Presentació
Com dèiem al darrer article "Anelles deslizants a les noves energies: aplicacions, beneficis i tendències futures", s'utilitzen anelles colectores en el camp de les noves energies. Això inclou les centrals hidroelèctriques als rius, plaques solars fotovoltaiques, vehicles de nova energia, etc.
Entre ells, l'ús d'aerogeneradors és especialment habitual. Quan les seves pales giren per recollir l'energia cinètica del vent, els anells de l'aerogenerador converteixen aquesta energia en energia elèctrica utilitzable i la transmeten a la xarxa elèctrica. Sense ells, els components mecànics complexos dins de la turbina no podran funcionar de manera estable. Avui anem a conèixer l'aplicació específica dels anells lliscants a les turbines eòliques!
Com funcionen els anells lliscants a les turbines eòliques?
(1). Principi de treball dels anells de lliscament
Durant el funcionament dels aerogeneradors, les fulles, les nacelles i altres parts es troben en un estat de rotació contínua, mentre que molts dels sistemes elèctrics i sistemes de control connectats a elles són fixes.
Els anells lliscants es componen principalment d'estators i rotors, amb raspalls i anells conductors respectivament. Estan connectats a l'estructura fixa de la turbina (lloc de fixació de la torre o góndola) i la part giratòria (eix del rotor del generador). Mitjançant el contacte continu entre els raspalls i els anells conductors, els anells lliscants transmeten potència, senyals i dades. Finalment, transmeten potència al convertidor i altres equips a la part inferior de la torre per al seu processament i connexió a la xarxa.
(2). Diferents senyals que transmeten
Generador
● Senyal de velocitat:La velocitat dels grans aerogeneradors moderns pot ser tan baixa com 5-10 rpm a velocitats de vent baixes i al voltant de 15-20 rpm prop de les velocitats nominals del vent. Quan la velocitat del vent augmenta i la velocitat del generador augmenta massa ràpid, el sistema de control ajusta l'angle de pas de la paleta i el parell electromagnètic del generador d'acord amb el senyal de velocitat transmès per l'anell lliscant del generador eòlic, de manera que es redueix la seva àrea al vent reduint la velocitat.
● Senyal de temperatura:Durant el funcionament del generador, el rang normal de temperatura de funcionament es troba generalment entre 60-120 grau. No obstant això, quan el corrent passa pel bobinat, es genera calor, provocant que la temperatura interna del motor augmenti gradualment. L’anell de lliscament pot transmetre el senyal de temperatura recollit pel sensor de temperatura dins del generador. Un cop el sistema de control rep el senyal de temperatura alta, iniciarà el sistema de refrigeració, augmentarà la velocitat del ventilador de refrigeració o ajustar el flux del medi de refrigeració.
Sistema de llançament variable
● Senyal de posició de l'angle de pas:La funció principal del sistema de pas variable és ajustar l'angle de pas de la pala per adaptar-se a diferents velocitats del vent. En aquest procés, l'anell lliscant transmet el senyal de posició de l'angle de pas de la fulla i manté una precisió d'aproximadament ±0,1 graus. El sistema de control determina l'estat de l'angle actual de la fulla segons el senyal de posició de l'angle de pas transmès per l'anell lliscant i, a continuació, emet instruccions per conduir el motor de pas per ajustar-lo.
● Senyal de control del motor de pas:El motor de pas rep el senyal de control del sistema de control per conduir l’acció del pas de la fulla. Aquests senyals de control es transmeten a través de l’anell de relliscament i la seva freqüència de senyal es troba generalment entre 500-1500 Hz. El senyal de control inclou el senyal d’inici i parada del motor, el senyal d’ajust de velocitat, etc.
Sistema de yaw
● Senyal de direcció del vent:La tasca del sistema de guiñada és alinear la góndola de l'aerogenerador amb la direcció del vent i captar la màxima energia eòlica possible. El sensor de direcció del vent s'instal·la a la part superior de la góndola i el senyal de direcció del vent mesurat es transmet al sistema de control a través de l'anell lliscant amb una precisió de ± 5 graus. El sistema de control calcula l'angle de desviació entre la góndola i la direcció del vent segons el senyal de direcció del vent transmès per l'anell lliscant i, a continuació, acciona el motor de guidada per ajustar la direcció de la góndola.
● Senyal de control del motor de guiñada:El funcionament del motor de boca també depèn del senyal de control transmès per l’anell de lliscament. El seu senyal de control inclou informació com ara l’arrencada, l’aturada, la direcció i el control de velocitat. Quan la direcció del vent canvia, el sistema de control envia un senyal de control a través de l’anell de lliscament, fent que el motor condueixi la nacela per girar en una direcció i velocitat més adequades.
Assajos ambientals a l'anell lliscant d'aerogeneradors
(1). Reptes mediambientals comuns
Factors Climàtics
● Temperatura:Els aerogeneradors sovint funcionen en entorns exteriors i experimenten canvis de temperatura durant el dia i la nit i les estacions. En temps fred, els materials de diversos components de l'anell lliscant poden reduir-se, fent que la pressió de contacte entre el raspall i l'anell conductor canviï. L'augment de la temperatura accelerarà l'envelliment dels materials dels anells lliscants, especialment els materials aïllants.
● Humitat i precipitació:Quan la humitat arribi a la saturació o fins i tot la condensació, l’aigua formarà un camí conductor a la superfície de l’anell de lliscament. Als parcs eòlics al mar o a les zones costaneres, l’aire conté molta sal, que s’adhereix a l’anell de lliscament amb pluja o boira, accelerant la corrosió de les peces metàl·liques (carcassa, anell conductor, etc.).
● Pols i partícules:Aquestes petites partícules entraran a l’anell de lliscament i portaran contínuament la superfície del raspall i l’anell conductor com el paper de sorra. Això augmentarà la resistència del contacte i generarà espurnes elèctriques, cosa que no només afectarà la transmissió, sinó que també provocarà un sobreescalfament local.
Factors mecànics
● Vibració i impacte:Quan les pales de la turbina troben forts vents, l'amplitud de la vibració augmentarà. Aquesta vibració es transmetrà a l'anell lliscant, provocant un desplaçament relatiu i un mal contacte intermitent entre el raspall i l'anell conductor.
● Canvi de velocitat de rotació:L'anell lliscant ha de funcionar de manera estable a diferents velocitats, com ara de 100 a 5000 revolucions per minut. A altes velocitats, augmentarà la fricció entre el raspall i l'anell conductor. La força centrífuga també pot provocar que el raspall de l'anell lliscant es desgasti més i que l'anell conductor es deformi.
Factors electromagnètics
● Interferència electromagnètica:Hi ha un gran nombre d’equips i línies elèctriques dins de l’aerogenerador, com ara generadors, inversors, etc. Aquests dispositius generaran camps electromagnètics durant el funcionament. Canviaran la freqüència i l'amplitud del senyal, provocant que el sistema de control rebi informació equivocada i guiarà instruccions equivocades.
(2). Com els podem evitar?
● Selecció de material:Per als raspalls de l'anell lliscant s'utilitzen metalls preciosos, aliatges, etc. El material de l'anell conductor es pot xapar amb coure (or, plata). Per a la carcassa i els materials d'aïllament, acer inoxidable, aliatge d'alumini, PTFE, POM, etc. són opcions habituals. Aquests materials tenen una alta conductivitat, estabilitat química i aïllament, que poden millorar l'eficiència de transmissió quan s'utilitzen.
● Estructura general de segellat:Podem instal·lar anells de fluorubber entre la closca exterior i l’eix de l’anell de lliscament, a la interfície i al buit. Al mateix temps, el canal intern de l’anell de lliscament està molt tancat a través de l’estructura de segellat del laberint. Això pot evitar que la pols, la humitat, etc. entri al canal.
● Reforçar el disseny antisísmic: En el disseny estructural de l’anell de lliscament, els claudàtors d’instal·lació raonables i els materials d’absorció de xoc poden afrontar el seu impacte durant el funcionament. Alternativament, els components dins de l’anell de lliscament es poden connectar per fixació de cargol i fixació de cops.
● Optimitzar els contactes:El suport de raspall elàstic pot ajustar automàticament la pressió del raspall segons l’entorn de velocitat i treball de l’anell de lliscament. A més, el disseny de la superfície de contacte de l’arc també pot reduir la resistència al contacte, la generació de calor i el desgast.
● Disseny de dissipadors de calor:Podem dissenyar una estructura de dissipador de calor multicapa de gran àrea a la carcassa exterior de l'anell lliscant per millorar l'eficiència de dissipació de calor augmentant l'àrea de dissipació de calor. Perquè poden dissipar ràpidament la calor generada durant el procés de treball a l'aire circumdant.
● Canal de dissipació de calor:A més del dissipador de calor, també es pot dissenyar un canal de dissipació de calor dins de l'anell lliscant. Això utilitza la convecció natural o la convecció forçada per fer que l'aire de refrigeració o el líquid de refrigeració flueixin al canal per treure la calor.
Range de paràmetres de l'anell de lliscament de l'aerogenerador
Les diferents turbines tenen requisits molt diferents pel que fa a la potència, la velocitat, l'espai d'instal·lació, etc. És difícil que un anell colector compleixi tots els estàndards. Els nostres anells lliscants estàndard de forat passant com ara BTH2586 o BTH3899 són adequats per a algunes aplicacions habituals de turbines eòliques. I per a funcions específiques, ByTune pot proporcionar algunes opcions personalitzades per als anells lliscants segons els requisits del vostre sistema de turbina eòlica. Aquests inclouen:
• Mida: diàmetre exterior/longitud/amb o sense forat interior (amb forat interior per a una fàcil instal·lació de l'eix)
• Amb o sense habitatge (l’habitatge protegeix els components interns/sense habitatge per a una fàcil dissipació de calor)
• Nombre de canals
• Mida de potència o senyal de cada canal
• Interfície de muntatge (brida estàndard/brida especial, etc.)
• El calibre de filferro i la longitud del filferro (22awg/300 mm o especificat)
• Entorn de treball: temperatura (generalment de -40 graus a +80 graus)/velocitat (generalment 500 rpm/nivell IP (si és un model tancat, IP54-IP68)
Cap
P: Quina és l'eficiència de transmissió de potència dels anells de relliscament a la potència nominal? Està garantit?
R: Els nostres anells colectors poden aconseguir una eficiència de transmissió d'energia superior al 95-98% a la potència nominal. Han passat certificacions de qualitat internacionals com CE, UL, FCC, ISO, SGS, etc. A més, disposem d'equips i laboratoris de proves professionals, i es poden adjuntar informes detallats de dades de proves de productes a la comanda.
P: Per a la transmissió del senyal, quina és la precisió de la transmissió dels anells de lliscament?
R: Per a diverses transmissions de senyal, la nostra precisió de transmissió d’anells de relliscament pot arribar a ± 0. 01%, especialment en entorns electromagnètics complexos. També utilitzem materials de blindatge d’alta qualitat i un disseny de línia de transmissió de senyal optimitzat per reduir l’impacte de la interferència electromagnètica en els senyals.
P: L'aïllament de l'anell lliscant compleix els estàndards de seguretat elèctrica pertinents de la indústria?
R: Pots estar segur que el pic de tensió màxim que poden suportar els nostres anells lliscants és de 10 kV, que s'ajusta totalment als estàndards de seguretat elèctrica de la indústria com l'IEC. Controlem la qualitat dels materials d'aïllament en cada pas del procés de producció.
P: Es poden personalitzar els anells de relliscament amb protocols de transmissió de senyal específics segons els nostres requisits del sistema de control?
A: Sí. Personalitzem els anells deslizants amb protocols de transmissió de senyal específics (com ara el protocol de bus CAN) i intervals de freqüència (com ara 1 - 10kHz) segons els requisits del vostre sistema de control. El nostre equip tècnic professional és capaç de desenvolupar un mòdul de transmissió de senyal adaptatiu i integrar-lo en el disseny de l'anell lliscant. El cicle de personalització és generalment de 4 - 6 setmanes, durant les quals es proporcionaran debats sobre solucions tècniques i revisions del disseny.
P: Quina és la vida útil esperada de l'anell lliscant?
R: S'espera que els nostres anells antideslizants tinguin una vida útil de fins a 10-15 anys. En condicions d'ús normals, el temps mitjà entre errors (MTBF) pot arribar a les 50,000 hores. Això es basa en el nostre estricte cribratge de matèries primeres, procés de producció i sistema d'inspecció de qualitat.
P: Quin és el vostre procés de producció d'anells lliscants i procés de control de qualitat?
R: Utilitzem processos de producció automatitzats avançats i tenim estàndards de procés estrictes i especificacions operatives des del processament de components fins al muntatge. Per exemple, realitzem inspeccions estrictes de fàbrica a cada lot de matèries primeres, inclosa l'anàlisi de la composició del material i les proves de rendiment físic. Els productes acabats també han de superar el rendiment elèctric, l'adaptabilitat ambiental, la fiabilitat i altres proves.
P: Quin és el cicle actual de lliurament de la comanda? Què passa si tenim necessitats urgents?
R: Normalment, el cicle de lliurament de comandes per a anelles antideslizants estàndard és de 2 setmanes, i per a anelles colectores personalitzades és de 4-6 setmanes. Si teniu necessitats urgents, organitzarem una producció accelerada en funció de la quantitat i la urgència de la comanda.
P: Quina és la vostra capacitat de producció? Pot satisfer les nostres futures necessitats de contractació a gran escala?
R: Tenim una fàbrica de 80,000 peus quadrats i la capacitat de producció anual és de 80-10 milions. Amb l'ajust dels plans de producció i l'ampliació dels equips, estem segurs que podrem satisfer les vostres necessitats d'adquisició a gran escala.
P: Proporcioneu serveis d’orientació i posada en servei d’instal·lació?
A: Sí. Oferim serveis complets de postvenda, que inclouen serveis d'orientació d'instal·lació i posada en marxa en línia gratuïts. Durant el període de garantia, visitarem regularment els clients per entendre l'ús de les anelles antideslizants i oferir formació gratuïta de manteniment. El període de garantia és de 2 anys. Durant el període de garantia, repararem o substituirem qualsevol avaria causada per factors no humans de manera gratuïta.
Conclusió
Creiem que a través de l'article d'avui, heu après més sobre els anells lliscants dels aerogeneradors. Per exemple, sabeu que són els responsables de les connexions elèctriques durant la rotació contínua de la turbina i transmeten senyals entre el generador, el sistema de pas variable i el sistema de guiñada.
I durant l'ús, aquests anells lliscants també estan subjectes a diversos entorns d'humitat, pols i vibracions. Però podem resoldre aquests problemes mitjançant estructures de segellat, materials metàl·lics preciosos i dissenys d'anells lliscants personalitzats. Si voleu personalitzar els anells lliscants per al vostre aerogenerador, feu clic a "aquí", i es pot adquirir informació més útil.