動(dòng)力載荷、重力載荷和慣性載荷，如圖1所示。圖1 風(fēng)機(jī)葉片坐標(biāo)系(l)空氣動(dòng)力載荷作用在葉片上的載荷包括擺振方向的剪力和彎矩、揮舞方向的剪力和彎矩，以及變槳距時(shí)與變槳距力矩平衡的葉片俯仰

9、力矩。(2)重力載荷作用在葉片上的重力載荷對(duì)葉片產(chǎn)生擺振方向的彎矩，它隨著葉片方位角的變化呈現(xiàn)周期的變化，是葉片的主要疲勞載荷。(3)慣性載荷葉片上的慣性載荷包括離心力和陀螺力。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組依靠風(fēng)輪將風(fēng)中的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，因此風(fēng)輪是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最主要的承載部件。作用在風(fēng)輪上的空氣動(dòng)力是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最主要的動(dòng)力來(lái)源，也是造成各個(gè)零部件的主要的載荷來(lái)源。想要對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上的氣動(dòng)載荷進(jìn)行控制，首先就要研究空氣動(dòng)力載荷的計(jì)算方法，下面就對(duì)風(fēng)輪空氣動(dòng)力載荷的計(jì)算方法進(jìn)行研究。2.2 風(fēng)輪空氣動(dòng)力載荷計(jì)算方法的研究目前計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組空氣動(dòng)力載荷的方法主要有動(dòng)量-葉素理論、CFD等方法。動(dòng)量-葉素理論

10、是將風(fēng)輪葉片沿展向分成許多微段，稱(chēng)這些微段為葉素，在每個(gè)葉素上的流動(dòng)相互之間沒(méi)有干擾。葉素可以認(rèn)為是二元翼型，在這些微段上運(yùn)用動(dòng)量理論求出作用在每個(gè)葉素上的力和力矩，然后沿葉片展向積分，進(jìn)而求得作用在整個(gè)風(fēng)輪上的力和力矩，算得旋翼的拉力和功率。動(dòng)量-葉素理論形式比較簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，便于工程應(yīng)用，估算機(jī)組初始設(shè)計(jì)時(shí)整機(jī)的氣動(dòng)性能，被廣泛用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)和性能計(jì)算，而且還用來(lái)確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)載荷，不斷地被進(jìn)一步改進(jìn)和完善。CFD數(shù)值計(jì)算不需要對(duì)數(shù)學(xué)模型作近似處理，直接對(duì)流體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬，從物理意義上說(shuō)數(shù)值求解N-S方程的CFD方法應(yīng)該是最全面準(zhǔn)確計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組氣動(dòng)特性的方法，但是

11、由于極大的計(jì)算工作量，數(shù)值計(jì)算的穩(wěn)定性等原因，目前CFD求解N-S方程方法還遠(yuǎn)不能作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組氣動(dòng)設(shè)計(jì)和研究的日常工具。作為解決工程問(wèn)題的工具還不太實(shí)際。因此本文應(yīng)用動(dòng)量-葉素理論方法來(lái)計(jì)算機(jī)組的氣動(dòng)載荷。2.2.1 致動(dòng)圓盤(pán)模型為有助于葉素和動(dòng)量理論合成的理解，最初通常將葉輪視為一個(gè)致動(dòng)圓盤(pán)，雖然這個(gè)模型過(guò)于簡(jiǎn)化，但卻有助于理解葉輪的空氣動(dòng)力學(xué)。風(fēng)通過(guò)葉輪掃掠表面時(shí)，在葉輪前后產(chǎn)生靜態(tài)壓差，風(fēng)力機(jī)因此而吸收能量。當(dāng)氣流接近葉輪時(shí)，其速度逐漸降低，靜態(tài)壓力增大。在通過(guò)葉輪平面時(shí)靜壓降低，導(dǎo)致葉輪后面的氣壓低于大氣壓力。隨著空氣繼續(xù)流向下游，壓力要上升到大氣壓力，就使風(fēng)速進(jìn)一步降低。因此風(fēng)輪

12、前后風(fēng)的動(dòng)能有一個(gè)差值，這其中的一部分被風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。在上述過(guò)程的致動(dòng)圓盤(pán)模型中，葉輪盤(pán)面上的風(fēng)速與上游風(fēng)速的關(guān)系為：顯然葉輪盤(pán)面上風(fēng)速的降低值取決于的大小，稱(chēng)為軸向誘導(dǎo)因子或入流因子。應(yīng)用伯努利方程，并假設(shè)氣流是均勻的和不可壓縮的，則葉輪吸收的功率可表示為：這里為空氣密度，為葉輪掃風(fēng)面積。同樣可推導(dǎo)出作用在葉輪上推力：無(wú)量綱的功率系數(shù)和推力系數(shù)分別為：當(dāng)時(shí)，功率系數(shù)具有最大值且等于，即貝茲極限。當(dāng)時(shí)，推力系數(shù)具有最大值1。2.2.2 尾流旋轉(zhuǎn)以上用到的致動(dòng)圓盤(pán)原理在估算從風(fēng)中吸收的能量時(shí)沒(méi)有把葉輪所吸收的能量視為葉輪力矩與角速度的乘積。由于葉輪在吸收力矩的同時(shí)必然要對(duì)風(fēng)施加一個(gè)等值反向

13、的力矩，因而導(dǎo)致氣流的切向流動(dòng)。切向流動(dòng)速度的變化用切向誘導(dǎo)因子表示，葉輪盤(pán)面上游切向流動(dòng)速度為0，葉輪盤(pán)面上半徑處的切向速度是，下游遠(yuǎn)處切向速度是。因?yàn)榍邢蛩俣鹊漠a(chǎn)生是葉片力矩的反作用，因此其速度方向與葉片運(yùn)動(dòng)方向相反。葉輪所產(chǎn)生的力矩等于角動(dòng)量的變化率，并可求得為：2.2.3 葉素理論葉素理論和動(dòng)量理論的組合是上述致動(dòng)圓盤(pán)理論的擴(kuò)展。把葉輪葉片分成很多葉素，上述理論不是用于整個(gè)葉輪圓盤(pán)，而是用于由每個(gè)葉素掃掠成的一系列圓環(huán)，并假設(shè)它們的作用與單個(gè)圓盤(pán)的相同。在每個(gè)徑向位置，軸向動(dòng)量和角動(dòng)量的變化率與單個(gè)葉素所產(chǎn)生的推力和力矩相同。半徑處長(zhǎng)度為的葉素產(chǎn)生的推力和力矩分別為：這里為葉素處相對(duì)風(fēng)

14、速矢量的大小，是入流角，定義為相對(duì)風(fēng)速矢量與葉片旋轉(zhuǎn)面的夾角，是葉素的弦長(zhǎng)，和分別是升力系數(shù)和阻力系數(shù)。為了求出適合于特定葉素徑向位置的的軸向和切向流動(dòng)誘導(dǎo)因子，把該葉素所產(chǎn)生的推力和力矩視為等同于穿過(guò)這個(gè)葉素所掃掠的環(huán)形面的軸向和角向動(dòng)量變化率，應(yīng)用類(lèi)似于上述致動(dòng)圓盤(pán)得到的對(duì)軸向和角向動(dòng)量的表述，環(huán)向誘導(dǎo)因子可表示為：和其中這里是葉片數(shù)，是考慮葉尖和輪轂損失的因子。2.2.4 葉尖和輪轂損失模型風(fēng)力機(jī)葉輪的尾流是由每個(gè)葉片所形成的旋渦狀螺旋層所構(gòu)成的，因此在葉輪圓盤(pán)某個(gè)固定點(diǎn)的誘導(dǎo)速度隨時(shí)間不是定值，而是在每個(gè)葉片通過(guò)時(shí)就發(fā)生波動(dòng)。這種螺旋層的螺距越大，葉片數(shù)目越少，誘導(dǎo)速度波動(dòng)的幅值就越大

15、。總體影響是減少了凈動(dòng)量的變化量，因而吸收的功率也下降了。如果誘導(dǎo)因子定義為一個(gè)葉片通過(guò)葉輪圓盤(pán)上某一給定點(diǎn)瞬時(shí)的值，那么該點(diǎn)經(jīng)歷一轉(zhuǎn)的行程的平均誘導(dǎo)因子就是，其中是一個(gè)小于1的系數(shù)。與飛機(jī)翼尖處的情形相同，由于尾流的影響，在葉尖處的環(huán)流量減為零。因此在葉尖處因子變?yōu)榱恪Ｓ捎陬?lèi)似于飛機(jī)機(jī)翼，其損失是由翼尖拖曳的渦流引起的，所以稱(chēng)為葉尖損失因子。Prandtl在螺旋推進(jìn)器理論中提出了一種處理這種影響的方法。他推論， 在遠(yuǎn)處的尾流中，螺旋渦流層可能由若干實(shí)體圓盤(pán)取代，其螺距是固定的且與渦流層相繼旋轉(zhuǎn)之間的正常間隔相同，并以尾流的速度向下游移動(dòng)。尾流外邊的流速是自然氣流的速度值，因而要比圓盤(pán)的速度更

16、快。在圓盤(pán)的邊緣，快速流動(dòng)的自然氣流迂回流動(dòng)在邊緣內(nèi)外，因此使得圓盤(pán)之間的平均軸向速度要比圓盤(pán)本身的高，從而模擬動(dòng)量變化中的減少量。因子可以表示成閉合解的形式：其中是距葉片尖端徑向位置的距離，而是相繼螺旋層之間的距離。葉片根部也出現(xiàn)類(lèi)似的損失。像在葉尖一樣，葉根處的邊界環(huán)量必定降為0，因此渦流一定被拖曳進(jìn)尾流中。所以計(jì)算單獨(dú)輪轂損失因子，那么葉片任何位置處的有效總損失因子便是兩者的乘積：2.2.5 風(fēng)輪氣動(dòng)載荷計(jì)算公式通過(guò)對(duì)風(fēng)輪空氣動(dòng)力載荷計(jì)算方法動(dòng)量-葉素理論的研究，得出風(fēng)輪空氣動(dòng)力載荷的計(jì)算公式為：其中為風(fēng)輪半徑，為輪轂半徑，為葉素弦長(zhǎng)。一般翼型空氣動(dòng)力數(shù)據(jù)都是相對(duì)于翼型1/4弦線(xiàn)位置，因

17、此，其俯仰力矩可表示為：式中為翼型俯仰力矩系數(shù)。2.2.6 風(fēng)輪氣動(dòng)載荷計(jì)算方法在對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪氣動(dòng)載荷進(jìn)行計(jì)算時(shí)，首先求出軸向誘導(dǎo)因子和周向誘導(dǎo)因子，需要迭代求解，步驟如下：（1） 假定和初值，一般可取0；（2） 計(jì)算入流角：；（3） 計(jì)算迎角： （為扭轉(zhuǎn)角）；（4） 根據(jù)翼型空氣動(dòng)力特性曲線(xiàn)得到葉素的升力系數(shù)和阻力系數(shù)；（5） 計(jì)算法向力系數(shù)和切向力系數(shù)；（6） 根據(jù)葉素理論計(jì)算新的和；（7） 比較計(jì)算的和值與上一次的和值，如果誤差小于設(shè)定的誤差值（一般可取0.0001），則迭代終止；否則，再回到（2）繼續(xù)迭代。（需要指出的是：當(dāng)風(fēng)輪葉片部分進(jìn)入渦環(huán)狀態(tài)時(shí)，動(dòng)量方程不再適用。需要利用經(jīng)

18、驗(yàn)公式對(duì)動(dòng)量葉素理論進(jìn)行修正。）計(jì)算完成后，再根據(jù)葉素上的氣流速度三角形以及作用在葉素上的法向力系數(shù)和切向力系數(shù)，最后按照風(fēng)輪氣動(dòng)載荷計(jì)算公式，通過(guò)積分得到作用在葉片上的空氣動(dòng)力載荷、和，從而完成載荷計(jì)算。2.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)載荷計(jì)算模型的建立風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷計(jì)算模型主要包括葉片模型、翼型、輪轂、塔架等部分的定義。這些是根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)要求確定的。載荷計(jì)算模型是進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷計(jì)算的基礎(chǔ)。2.3.1 葉片模型建立葉片模型時(shí)將葉片分為10個(gè)截面(如圖2所示)，分別定義各截面的幾何參數(shù)、質(zhì)量分布及剛度分布等數(shù)據(jù)。翼型的選擇是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片氣動(dòng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一，本算例所研究的風(fēng)力發(fā)電機(jī)

19、組采用Bladed軟件所提供的demo中的葉片參數(shù)，實(shí)際計(jì)算過(guò)程中可根據(jù)具體的葉片數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置。 圖2 葉片截面模型2.3.2 風(fēng)輪模型風(fēng)輪模型主要包括風(fēng)輪直徑、葉片數(shù)量、輪轂高度、錐角及切入風(fēng)速、切出風(fēng)速等參數(shù)的定義。如圖3所示：圖3 風(fēng)輪模型2.3.3 塔架模型建立塔架模型的原理和建立葉片模型的原理相同，即先把塔架分為若干個(gè)小段，然后分別定義各小段的直徑、質(zhì)量分布、剛度分布及相對(duì)地面的高度。塔架的幾何形狀如圖4所示：圖4 塔架模型2.3.4 風(fēng)模型風(fēng)的模型主要是定義風(fēng)場(chǎng)中風(fēng)的特性，對(duì)于準(zhǔn)確的載荷計(jì)算，則應(yīng)考慮到風(fēng)速和風(fēng)向在空間上、時(shí)間上的變化。因此，在充分考慮風(fēng)剪切和塔影效應(yīng)對(duì)風(fēng)速影響的情

20、況下對(duì)風(fēng)速進(jìn)行建模。1） 風(fēng)剪切三槳葉上風(fēng)向水平軸風(fēng)力機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖5所示，風(fēng)剪切是指垂直方向上風(fēng)速隨高度的增加而增加，造成這種現(xiàn)象的原因包括動(dòng)力因素和熱力因素，前者主要來(lái)源于地面的摩擦效應(yīng)，即地面的粗糙度；后者主要表現(xiàn)為與近地層大氣垂直穩(wěn)定度的關(guān)系。風(fēng)剪切時(shí)風(fēng)速計(jì)算常用指數(shù)模型為：式中，為離地垂直高度；為離地高度為處的風(fēng)速；為輪轂處風(fēng)速；為輪轂離地高度；為風(fēng)剪切系數(shù)。上式還可寫(xiě)成葉片微元半徑距離和方位角的形式，即：圖5 三槳葉上風(fēng)向水平軸風(fēng)力機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2） 塔影效應(yīng)由于塔架對(duì)氣流的堵塞，在塔架的上游和下游都將使來(lái)流速度減小，稱(chēng)為塔影效應(yīng)。對(duì)于三槳葉上風(fēng)向水平軸風(fēng)力機(jī)而言，考慮塔影效應(yīng)時(shí)的

21、風(fēng)速模型表達(dá)式為：式中，為空間平均風(fēng)速；為塔架半徑；為槳葉微元到塔架軸線(xiàn)的軸方向距離；為槳葉微元到塔架軸線(xiàn)的軸方向距離，即懸垂距離；為塔影效應(yīng)對(duì)風(fēng)速施加的變化擾動(dòng)。由于，所以2.4 載荷計(jì)算結(jié)果根據(jù)以上載荷計(jì)算方法和載荷計(jì)算模型的研究結(jié)果，分別以Bachmann PLC控制器和Bladed風(fēng)機(jī)仿真軟件為平臺(tái)，對(duì)風(fēng)速為12m/s，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速為18rpm，變槳角度為5°時(shí)葉片載荷進(jìn)行仿真計(jì)算，仿真結(jié)果圖如下所示：圖6 Bachmann PLC載荷計(jì)算仿真圖圖7 Bladed載荷計(jì)算仿真圖從仿真結(jié)果可以看出，兩種載荷計(jì)算方法所得到的載荷計(jì)算結(jié)果基本相同，說(shuō)明建立的載荷計(jì)算簡(jiǎn)化模型和計(jì)算方法是

22、正確的。2.5 本章小結(jié)在對(duì)載荷計(jì)算模型河計(jì)算方法進(jìn)行充分的研究的基礎(chǔ)上，依托Bachmann編程軟件對(duì)模型和算法進(jìn)行編程和仿真，經(jīng)驗(yàn)證，仿真所得到的載荷計(jì)算數(shù)值與世界知名風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)軟件GH Bladed軟件的載荷計(jì)算數(shù)值基本相同，從而證明該計(jì)算方法的可行性，為獨(dú)立變槳矩控制技術(shù)研究奠定了基礎(chǔ)。3 獨(dú)立變槳距控制技術(shù)研究本章將在載荷計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)獨(dú)立變槳控制技術(shù)進(jìn)行研究，旨在通過(guò)改變變槳控制策略，降低機(jī)組振動(dòng)和部件疲勞載荷，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)使用壽命。研究的重點(diǎn)是如何在保證發(fā)電量的基礎(chǔ)上，降低風(fēng)機(jī)葉片上的不平衡載荷。主要工作包括研究獨(dú)立變槳控制原理，建立控制模型，編寫(xiě)?yīng)毩⒆儤刂瞥绦颍詈髮?duì)統(tǒng)一

23、變槳和獨(dú)立變槳控制時(shí)作用在葉片上的載荷進(jìn)行仿真對(duì)比、分析。3.1 獨(dú)立變槳控制技術(shù)簡(jiǎn)介變槳距系統(tǒng)一般分為同步變槳距控制和獨(dú)立變槳距控制方式。同步變槳距控制即機(jī)組所有槳葉都由一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，槳葉節(jié)距角變化相同。而獨(dú)立變槳距方式則每個(gè)槳葉都由獨(dú)立的變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制，如果其中一個(gè)變槳距執(zhí)行結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障，其它兩個(gè)槳葉仍能調(diào)節(jié)節(jié)距角，實(shí)現(xiàn)載荷控制，而同步變槳距執(zhí)行結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障，只能停機(jī)維修。由對(duì)風(fēng)速特性的分析可知，風(fēng)切和塔影效應(yīng)會(huì)造成風(fēng)輪平面內(nèi)有效風(fēng)速的分布不均勻，槳葉在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中會(huì)承受周期性變化的軸向氣動(dòng)力，而劇烈變化的軸向氣動(dòng)力則會(huì)引起槳葉產(chǎn)生軸向揮舞振蕩。實(shí)際上，風(fēng)輪各葉片的軸向氣動(dòng)力除了受

24、風(fēng)速大小制約外，還隨槳葉的槳距角變化而變化。當(dāng)風(fēng)速增加時(shí)，可以通過(guò)增大槳距角使軸向氣動(dòng)力減??；當(dāng)風(fēng)速減小時(shí)，可以減小槳距角來(lái)增大軸向氣動(dòng)力，從而減小槳葉上軸向氣動(dòng)力周期性變化的幅度。由此可知，3個(gè)槳葉各自獨(dú)立的變槳距控制可以根據(jù)每個(gè)槳葉所在的具體位置分別調(diào)節(jié)其槳距角，從而調(diào)整其所受的軸向氣動(dòng)力，使整個(gè)風(fēng)輪平面的軸向受力平衡，減小風(fēng)輪平面不均勻載荷。3.2 控制原理獨(dú)立變槳距是指風(fēng)力機(jī)的每支葉片根據(jù)自己的控制規(guī)律獨(dú)立地變化節(jié)距角。這種變槳控制不但以穩(wěn)定輸出功率為控制目的，而且還可以有效解決槳葉和塔架等部件的載荷不均勻問(wèn)題。前面已經(jīng)分析出，風(fēng)切效應(yīng)隨高度變化比較明顯，塔影效應(yīng)也與葉片相對(duì)塔架的位置

25、有關(guān)，因此可以根據(jù)槳葉的方位角，預(yù)測(cè)槳葉的受風(fēng)情況，進(jìn)而估計(jì)葉片載荷的大小，并以此進(jìn)行獨(dú)立變槳距控制。這種控制方法的優(yōu)點(diǎn)是槳葉的方位角傳感器容易安裝固定，一般槳葉方位角的測(cè)量可以通過(guò)風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速傳感器計(jì)算而得，大多數(shù)的風(fēng)力機(jī)都裝有此測(cè)速傳感器，因此比較容易實(shí)現(xiàn)。權(quán)系數(shù)是依據(jù)每個(gè)槳葉受風(fēng)情況來(lái)進(jìn)行分配。受風(fēng)越大，權(quán)系數(shù)越大，槳葉節(jié)距角變化值也越大。在風(fēng)輪平面內(nèi)，當(dāng)槳葉位于機(jī)艙水平面垂直正上方時(shí)，所受的風(fēng)最大，此時(shí)節(jié)距角正向調(diào)整量應(yīng)為最大，則權(quán)系數(shù)最大；當(dāng)槳葉位于機(jī)艙水平面垂直正下方時(shí)，所受的風(fēng)最小，此時(shí)，槳距角負(fù)向調(diào)整量應(yīng)為最大，則權(quán)系數(shù)最小。節(jié)距角調(diào)整規(guī)則為：當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行

26、獨(dú)立變槳距控制，分別調(diào)節(jié)3個(gè)槳葉的節(jié)距角，在保持發(fā)電機(jī)輸出在額定功率左右的同時(shí)盡量減小槳葉的拍打震動(dòng)。 調(diào)槳時(shí)首先要保證功率控制的要求，得出3個(gè)槳葉統(tǒng)一的槳距角的槳距角給定值，再通過(guò)權(quán)系數(shù)重新分配微調(diào)每個(gè)槳葉的節(jié)距角，將統(tǒng)一變化節(jié)距角給定值轉(zhuǎn)化為每個(gè)槳葉獨(dú)立變化的槳葉節(jié)距角給定值。當(dāng)槳葉位于機(jī)艙水平面上方時(shí)，在統(tǒng)一調(diào)整節(jié)距角的基礎(chǔ)上增大槳距角，反之則在統(tǒng)一調(diào)整槳距角的基礎(chǔ)上減小節(jié)距角。由可以保證獨(dú)立變槳控制最終輸出功率與統(tǒng)一變槳控制相似，都能夠穩(wěn)定在額定功率附近。若槳葉處于其方位角，在從底部靜止中心相對(duì)于輪轂中心為±60°之間時(shí)受風(fēng)切效應(yīng)和塔影效應(yīng)共同影響，對(duì)于槳葉在除底部

27、靜止中心±60°范圍的方位角內(nèi)的其他位置，槳葉上的風(fēng)速主要受風(fēng)切效應(yīng)的影響。風(fēng)輪平面內(nèi)風(fēng)速分區(qū)分布如圖8所示。 圖8 風(fēng)輪平面內(nèi)風(fēng)速影響區(qū)域分布圖8中區(qū)域A和B為風(fēng)切效應(yīng)影響區(qū)域，區(qū)域C為塔影效應(yīng)影響區(qū)域。從圖8可以看出，在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)過(guò)程中總是有兩個(gè)槳葉處于風(fēng)切影響區(qū)域，一個(gè)槳葉處于塔影影響區(qū)域。因?yàn)轱L(fēng)輪3個(gè)葉片安裝位置是固定的，即互相相差120°，則以槳葉1 的方位角為基礎(chǔ)，分析風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)3個(gè)槳葉在風(fēng)輪平面內(nèi)的受風(fēng)情況。在槳葉1 的一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，3個(gè)槳葉有3 種受風(fēng)情況：槳葉1和2處于風(fēng)切區(qū)，槳葉3處于塔影區(qū)；槳葉1和3處于風(fēng)切區(qū)，槳葉2處于塔影區(qū)；槳葉1處于塔

28、影區(qū)，槳葉2和3處于風(fēng)切區(qū)。基于此，提出了基于槳葉方位角的多段權(quán)系數(shù)分配獨(dú)立變槳距控制方法?？刂平Y(jié)構(gòu)框圖如圖9所示。圖9 風(fēng)力機(jī)獨(dú)立變槳距控制框圖3.3 控制模型由于節(jié)距角調(diào)整主要針對(duì)的是槳葉周期旋轉(zhuǎn)軸向振蕩幅度大的問(wèn)題，而振蕩帶來(lái)的最直接影響便是作用在旋轉(zhuǎn)軸上力的變化。由于風(fēng)輪的氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩與風(fēng)速的平方成正比，因此所選擇的權(quán)系數(shù)計(jì)算公式中取為各槳葉風(fēng)速平方關(guān)系的比值運(yùn)算。槳葉1 方位角處于330°到360°和0°到90°區(qū)域的受風(fēng)情況的權(quán)系數(shù)分配模型為：式中：槳葉1方位角處于90°到210°區(qū)域的受風(fēng)情況的權(quán)系數(shù)分配模型為：式中：槳葉1

29、 方位角處于210°到330°區(qū)域的受風(fēng)情況的權(quán)系數(shù)分配模型為：式中： 取進(jìn)行計(jì)算，在槳葉旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，根據(jù)3個(gè)槳葉所在風(fēng)輪平面的位置，選擇相應(yīng)的權(quán)系數(shù)分配模型對(duì)功率控制器所給出的統(tǒng)一變槳距的槳距角給定值進(jìn)行獨(dú)立分配，分別得出各自獨(dú)立的節(jié)距角給定值，然后分別控制3個(gè)電動(dòng)變槳距執(zhí)行電動(dòng)機(jī)工作。3.4 仿真分析以Bladed提供的demo中的葉片數(shù)據(jù)為依據(jù)，根據(jù)載荷計(jì)算方法及多段權(quán)系數(shù)獨(dú)立變槳控制策略，在統(tǒng)一變槳和獨(dú)立變槳兩種工況下，對(duì)風(fēng)機(jī)軸向和周向載荷進(jìn)行仿真比較。由于風(fēng)機(jī)葉片載荷受風(fēng)速、葉片方位角和槳矩角等因素影響，因此載荷值是個(gè)動(dòng)態(tài)變化量，為研究方便，對(duì)風(fēng)速為12m/s，

30、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速為12.7rpm，變槳角度為5°時(shí)的葉片載荷進(jìn)行仿真對(duì)比分析。仿真圖如下所示：軸向載荷比較：圖10 統(tǒng)一變槳控制時(shí)的葉片軸向載荷圖11 獨(dú)立變槳控制時(shí)的葉片軸向載荷從仿真結(jié)果可以看出，獨(dú)立變槳控制比統(tǒng)一變槳控制能更有效的降低葉片在風(fēng)輪掃略面內(nèi)的軸向載荷變化幅度，同時(shí)，葉片間的不平衡載荷也得到大幅度降低。周向載荷比較：圖12 統(tǒng)一變槳控制時(shí)的葉片周向載荷圖13 獨(dú)立變槳控制時(shí)的葉片周向載荷從仿真結(jié)果可以看出，獨(dú)立變槳控制比統(tǒng)一變槳控制能更有效的降低葉片在風(fēng)輪掃略面內(nèi)的周向載荷變化幅度，同時(shí)，葉片間的不平衡載荷也得到大幅度降低，而且三個(gè)葉片載荷之和基本保持不變，不會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)發(fā)電量造

31、成影響。3.5 本章小結(jié)基于Bladed的demo數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)機(jī)葉片動(dòng)量-葉素理論計(jì)算，結(jié)合獨(dú)立變槳控制策略，以Bachmann PLC為依托，對(duì)智能獨(dú)立變槳控制對(duì)風(fēng)機(jī)載荷的影響進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果可以看出，獨(dú)立變槳控制能有效降低葉片在風(fēng)輪掃略面內(nèi)的軸向和周向載荷變化幅度及葉片間的軸向和周向不平衡載荷，因此可以降低機(jī)組振動(dòng)和延長(zhǎng)部件疲勞使用壽命。同時(shí)，周向載荷之和基本保持不變，不會(huì)影響風(fēng)機(jī)發(fā)電量和電力品質(zhì)。仿真結(jié)果對(duì)海上大容量風(fēng)機(jī)的載荷控制具有重要意義。4 交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法本章是根據(jù)海上風(fēng)電變槳控制系統(tǒng)特殊工況，性能指標(biāo)等要求，對(duì)交流伺服控制原理進(jìn)行研究，搭建原理控制框圖，并以倫茨

32、變頻器為驅(qū)動(dòng)部件，對(duì)變槳系統(tǒng)中最重要的伺服驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，為加快海上風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，結(jié)合公司對(duì)5MW海上變槳系統(tǒng)原理樣機(jī)試制的要求，完成原理樣機(jī)總體方案設(shè)計(jì)，詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)海上風(fēng)電機(jī)組變槳控制系統(tǒng)原理樣機(jī)方案。4.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成機(jī)械傳動(dòng)和槳葉驅(qū)動(dòng)功能，結(jié)構(gòu)如圖14所示。交流電機(jī)配裝了溫度傳感器、加熱器、剎車(chē)、速度傳感器和位置傳感器等附件。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括減速器和驅(qū)動(dòng)齒輪，第二位置傳感器安裝在槳葉驅(qū)動(dòng)齒輪上。圖14 電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4.2 控制框圖變槳控制過(guò)程如圖15所示。上位機(jī)給定位置命令，PLC根據(jù)絕對(duì)值編碼器的反饋值完成位置調(diào)節(jié)，生成速度命令。增量編碼器送回速度反饋，由

33、驅(qū)動(dòng)器完成速度調(diào)節(jié)，驅(qū)動(dòng)變槳交流電機(jī)，經(jīng)減速器帶動(dòng)槳葉實(shí)現(xiàn)變槳。圖15 變槳控制框圖4.3 變頻器接線(xiàn)電路變頻器輸入串聯(lián)熔斷器和電抗濾波器，泄能控制單元連接在直流母線(xiàn)上，當(dāng)母線(xiàn)電壓超過(guò)閥值電壓時(shí)，接通剎車(chē)電阻，消耗因電機(jī)剎車(chē)反電勢(shì)產(chǎn)生的能量。泄能控制單元并有控制保護(hù)電路。接線(xiàn)電路如圖16所示。圖16 變頻器接線(xiàn)電路為了解決機(jī)組緊急停機(jī)過(guò)程中由于葉片載荷不平衡造成的超級(jí)電容不平衡放電，將變頻器直流母線(xiàn)并聯(lián)，保證機(jī)組能夠安全停機(jī)。接線(xiàn)電路如圖17所示。圖17 變頻器接線(xiàn)電路4.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路變槳系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用失效-安全管理機(jī)制，目的是在系統(tǒng)發(fā)生任何故障情況下都必須保證機(jī)組順利停機(jī)，因此，電機(jī)

34、驅(qū)動(dòng)分為三種模式：正常工作/停機(jī)模式，電網(wǎng)通過(guò)變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)；非變頻器故障引起緊急停機(jī)時(shí)，后備電源并入變頻器直流母線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；電網(wǎng)正常，變頻器故障引起緊急停機(jī)時(shí)，電網(wǎng)直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)順槳，并采用星三角變換降壓?jiǎn)?dòng)，限制電機(jī)電流。過(guò)程如圖18所示。圖18 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路4.5 本章小結(jié)目前，交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)已相當(dāng)成熟，本章在成熟的交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的基礎(chǔ)上完成交流伺服控制原理研究，對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)安全-失效保護(hù)電路做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。為樣機(jī)的試制做好充分的準(zhǔn)備工作。5 海上風(fēng)機(jī)變槳環(huán)境適應(yīng)性研究海上風(fēng)機(jī)由于安裝地點(diǎn)在空氣鹽度和濕度都比較大的海平面上，而且由于海上風(fēng)機(jī)的容量很大，風(fēng)輪掃略面也較大，從而導(dǎo)致葉片蹺

35、蹺板效應(yīng)加劇，機(jī)組振動(dòng)增強(qiáng)。因此，開(kāi)展防腐、除濕及抗振技術(shù)研究尤為重要。5.1 防腐研究海洋大氣中含有大量的海鹽粒子，海浪及大風(fēng)也將海水帶入大氣中，會(huì)降落在暴露的金屬表面上，海鹽粒子極易吸濕，形成強(qiáng)腐蝕液，對(duì)金屬有著很強(qiáng)的腐蝕作用。低空大氣含鹽量與海岸距離有極大的關(guān)系。鹽分的侵蝕作用是明顯的，當(dāng)大氣中含有1.0%時(shí)，則腐蝕速度顯著加快?？亢Ｔ浇ｌF中的氯化物含量越高，在該環(huán)境下的物體上鹽分沉積量也越多，造成的腐蝕也越嚴(yán)重。掌握了腐蝕的相關(guān)特性，再按實(shí)際需要，采用合適的防腐蝕方法，才能盡量地把腐蝕造成的危害減到最低。（1）腐蝕的定義及危害。在大氣和許多腐蝕介質(zhì)中，工程材料在熱力學(xué)上幾乎都是不穩(wěn)

36、定的，即有自發(fā)腐蝕破壞的傾向，即有從金屬原子狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子狀態(tài)的傾向。腐蝕是一種物質(zhì)由于環(huán)境作用引起的破壞和變質(zhì)，能夠給生產(chǎn)帶來(lái)很大危害，有時(shí)甚至造成嚴(yán)重后果。（2）腐蝕的各種形態(tài)。腐蝕主要包括：均勻腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、點(diǎn)蝕、晶間腐蝕、磨蝕、應(yīng)力腐蝕和氫脆、腐蝕疲勞及高溫氧化和熱腐蝕等多種形態(tài)。海上風(fēng)機(jī)由于容量較大，輪轂空間不足以安裝所有變槳系統(tǒng)部件，所以變槳系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速器一般安裝在輪轂外面，導(dǎo)流罩里面。輪轂導(dǎo)流罩與機(jī)艙罩連接在一起，采用密封設(shè)計(jì)，但由于連接處和進(jìn)出口處無(wú)法做到完全密封，因此必須對(duì)包含風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部件的機(jī)艙和輪轂采用合理、有效的防腐措施，若對(duì)每個(gè)部件都采用涂層、鍍層或

37、陰極保護(hù)法等保護(hù)措施的話(huà)，將增加很多成本。為控制成本，可以采用總體防腐結(jié)合關(guān)鍵部件加強(qiáng)防腐的方法來(lái)進(jìn)行防護(hù)。1） 總體防腐總體防腐的思想就是使被保護(hù)部件與外界隔離，在密封的玻璃鋼外罩內(nèi)，機(jī)艙或輪轂的適當(dāng)位置安裝帶除濕功能的鼓風(fēng)機(jī)使內(nèi)部對(duì)外界形成正壓，進(jìn)而阻止外界腐蝕性空氣直接進(jìn)入，很大程度上降低了機(jī)艙和輪轂內(nèi)部安裝的各類(lèi)部件的腐蝕保護(hù)要求，從總體上改善腐蝕環(huán)境。2） 關(guān)鍵部件加強(qiáng)防腐l 結(jié)構(gòu)和機(jī)械部件海上變槳系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和機(jī)械部件有編碼器支架、限位開(kāi)關(guān)支架、小齒輪、系統(tǒng)緊固件等，因暴露在外部，而且日常維護(hù)過(guò)程中很難觸及，因此該類(lèi)部件必須采用不銹鋼、熱鍍鋅或者涂層加強(qiáng)防腐。l 電氣部件變槳系統(tǒng)的電

38、氣部件主要包括電機(jī)，控制柜等，提高設(shè)備外殼防護(hù)等級(jí)實(shí)現(xiàn)與空氣的隔離是電氣設(shè)備的重要防腐蝕手段，但是因多數(shù)電氣設(shè)備在運(yùn)行中需要散熱，這是一對(duì)矛盾。電機(jī)是持續(xù)旋轉(zhuǎn)設(shè)備，必須保持高效散熱才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此電機(jī)采用常規(guī)的密閉冷卻散熱系統(tǒng)，內(nèi)部構(gòu)造無(wú)需考慮防腐，只需利用結(jié)構(gòu)件防腐方法解決外表防腐問(wèn)題即可?？刂乒竦纳崃枯^小，因此采用提高防護(hù)等級(jí)隔絕空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)整體防腐蝕。5.2 除濕方式研究除濕是海上風(fēng)機(jī)電氣設(shè)備必須重點(diǎn)研究的課題，因?yàn)闈穸却髸?huì)降低系統(tǒng)絕緣能力，甚至造成短路，對(duì)風(fēng)機(jī)造成致命災(zāi)難，傳統(tǒng)的除濕方法有：冷卻除濕、壓縮除濕和化學(xué)除濕等方法。結(jié)合海上風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)現(xiàn)提出兩種除濕方法：1） 正壓除濕正壓除濕就是在機(jī)艙或輪轂內(nèi)安裝帶除濕功能的鼓風(fēng)機(jī)，使機(jī)艙罩內(nèi)部氣壓高于外部氣壓，防腐的同時(shí)達(dá)到除濕的目的。2） 吸附劑