低温环境对风力发电机组的影响

添加时间：2014-09-23 10:54:24 来源：计鹏新能源

          选择这个等级的钢材制作塔架等结构件能够满足我国低温环境的要求，但应针对焊缝采取必要的防止低温脆断技术措施，包括避免焊缝应力集中，采取预热和焊后热处理改善焊缝、热影响区、熔合线部位的性能，避免未焊透，加强无损探伤检验、定期检查等技术措施，保障设备的安全工作。
           复合材料如玻璃纤维增强树脂具有较好的耐低温性能，选用适合低温环境的结构胶生产叶片，就能满足叶片在-30℃运行的要求。但是需要注意由不同材料制作的机构，由于热膨胀系数不同，常温状态下装配正常，但在低温时配合状态会发生变化，可能影响机构的正常功能，需要在设计时予以充分考虑。
一般电子电气器件功能受温度影响较大，选用耐低温的元器件成本昂贵甚至无法做到。但可以采取在柜体内加热，保持局部环境温度的方法，实践表明这一方法简单有效。
           风力发电机组所使用的油品受到温度的影响也比较大。一般要求润滑油在正常的工作温度条件下需具备适当的粘度以保持足够的油膜形成能力，但另一方面温度越低，油的粘度越大。例如目前普遍采用的Mobilgear SHC XMP320润滑油，40℃粘度为320cSt，倾点-38℃，低温时油的流动性很差，机组在这种情况下难以运转，需要润滑的部位可能得不到充分的润滑油供给，这会危及设备的安全运行。可以通过加热使油温维持到正常水平。若采取直接加热方式需采取措施使被加热油保持流动，否则加热效果不均匀，可能造成其他不利影响。
           基础需要考虑的低温影响主要是冻土问题。冻土中因有冰和未冻水存在，故在长期载荷下有强烈的流变性。长期载荷作用下的冻土极限抗压强度比瞬时载荷下的抗压强度要小很多倍，且与冻土的含冰量及温度有关，这些情况应在基础设计施工时进行考虑。冻土层基础的要求可参考JGJI18—98(冻土地区建筑地基基础设计规范》。 
         3控制的改进措施
         为确保在高寒环境下正常运行，风机电气、控制系统一般采取增加加热设备等措施。低温风机应在机舱外壳及一些电气和控制设备处增加加热设备，例如：在机舱内部、变桨及偏航电机内、各控制箱内及滑环等处安装加热设备，一般采用壁装或顶装式的加热设备，能够安全可靠运行的加热设备，且加热设备所选用的材料均为防腐蚀材料。加热器类型均为带加热控制元件的强制对流型。加热器可在环境温度为±40℃，相对湿度为100%的范围内正常工作。
          3.1硬件部分的改进措施
          增加温度测量设备，在机舱外部和内部以及各控制盘柜内均增加了温度测量设备及一些相应的备用温度测量设备。来自这些温度测量设备的信号则用于风机的监测与控制。另外，增加的加热器均采用其内部的控制器进行温度监控。也可配备有专门的机舱气流管理系统，在电气系统中则有分流调节器、风门和控制回路。其中，气流调节器用于控制发电机散发热量的循环，低温环境时实行机舱内循环，高温环境时则与外界循环;风门替代了普通风机的通风口，可以通过控制电路主动控制机舱气流循环的路径。
           低温型风机使用的变频器也安装了额外的加热设备，用于保证在低温环境下的正常工作。一种典型做法是添加带循环风扇的加热器。严格的测试证实变频器能够在-30℃下正常起动工作。
          3.2软件部分的改进措施
(1)齿轮箱油泵的控制，加速低温环境下的齿轮箱起动过程，对低温风机增设热交换器进行控制。
(2)由于采用了主动式的高速轴制动器，风机在电网长期失电的情况下主轴不会完全被刹死，相应的控制策略也作了改进。
(3)为了确保安全，控制系统监控齿轮箱等关键部件的温度，只有这些部件的温度达到运行条件时才能运行风机工作。
(4)对于在电网长期失电后在低温下的风机起动，控制软件也添加了额外的策略。
          综上所述，为提高风机超低温环境适应性、可靠性，技术人员需对电气系统的各个方面都给予妥善的考虑。设计和制造的完善是一个长期的任务，但目前我们仍希望从两个方面进一步改善低温适应风机的电气系统：缩短极冷时长期停机后的风机启动时间;更有效地利用设备自身发热以改善功率曲线。
         随着风力发电事业的发展，我们应越来越重视低温对风力发电机组的影响问题。因为低温的影响有利有弊，不能直接把常温下所得到的经验和方法进行简单移植，应该根据设备的低温使用条件，对每种材料，载荷工况进行独立的考虑。目前非常有必要投入更多的力量，研究适用于低温环境条件的风力发电机组技术标准和设计规范，从设计的源头做起，才能有效控制和降低技术风险，促进行业的健康发展。

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