基于风机控制技术的风机优化

2017-11-09 09:21:21 佛山市九洲普惠风机秒速时时彩 已读

  有效的风机控制正面对路上和海上风电应用的挑战。大型的陆上V150-4.2MW风机开发就是在维斯塔斯自制的控制系统升级来实现的。

  任何的风机控制系统算法都是基于一组方程,逐步调整为特定的风机模型和应用。这样做的主要好处在于可根据发电机额定扭矩和预先设定的切入/切出风速来控制风机的载荷。风机控制将和硬件相集成,尤其是变桨、偏航、发电机和变流器软硬件的集成。

  最初的变桨变速风机技术和风轮直径相匹配,变桨体现当时最新的技术水平。控制算法仍旧采用最初的基本的算法,输出作为主函数。随着风轮的增加,作用在风轮叶片上的载荷因高度不同而不同,这一点导致了周期性的、独立变桨IPC技术研究开发,并于2003年该技术第一次获得商业化应用。传统的IPC是根据风轮每转动一圈风轮所处的位置来调整叶片的变桨角度,目前基于叶片根部时时载荷测量技术的高级的IPC技术也正在应用中。

  维斯塔斯在其V90-3.0MW陆上和海上风机上就使用了基于载荷的IPC技术,并且已经在几千台风机上得到应用。MHI Vestas V164风机使用了经过反复证明的特有算法,调整参数以期适应特定风机类型和运行工况。

  海上风机载荷控制与陆上风机有所不同,风机支撑结构(包括塔筒和基础)受波浪频率,来自于风的作用在叶片上的一阶风轮旋转激励频率和三只叶片通过的3P频率共同作用。海上风机支撑结构一阶固有频率大小在波浪和3P固有频率之间。

  随着风机尺寸的增加,支撑结构1P和3P固有频率降低将导致风机波浪载荷增加,在目前开发的7、8MW阶段考虑了降低频率和风机载荷的影响。通过高级控制算法来降低支撑结构上的机械部分的载荷,对于降低海上基础的成本是非常有意义的。

  还有一个挑战就是对于大型的海上风电场中的一部分风机运行工况需要找到一个最优解。以一个西南方向为主导的风电场为例来说明,处于东北角的风机必然要受到穿过该风电场沿着其主风向尾流产生的较高疲劳载荷的影响,这就要求控制算法具有足够的灵活性,既能在受到尾流影响情况下,又能在自由流风况影响下的风机都保持高性能。

  GE在2008年的一台新的2.5MW2.5xl风机上使用了传动的独立变桨IPC技术,使用该技术的好处在于疲劳载荷降低:在轮毂和叶片法兰处降低10%-15%,塔筒底部前后载荷减少6%-20%,左右降低15%-20%;缺点就是引起变桨动作频繁增加50%-100%,这样的结果就是造成变桨轴承加速磨损,过早失效和更多的停机。GE提出了一个采用IPC技术方案作为优化手段,要么是采用更大的风轮或者要么是采用比较便宜的风机。比如,风轮直径有最初的88米增大到100米,而不必降低适用的风况等级或者不需要加强轮毂、传动链和塔筒。


标签:   风机 优化 控制
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