Introducción
Como dijimos en el último artículo "Anillos de deslizamiento en nueva energía: aplicaciones, beneficios y tendencias futuras", Los anillos colectores se utilizan en el campo de las nuevas energías. Esto incluye las centrales hidroeléctricas en los ríos, los paneles solares fotovoltaicos, los vehículos de nuevas energías, etc.
Entre ellos, es especialmente común el uso de turbinas eólicas. Cuando sus palas giran para recoger la energía cinética del viento, los anillos colectores de la turbina eólica convierten esta energía en energía eléctrica utilizable y la transmiten a la red eléctrica. Sin ellos, los complejos componentes mecánicos del interior de la turbina no podrán funcionar de forma estable. ¡Hoy aprendamos sobre la aplicación específica de los anillos colectores en turbinas eólicas!
¿Cómo funcionan los anillos colectores en las turbinas eólicas?
(1). Principio de trabajo de los anillos de deslizamiento
Durante la operación de las turbinas eólicas, las cuchillas, las návelas y otras partes se encuentran en un estado de rotación continua, mientras que muchos de los sistemas eléctricos y los sistemas de control conectados a ellas están fijos.
Los anillos colectores se componen principalmente de estatores y rotores, con escobillas y anillos conductores respectivamente. Están conectados a la estructura fija de la turbina (torre o lugar de fijación de la góndola) y a la parte giratoria (eje del rotor del generador). A través del contacto continuo entre las escobillas y los anillos conductores, los anillos colectores transmiten energía, señales y datos. Finalmente, transmiten energía al convertidor y otros equipos en la parte inferior de la torre para su posterior procesamiento y conexión a red.
(2). Diferentes señales que transmiten
Generador
● Señal de velocidad:La velocidad de las grandes turbinas eólicas modernas puede ser tan baja como 5-10 rpm a bajas velocidades del viento y alrededor de 15-20 rpm cerca de las velocidades nominales del viento. Cuando la velocidad del viento aumenta y la velocidad del generador aumenta demasiado rápido, el sistema de control ajusta el ángulo de paso de las palas y el par electromagnético del generador de acuerdo con la señal de velocidad transmitida por el anillo colector del generador eólico, de modo que se reduce su área de barlovento, con lo que se reduce el área de barlovento. reduciendo la velocidad.
● Señal de temperatura:Durante el funcionamiento del generador, el rango de temperatura de funcionamiento normal generalmente está entre 60-120 grados. Sin embargo, cuando la corriente pasa a través del devanado, se genera calor, lo que hace que la temperatura interna del motor aumente gradualmente. El anillo colector puede transmitir la señal de temperatura recopilada por el sensor de temperatura dentro del generador. Una vez que el sistema de control recibe la señal de alta temperatura, iniciará el sistema de enfriamiento, aumentará la velocidad del ventilador de enfriamiento o ajustará el flujo del medio de enfriamiento.
Sistema de paso variable
● Señal de posición del ángulo de paso:La función principal del sistema de tono variable es ajustar el ángulo de tono de la cuchilla para adaptarse a diferentes velocidades de viento. En este proceso, el anillo de deslizamiento transmite la señal de posición del ángulo de paso de la cuchilla y mantiene una precisión de aproximadamente ± 0. 1 grado. El sistema de control determina el estado del ángulo de corriente de la cuchilla de acuerdo con la señal de posición del ángulo de tono transmitida por el anillo de deslizamiento, y luego emite instrucciones para conducir el motor de inclinación para que se ajuste.
● Señal de control del motor de tono:El motor de tono recibe la señal de control del sistema de control para impulsar la acción de tono de la cuchilla. Estas señales de control se transmiten a través del anillo de deslizamiento, y su frecuencia de señal generalmente está entre 500-1500 Hz. La señal de control incluye la señal de arranque y parada del motor, la señal de ajuste de velocidad, etc.
Sistema de guiñada
● Señal de dirección del viento:La tarea del sistema de orientación es alinear la góndola de la turbina eólica con la dirección del viento y capturar la mayor cantidad de energía eólica posible. El sensor de dirección del viento está instalado en la parte superior de la góndola y la señal medida de la dirección del viento se transmite al sistema de control a través del anillo colector con una precisión de ±5 grados. El sistema de control calcula el ángulo de desviación entre la góndola y la dirección del viento de acuerdo con la señal de dirección del viento transmitida por el anillo colector y luego acciona el motor de guiñada para ajustar la dirección de la góndola.
● Señal de control del motor de guiñada:El funcionamiento del motor de guiñada también depende de la señal de control transmitida por el anillo de deslizamiento. Su señal de control incluye información como inicio, parada, dirección y control de velocidad. Cuando cambia la dirección del viento, el sistema de control envía una señal de control a través del anillo de deslizamiento, lo que hace que el motor impulse la góndola gire en una dirección y velocidad más apropiadas.
Pruebas ambientales en el anillo de deslizamiento de la turbina eólica
(1). Desafíos ambientales comunes
Factores climáticos
● Temperatura:Las turbinas eólicas a menudo funcionan en entornos al aire libre y experimentan cambios de temperatura durante el día y la noche y las temporadas. En clima frío, los materiales de varios componentes del anillo de deslizamiento pueden encogerse, lo que hace que cambie la presión de contacto entre el cepillo y el anillo conductor. El aumento de la temperatura acelerará el envejecimiento de los materiales del anillo de deslizamiento, especialmente los materiales aislantes.
● Humedad y precipitación:Cuando la humedad alcanza la saturación o incluso la condensación, el agua formará una ruta conductora en la superficie del anillo de deslizamiento. En los parques eólicos en el mar o en las zonas costeras, el aire contiene mucha sal, que se adhiere al anillo de deslizamiento con lluvia o niebla, acelerando la corrosión de piezas metálicas (alojamiento, anillo conductor, etc.).
● Polvo y partículas:Estas pequeñas partículas entrarán en el anillo colector y desgastarán continuamente la superficie del cepillo y el anillo conductor como papel de lija. Esto aumentará la resistencia de contacto y generará chispas eléctricas, que no solo afectarán la transmisión sino que también provocarán un sobrecalentamiento local.
Factores mecánicos
● Vibración e impacto:Cuando las palas de la turbina encuentran vientos fuertes, la amplitud de la vibración aumentará. Esta vibración se transmitirá al anillo colector, provocando un desplazamiento relativo y un mal contacto intermitente entre la escobilla y el anillo conductor.
● Cambio de velocidad de rotación:El anillo de deslizamiento debe funcionar de manera estable a diferentes velocidades, como de 100 a 5000 revoluciones por minuto. A altas velocidades, la fricción entre el cepillo y el anillo conductor aumentará. La fuerza centrífuga también puede hacer que el cepillo del anillo de deslizamiento se desgaste más y el anillo conductor se deforma.
Factores electromagnéticos
● Interferencia electromagnética:Dentro del aerogenerador existe una gran cantidad de equipos y líneas eléctricas, como generadores, inversores, etc. Estos dispositivos generarán campos electromagnéticos durante su funcionamiento. Cambiarán la frecuencia y amplitud de la señal, haciendo que el sistema de control reciba información incorrecta y guíe instrucciones incorrectas.
(2). ¿Cómo podemos evitarlos?
● Selección de materiales:Para los cepillos del anillo de deslizamiento, se utilizan metales preciosos, aleaciones, etc. El material del anillo conductor se puede colocar con cobre (oro, plata). Para los materiales de concha y aislamiento, acero inoxidable, aleación de aluminio, PTFE, POM, etc. son opciones comunes. Estos materiales tienen alta conductividad, estabilidad química y aislamiento, lo que puede mejorar la eficiencia de la transmisión cuando se usan.
● Estructura de sellado general:Podemos instalar anillos de caucho fluorado entre la carcasa exterior y el eje del anillo colector, en la interfaz y el espacio. Al mismo tiempo, el canal interno del anillo colector está muy cerrado a través de la estructura de sellado laberíntica. Esto puede evitar que entre polvo, humedad, etc. en el canal.
● Fortalecer el diseño antisísmico: En el diseño estructural del anillo de deslizamiento, los soportes de instalación razonables y los materiales que absorben los golpes pueden amortiguar su impacto durante la operación. Alternativamente, los componentes dentro del anillo de deslizamiento se pueden conectar mediante fijación de tornillos y fijación de chasquido.
● Optimizar los contactos:El soporte elástico del cepillo puede ajustar automáticamente la presión del cepillo según la velocidad y el entorno de trabajo del anillo colector. Además, el diseño de la superficie de contacto del arco también puede reducir la resistencia de contacto, la generación de calor y el desgaste.
● Diseño del disipador de calor:Podemos diseñar una estructura de disipador de calor multicapa de área grande en la cubierta exterior del anillo de deslizamiento para mejorar la eficiencia de disipación de calor al aumentar el área de disipación de calor. Porque pueden disipar rápidamente el calor generado durante el proceso de trabajo al aire circundante.
● Canal de disipación de calor:Además del disipador de calor, también se puede diseñar un canal de disipación de calor dentro del anillo colector. Esto utiliza convección natural o convección forzada para hacer que el aire de enfriamiento o el líquido de enfriamiento fluyan en el canal para eliminar el calor.
Rango de parámetros de anillo de deslizamiento de turbina eólica
Las diferentes turbinas tienen requisitos muy diferentes en términos de potencia, velocidad, espacio de instalación, etc. Es difícil para un anillo de deslizamiento cumplir con todos los estándares. Nuestros anillos de deslizamiento de agujero estándar como BTH2586 o BTH3899 son adecuados para algunas aplicaciones comunes de turbinas eólicas. Y para funciones específicas, Bytune puede proporcionar algunas opciones personalizadas para los anillos de deslizamiento de acuerdo con los requisitos de su sistema de turbina eólica. Estos incluyen:
• Tamaño: diámetro exterior/longitud/con o sin orificio interior (con orificio interior para una fácil instalación a través del eje)
• Con o sin carcasa (la carcasa protege los componentes internos/sin carcasa para una fácil disipación del calor)
• Número de canales
• Potencia o tamaño de señal de cada canal
• Interfaz de montaje (brida estándar/brida especial, etc.)
• Gago de alambre y longitud de alambre (22awg/300 mm o especificado)
• Entorno de trabajo: temperatura (generalmente de -40 grados a +80 grados)/velocidad (generalmente 500 rpm/nivel IP (si es un modelo cerrado, IP54-IP68)
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la eficiencia de transmisión de potencia de sus anillos de deslizamiento en la potencia nominal? ¿Está garantizado?
R: Nuestros anillos de deslizamiento pueden lograr la eficiencia de transmisión de potencia de más de 95-98% en potencia nominal. Han aprobado certificaciones de calidad internacional como CE, UL, FCC, ISO, SGS, etc. Además, tenemos equipos y laboratorios de prueba profesionales, y se pueden adjuntar informes de datos de pruebas de productos detallados al pedido.
P: Para la transmisión de señal, ¿cuál es la precisión de la transmisión de sus anillos de deslizamiento?
R: Para varias transmisiones de señal, nuestra precisión de la transmisión del anillo de deslizamiento puede alcanzar ± 0. 01%, especialmente en entornos electromagnéticos complejos. También utilizamos materiales de blindaje de alta calidad y un diseño de línea de transmisión de señal optimizada para reducir el impacto de la interferencia electromagnética en las señales.
P: ¿El aislamiento del anillo de deslizamiento cumple con los estándares relevantes de seguridad eléctrica de la industria?
R: Puede estar seguro de que el pico de voltaje máximo que nuestros anillos de deslizamiento pueden soportar es de 10 kV, lo que está completamente en línea con los estándares de seguridad eléctrica de la industria como IEC. Controlamos la calidad de los materiales de aislamiento en cada paso del proceso de producción.
P: ¿Se pueden personalizar los anillos de deslizamiento con protocolos de transmisión de señal específicos de acuerdo con los requisitos de nuestro sistema de control?
A: Sí. Personalizamos los anillos de deslizamiento con protocolos de transmisión de señal específicos (como el protocolo de bus CAN) y los rangos de frecuencia (como 1 - 10 khz) de acuerdo con los requisitos de su sistema de control. Nuestro equipo técnico profesional puede desarrollar un módulo de transmisión de señal adaptativa e integrarlo en el diseño del anillo de deslizamiento. El ciclo de personalización es generalmente 4 - 6 semanas, durante las cuales se proporcionarán discusiones de soluciones técnicas y revisiones de diseño.
P: ¿Cuál es la vida útil esperada del anillo colector?
R: Se espera que nuestros anillos colectores tengan una vida útil de hasta 10-15 años. En condiciones normales de uso, el tiempo medio entre fallos (MTBF) puede alcanzar las 50,000 horas. Esto se basa en nuestro estricto control de materias primas, proceso de producción y sistema de inspección de calidad.
P: ¿Cuál es su proceso de producción de anillos colectores y su proceso de control de calidad?
R: Utilizamos procesos de producción automatizados avanzados y tenemos estándares de proceso estrictos y especificaciones operativas desde el procesamiento de componentes hasta el ensamblaje. Por ejemplo, realizamos estrictas inspecciones de fábrica en cada lote de materias primas, incluido el análisis de composición de materiales y las pruebas de rendimiento físico. Los productos terminados también deben aprobar rendimiento eléctrico, adaptabilidad ambiental, confiabilidad y otras pruebas.
P: ¿Cuál es el ciclo de entrega de pedidos actual? ¿Qué pasa si tenemos necesidades urgentes?
R: Normalmente, el ciclo de entrega del pedido para anillos colectores estándar es de 2 semanas y para anillos colectores personalizados es de 4-6 semanas. Si tiene necesidades urgentes, organizaremos una producción acelerada según la cantidad y la urgencia del pedido.
P: ¿Cuál es su capacidad de producción? ¿Puede satisfacer nuestras futuras necesidades de adquisiciones a gran escala?
R: Tenemos una fábrica de 80, 000 pie cuadrada, y la capacidad de producción anual es 80-10 millones. Con el ajuste de los planes de producción y la expansión del equipo, estamos seguros de que podemos satisfacer sus necesidades de adquisición a gran escala.
P: ¿Ofrecen orientación para la instalación y servicios de puesta en servicio?
R: Sí. Brindamos servicios posventa integrales, que incluyen orientación de instalación y servicios de puesta en servicio gratuitos en línea. Durante el período de garantía, visitaremos periódicamente a los clientes para comprender el uso de los anillos colectores y brindarles capacitación de mantenimiento gratuita. El período de garantía es de 2 años. Durante el período de garantía, repararemos o reemplazaremos cualquier falla causada por factores no humanos de forma gratuita.
Conclusión
Creemos que a través del artículo de hoy, ha aprendido más sobre los anillos de deslizamiento de la turbina eólica. Por ejemplo, sabe que son responsables de las conexiones eléctricas durante la rotación continua de la turbina y las señales de transmisión entre el generador, el sistema de tono variable y el sistema de guiñada.
Y durante el uso, estos anillos colectores también están sujetos a diversos entornos de humedad, polvo y vibración. Pero podemos resolver estos problemas mediante estructuras de sellado, materiales de metales preciosos y diseños de anillos colectores personalizados. Si desea personalizar los anillos colectores para su turbina eólica, haga clic en "aquí", y se podrá adquirir más información útil.