1. <rp id="w5qlm"></rp>

      <nav id="w5qlm"><big id="w5qlm"></big></nav>

    2. <progress id="w5qlm"></progress>

    3. <tbody id="w5qlm"></tbody>

      推廣 熱搜:

      風力發電機組夏季高溫限功率現象探索

         日期:2018-07-25     來源:中國節能在線    瀏覽:2    評論:0    
      風力發電機組是風電系統的關鍵設備,很多國家為此進行了大量的投資,就風力發電機組的材料、結構、發電機控制技術、功率容量以及可靠性等展開研究,其技術也取得了長足的進步。但國內發電機組在設計研發、運營維護等方面還是有一定的短板存在,下面就以國產主流機型為例,對風力發電機組的夏季高溫限功率現象進行分析探索。     在經歷了十幾年的快速發展之后,我國的風電裝機量穩居全球裝機量首位,同時也有著世界第一的需維護風電裝機量。對于風電運營維護來說,時間以及經驗的積累都很重要。在風電場運行維護中會遇到很多問題,風力發電機組夏季高溫限功率是有代表性的問題之一。     1夏季運行高溫限功率的現象     當今主流風力發電機組的機型大致分為兩種,一種是傳統的三葉片水平軸變速變槳恒頻雙饋異步風力發電機組;另一種是三葉片水平軸變速變槳恒頻直驅永磁風力發電機組。兩種機型由于發電結構的不同而各具特色。但面對夏季高溫運行,限功率運行、甚至由此報故障停機的現象時有發生。     1.1三葉片水平軸變速變槳恒頻雙饋異步風力發電機組,以葉輪、齒輪箱、發電機增速傳動的形式,將風能轉化為電能。在其傳動鏈上,齒輪箱是關鍵的一個環節,將9-17.5rpm的轉速按照大約104倍的比例,進行增速,達到雙饋異步發電機所需要的1300-1800rpm的轉速。高轉速相應的摩擦力會升高,齒輪箱帶有一套獨立的冷卻系統,通過對其潤滑介質油的冷卻,從而達到冷卻傳動軸的效果,但面對夏季炎熱的戈壁,齒輪箱還是會出現齒輪油、高速軸高溫限功率運行,甚至報故障停機的現象。另外,發電機在夏季運行出現驅動側和非驅動側溫度高,也會影響風力發電機組的功率輸出。以上兩個現象導致了夏季風電場由于場內設備的問題,大量棄風,據2011年至2013年國內某風電基地十余家風電場夏季由于高溫造成場內棄風的數據統計,雙饋異步風力發電機組高溫限功率的現象從每年5月初開始,一直持續至9月底,長達5個月,其中7、8月尤為嚴重,以200MW的風電場來說,最為嚴重時,達到滿發風速時,風電場的總出力只能達到70MW,相當于總出力的三分之一。     1.2三葉片水平軸變速變槳恒頻直驅永磁風力發電機組,該機型減少了齒輪箱的環節,由葉輪直接驅動發電機,轉速范圍為7-17rpm。傳動鏈結構簡單,機械損耗少是其特點之一,但由于發電機為直驅永磁發電機,所發出的電能需要通過全功率的變頻器來完成整流、斬波-升壓-逆變等過程,來達到并網的要求。一般情況下,該類機型所使用的全功率變頻器是利用絕緣柵雙極型晶體管IGBT的通斷功能來完成,由于IGBT的頻繁通斷,會造成IGBT發熱,同時會產生諧波電流,電能質量也較差。雖然IGBT有兩個龐大的風扇對其進行冷卻,但夏季高溫情況下運行,也會出現由于溫度高而故障停機的現象。據某風電場運行情況統計,在夏季高溫期間,需要提前限定功率,達到控制IGBT溫度的效果。雖然運行情況要好于雙饋異步型風力發電機組,但夏季運行高溫限功率的問題,也一直存在。     2夏季運行高溫限功率的現象的原因分析     根據現場對兩種機型高溫限功率情況的檢查與分析,該問題的存在是由風力發電機組在設計上以及日常的維護中存在短板,由于內因和外患的存在,導致了風力發電機組有此頑疾。下面就分別對兩種機型存在的問題分別說明。     2.1三葉片水平軸變速變槳恒頻雙饋異步風力發電機組,齒輪箱和發電機的溫度超標導致風力發電機組限功率運行,根據其溫度情況的不同,限功率的程度也不同。以華銳SL1500/82型風力發電機組來說,一般情況下是南高齒/大重齒,外加天元發電機/永濟發電機的配置,其保護定值為齒輪箱油溫75℃,齒輪箱軸溫85℃限功率運行,發電機驅動側和非驅動側軸承溫度達到100℃及以上后限功率運行,嚴重的情況下,一臺功率為1500KW的機組,在達到滿發的條件下,功率只能發到400KW左右,運行穩定性以及經濟型大打折扣。     通過對照比較,該類機型在設計上存在以下問題:     (1)齒輪箱油冷系統散熱功率不能滿足夏季高溫情況下的運行。齒輪箱油冷系統分別由供油循環單元、冷卻單元、控制單元組成,冷卻原理為,當油溫>45℃時,齒輪油通過冷卻散熱片進行換熱,達到冷卻的效果;當油溫>55℃時,齒輪油通過冷卻散熱片,并且油冷卻風扇啟動,進行換熱處理。影響換熱效果的兩個因素,第一是冷卻散熱片的材質,這個是決定換熱效果的重點,材質選擇的不同,其換熱效果差異很大。舉例說明,冬季取暖用的暖器一般由鑄鐵或鋁合金材質制作。兩種材質暖器的使用效果也不同,其中鑄鐵暖器溫升率低,也就是說,冷、熱的速度都比較慢;鋁合金材質的則相反,冷、熱迅速,效果立竿見影。引申回齒輪箱冷卻散熱片,冷卻散熱片材質的選擇不僅僅需要考慮散熱的效果,同時需要考慮材質的強度、耐腐蝕程度以及價格等因素,因此使用性價比高的材質,是關鍵所在。第二是冷卻風扇的功率,這個因素受風力發電機組機艙尺寸的影響,一般情況下,不會很大,而且要與散熱片之間需要構建一個散熱的冷卻風道,經過實地檢查,部分機組夏季運行高溫限功率是由于風道帆布脫落或者冷卻風扇故障而造成的,但該現象可以通過改造風道的結構來避免,所以說冷卻風扇功率不足和風道的結構不合理,是原因之一,但不是主要原因。     (2)風力發電機組的機艙設計存在一定的缺陷。風力發電機組的機艙設計上只考慮到防雨雪、防沙塵,相對比較密閉,未考慮到機艙內部存在大量的發熱設備,齒輪箱、發電機、變頻器等均為發熱設備,在相對密閉的空間,熱量不能通暢的排出,造成設備整體溫升較高。     通過實地檢查發現,在日常的維護上存在以下問題:     (1)散熱片、冷卻風扇在日常維護中,沒有及時的進行清理。齒輪箱普遍存在滲漏油的問題,夏季,高溫導致滲漏出的油氣化,附帶著灰塵粘附在散熱片和油冷風扇上,這樣導致冷卻效率大大降低,造成齒輪箱油溫、軸溫升高。     (2)齒輪箱輸出軸與發電機驅動側軸承偏心度超標。傳動鏈的偏心度超標,會導致軸變形以及摩擦力增大,使齒輪箱油溫、軸溫升高,最終導致齒輪箱和發電機軸與軸承損壞。     (3)齒輪油過濾濾芯、空氣濾芯未按要求更換。按照齒輪箱運檢規程,齒輪箱在首次運行三個月或者運行2000小時必須進行齒輪油的更換工作;在使用36個月,必須對齒輪油進行更換工作;齒輪箱油過濾濾芯每6個月更換一次;齒輪箱空氣濾芯每年須進行更換和清理。由于以上定期工作不到位,會導致齒輪油水分含量超標而乳化、雜質過多齒輪油粘度以及酸度等指標超標。油質變化會導致齒輪箱變速齒輪負荷增大,出現齒輪油、軸承溫度高的現象。     2.2三葉片水平軸變速變槳恒頻直驅永磁風力發電機組,變頻器IGBT溫度高,導致風力發電機組夏季運行高溫限功率。以金風GW82/1500型風力發電機組來說,一般情況下是Freqcon型風冷變頻器,其主要部件為德國英飛凌公司生產的絕緣柵雙極型晶體管IGBT,通過IGBT不同的通斷組合,達到整流、斬波、升壓、逆變的作用,最終使風力發電機組出口電壓達到并網的條件。由于IGBT通斷的非常頻繁,導致IGBT發熱迅速,且熱量非常大。根據德國英飛凌公司提供的資料,該IGBT表面溫度應控制在125℃以內,極限工作溫度在150℃以內,由于變流器使用的是IGBT組,無法監測到IGBT的表面溫度,所以變流器IGBT的保護溫度設定值為95℃,達到該值后機組報故障停機,所以在夏季高溫情況下需要將機組負荷適當的限定,避免由于IGBT過溫而報故障停機。     通過對照比較,該類風機在設計上存在以下問題:     (1)風力發電機組的保護值設定上過于保守,導致風力發電機組在夏季高溫運行時出現報故障停機的現象。風力發電機組設定的保護值于元器件生產廠家提供的工況值相差30℃,并且95℃的設定值與現場夏季極端氣溫的工況不協調,宏觀的說,屬于機組的保護設定還不夠優化,性價比不高。     (2)變流器通風冷卻系統設計有缺陷,導致熱量積累,報超溫故障停機。該類機型在變流器的通風冷卻系統中沒有設計通風冷卻通道,這樣會使冷卻風扇將變流器的熱量吸入塔基后,不能完全由塔基冷卻風扇送出塔筒外,有一部分熱量重新回到塔底平臺后,使塔底平臺的溫度升高,從而熱量積累,導致變流器超溫。     通過實地檢查檢查發現,在日常的維護上存在以下問題:     (1)在日常維護中未進行風扇、塔筒門濾網的清理。由于灰塵的原因,導致風扇效率不高,換熱速率低,使得溫升率升高。另外,該類風機由塔基送出熱風,由塔筒門的濾網處吸入冷風,由于濾網長期未清理,濾網堵塞,冷空氣的吸入不通暢,也會導致變流器溫度升高。     3 結語     目前,我國的并網性風力發電機組由于金風、華銳、東汽等設備廠家的迅速發展,已經打破了國外廠家壟斷的局面,但在風機制造水平上、后期服務的質量上還是與國外的西門子、GE、維斯塔斯等公司存在一定的差距,同時也反映出國內風力發電領域技術人員的匱乏以及技術的落后。另外,國內風力發電機組設備廠家多而不精,低價競爭等外部環境影響,使得國內風力發電技術一直沒有得到實質性的發展。以上現象說明,風力發電技術的發展需要通過研發、生產制造、運營維護等各個環節互相引導,持續健康的發展,從而消除和避免類似在設計上和維護中的短板,達到世界先進的水平。
       
      標簽: 風力發電
      版權聲明: 本網注明"來源:中國節能在線網"字樣的文字、圖片內容,版權均屬中國節能在線網所有,如若轉載,請注明來源。同時本網轉載并注明自其它來源的內容,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點,如若不想被轉載,請聯系我們刪除,謝謝!
      關注中國節能在線網,把握真實信息,傳遞熱點資訊。
       
      更多>同類再生能源
      0相關評論

      推薦圖文
      推薦再生能源
      點擊排行
       
      国产精品视频在线网站