1.5MW雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組滑環(huán)論述

賈春雁

（沈陽(yáng)華創(chuàng)風(fēng)能有限公司，遼寧沈陽(yáng)　110027）

1.5MW雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組滑環(huán)論述

賈春雁

（沈陽(yáng)華創(chuàng)風(fēng)能有限公司，遼寧沈陽(yáng)110027）

風(fēng)電作為節(jié)能、安全、環(huán)保和可再生的清潔資源受到世界關(guān)注，隨著技術(shù)的日趨成熟和規(guī)模效應(yīng)初步顯現(xiàn)，風(fēng)電已經(jīng)成為最具潛力和活力的新能源之一。從整體上看，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可分為風(fēng)輪、機(jī)艙、塔架和基礎(chǔ)幾個(gè)部分，其中風(fēng)輪由葉片和輪轂組成。風(fēng)輪為轉(zhuǎn)動(dòng)部分，即運(yùn)動(dòng)部分，機(jī)艙內(nèi)電氣件包括控制柜等為固定部分，即靜止部分。在靜止部分和運(yùn)動(dòng)部分之間電氣連接至關(guān)重要，目前風(fēng)電機(jī)組采用滑環(huán)作為靜止和運(yùn)動(dòng)部分之間連接的核心部件，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行起關(guān)鍵作用。本文針對(duì)這一關(guān)鍵連接部件滑環(huán)進(jìn)行總體介紹，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，增加了滑環(huán)組合部分防雷功能的介紹，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組研發(fā)和實(shí)際應(yīng)用有一定的作用。

風(fēng)力發(fā)電滑環(huán)運(yùn)動(dòng)靜止

能源是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是人類生產(chǎn)和生活必需的基本物質(zhì)保障，也是我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的戰(zhàn)略重點(diǎn)。新能源是未來能源發(fā)展的方向，風(fēng)能作為新能源重要的一部分，利用技術(shù)相對(duì)成熟，生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生污染和無廢棄物排放，且儲(chǔ)量大，永不枯竭，是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的綠色能源和人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展新動(dòng)力之一。

風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行尤為關(guān)鍵，涉及因素眾多，地理環(huán)境、氣候環(huán)境等自然因素，發(fā)電機(jī)組自身的故障因素等。為保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)艙內(nèi)各部件的可靠性更加尤為關(guān)鍵。

1　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙內(nèi)滑環(huán)結(jié)構(gòu)組成

滑環(huán)是用來將一系統(tǒng)中的動(dòng)力電流和電信號(hào)從靜止端（定子）傳輸?shù)叫D(zhuǎn)端（轉(zhuǎn)子）的部件?；旧匣h(huán)主要由定子，轉(zhuǎn)子和軸承組成。有些特殊情況也可僅提供滑環(huán)模塊滑動(dòng)刷塊由用戶自行組裝。轉(zhuǎn)子模塊可由一個(gè)或多個(gè)滑環(huán)模塊組成。滑環(huán)模塊由主軸、經(jīng)過特殊加工表面的金環(huán)、絕緣片組成。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，裝在定子上的刷塊（絲）始終與模塊的金屬表面接觸，形成電路。刷塊觸點(diǎn)由貴金屬合金刷制成。刷塊經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)與模塊保持一定的壓力，以此來保證滑環(huán)的長(zhǎng)壽命和連續(xù)穩(wěn)定的信號(hào)傳輸。

滑環(huán)定子和轉(zhuǎn)子之間可以通過插座插頭，電纜，終端盒，焊接金屬線或者其它電器元件連接。這些連接器通過在滑環(huán)的內(nèi)部線纜連接著模塊和刷塊。就應(yīng)用范圍來說，電滑環(huán)還可以集成在用于傳輸液體和氣體等介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)連接器上。也可以集成單通道或多通道光纖旋轉(zhuǎn)傳輸裝置。在這種情況下，滑環(huán)需要一個(gè)有貫通內(nèi)孔?；h(huán)本身并不能實(shí)現(xiàn)某種機(jī)械功能，其功能主要是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)，電流，液壓或氣壓等介質(zhì)以及光信號(hào)的傳輸。

2　機(jī)械設(shè)計(jì)

根據(jù)不同機(jī)型風(fēng)機(jī)可以定制不同尺寸滑環(huán)，以1.5MW雙饋風(fēng)機(jī)為例。

滑環(huán)安裝在風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)齒輪箱側(cè)，滑環(huán)定轉(zhuǎn)子兩側(cè)可以安裝阻燃尼龍鎖緊頭或者金屬鎖緊，用于固定電纜；滑環(huán)本體配置U型拔叉和固定桿，固定桿的長(zhǎng)度根據(jù)安裝時(shí)實(shí)際需要配置。滑環(huán)可以配置編碼器，與滑環(huán)本體相連，根據(jù)不同風(fēng)機(jī)要求來測(cè)量相應(yīng)轉(zhuǎn)速。

根據(jù)齒輪箱接口尺寸確定滑環(huán)接口尺寸。由于不同機(jī)型機(jī)艙內(nèi)滑環(huán)安裝位置不同，根據(jù)不同機(jī)型風(fēng)機(jī)確定滑環(huán)主體尺寸大小。

3　電路設(shè)計(jì)

目前，風(fēng)機(jī)滑環(huán)主要是傳輸電信號(hào)，其中包括動(dòng)力電源，控制電源和通信電源信號(hào)。以1.5MW雙饋機(jī)型為例可以分為AC400V電源通道、AC230V電源通道、DC24V電源通道、DC24V信號(hào)電源通道、通訊通道這幾部分。每部分通道對(duì)應(yīng)電壓電流根據(jù)機(jī)型容量大小進(jìn)行定制選擇。如果測(cè)量轉(zhuǎn)速，可以附加編碼器用來測(cè)速，此為可選件。在此基礎(chǔ)上，滑環(huán)出廠前需要進(jìn)行出廠試驗(yàn)檢測(cè)，包括阻值檢測(cè)、耐壓絕緣檢測(cè)、防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)、高低溫試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)、負(fù)載試驗(yàn)等。若附加編碼器，需進(jìn)行編碼器檢測(cè)，每個(gè)編碼器需要在專用工裝上檢測(cè)其波形是否正確。

4　防雷擊組合滑環(huán)

此滑環(huán)在基本滑環(huán)基礎(chǔ)上增加一防雷功能，因?yàn)檩嗇炦B接槳葉，輪轂旋轉(zhuǎn)過程中槳葉會(huì)到達(dá)整個(gè)風(fēng)機(jī)的最高點(diǎn)，而往往最易受雷擊的部分就在此處。受風(fēng)機(jī)安放地點(diǎn)環(huán)境的限制，避免不了會(huì)遇到雷擊，所以可以考慮在滑環(huán)處連接防雷部件，通過防雷部件與輪轂內(nèi)的防雷電纜相接，防雷部件上設(shè)有接地電纜，通過接地電纜把雷電流導(dǎo)入大地。

組合滑環(huán)包括槳葉、輪轂被雷擊中時(shí)的接地電流傳輸。為變槳系統(tǒng)提供動(dòng)力電源，把變槳系統(tǒng)中安全保護(hù)的重要信號(hào)反饋給主控以及主控系統(tǒng)向變槳系統(tǒng)傳送信號(hào)。組合滑環(huán)結(jié)構(gòu)上分為兩部分，前端為防雷滑環(huán)，實(shí)現(xiàn)輪轂、槳葉的雷電導(dǎo)通，由碳刷、刷握、恒壓簧、滑環(huán)、主軸組成。后端為變槳滑環(huán)，提供變槳?jiǎng)恿﹄娫赐ǖ馈踩Ｗo(hù)信號(hào)通道、主控與變槳通訊通道。

防雷擊組合滑環(huán)具體實(shí)施為防雷部件為一導(dǎo)電體，包括導(dǎo)電柱、導(dǎo)電固定支架、碳刷及接地電纜，所述導(dǎo)電柱與輪轂內(nèi)的防雷電纜連接于輪轂連接軸與滑環(huán)本體間的連接法蘭處，在連接法蘭設(shè)置防雷電纜接插件，輪轂內(nèi)的防雷電纜連接在防雷電纜接插件一端，導(dǎo)電柱連接在防雷電纜接插件的另一端。

此防雷擊組合滑環(huán)在普通變槳滑環(huán)基礎(chǔ)上增加防雷滑環(huán)部分，當(dāng)槳葉和輪轂遇到雷電沖擊時(shí)，通過防雷滑環(huán)連接到輪轂內(nèi)的防雷電纜會(huì)有效平滑的將槳葉輪轂雷電信號(hào)導(dǎo)入大地，實(shí)現(xiàn)輪轂、槳葉防雷接地的連接，避免了風(fēng)機(jī)受損，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的壽命。

5　滑環(huán)的維護(hù)

滑環(huán)每運(yùn)行三年或轉(zhuǎn)動(dòng)一定轉(zhuǎn)數(shù)（根據(jù)不同廠家轉(zhuǎn)數(shù)不同），都要進(jìn)行滑環(huán)的檢查和維護(hù)工作。

滑環(huán)維護(hù)需要一個(gè)干凈的環(huán)境，不可直接在風(fēng)機(jī)上直接對(duì)滑環(huán)進(jìn)行維護(hù)！根據(jù)廠家出具維護(hù)步驟進(jìn)行維護(hù)。如果發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重狀況，需退回工廠維修。

長(zhǎng)期閑置的滑環(huán)，每六個(gè)月要用手盤轉(zhuǎn)滑環(huán)50圈，以防止接觸點(diǎn)表面氧化。

滑環(huán)的大修，滑環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)10年后或轉(zhuǎn)動(dòng)一定轉(zhuǎn)數(shù)（根據(jù)不同廠家轉(zhuǎn)數(shù)不同），需要徹底檢修（即大修），可退回制造商工廠大修。

6　結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，在國(guó)家政策的大力扶持下，我國(guó)的風(fēng)電事業(yè)不斷發(fā)展。然而，我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在日常運(yùn)行中會(huì)受到一些因素的影響，因此保證發(fā)電機(jī)組風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。對(duì)風(fēng)機(jī)各部件完善研發(fā)有待進(jìn)一步的升級(jí)探討。機(jī)艙內(nèi)滑環(huán)對(duì)風(fēng)機(jī)穩(wěn)定性尤為重要，目前國(guó)內(nèi)外都有所研究，日漸成熟和成效。在此基礎(chǔ)上，可以擴(kuò)展研究更多方面，比如防雷擊部分，使功能更強(qiáng)大、可靠。

［1］姚興佳，宋俊，等.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組原理與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2009年6月.

［2］中國(guó)電建.北極星風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)，2014年.