滑环

风力发电机滑环的工作原理以及故障分析

2018-09-21

随着人们的环保意识越来越强,很多人开始发现利用风力发电是非常节能又环保的一项技术,于是风力发电机滑环就是为了让风力发电机能够更好地运用而诞生的,下面默孚龙的专家要来和大家讲讲其工作原理及作用。



      风力发电机要跟随这风向而360度转动,为了顺利而高效的将发电机转换的电能储存和输送出去,就需要一个可以360度旋转导电的装置。这个装置就是滑环,也叫集电环。专业滑环制造厂商默孚龙有两个系列用于风力发电机,分别是MF系列小型风力发电机滑环和大电流碳刷集电环。

通常兆瓦级以下的风力发电机都可以使用默孚龙电刷滑环,因为这个系列成本更低、寿命更长,性能也更稳定。各个系列的滑环的作用都是相同的,滑环的工作原理也是一样的,都是起到360度旋转导电的作用。

滑环在风力发电机上作用
风电滑环在风力发电系统中担负着整个系统的动力,控制信号和数据传输功能,是整个风机系统中非常关键的部件,其精密度、可靠性及工作寿命直接影响到风力发电系统的性能。滑环作为风力涡轮控制系统中一个主要组成部件,风力涡轮要达到开发者预定的性能、带来希望的回报,完美、卓越的控制系统是关键。因此,优秀的滑环及其供应商是风力涡轮开发者成功研发,得到期望回报的有力保证。
针对风力发电系统的特殊应用要求以及中国的实际使用环境,默孚龙研发团队特别设计和研发了中国风力发电系统的专用滑环。关键主材采用进口材料,内部建有先进生产设备及针对风电滑环各种性能的检测系统,使默孚龙的风电滑环具有良好的耐低温、高湿度、抗风沙、耐腐蚀、抗冲击、防震动、性能稳定无需维护等特性,使用寿命可达20年或上亿转。默孚龙为风电设备厂家量身定做各种规格风电滑环,被广泛使用在发电功率600KW--5MW的风力发电系统中。可选项包括线缆长度、连接方式、编码器型号、低压+数据传输、高压电流(300A)等等。


发电机滑环烧坏故障分析你知道多少?
1.碳刷外引线烧坏分析
发电机使用HN-O.1A型安全拆换碳刷装置(刷架),刷架上安装正、负极各16支单组式刷握,沿滑环呈圆周双层分布,压簧可使碳刷和滑环保持恒定压力,每只刷握内安装1只碳刷,运行中可直接更换碳刷。刷架和刷握连接,刷握与刷座面接触,励磁电流由并联正极刷握经滑环进入转子,从负极刷握流出。正常情况下,根据欧姆定律,每极16只碳刷回路电阻基本相等,各分支回路电流相等。若发电机运行中个别刷握与刷座接触不良,接触电阻增大,流过并联碳刷回路的电流即出现不平衡,电阻小的碳刷回路电流会成倍增加,造成碳刷和外引线过热烧坏。出现不平衡电流的原因如下。
(1)发电机长期运行,刷握内部弹簧(确保刷握与刷座可靠接触)产生疲劳,使刷握与刷座接触不可靠。而且弹簧疲劳程度不同,弹簧压力也不同,导致各刷握与刷座接触电阻不等,造成各碳刷回路分配电流不平衡,接触面越可靠的回路中电流就越大,甚至超过原电流10倍。
(2)刷握和刷座(材料均为铜)长时间运行,接触表面极易氧化,使电流回路接触电阻增大。现场环境温度较高,电流通过接触面发热,现场灰尘腐蚀作用也一定程度加速接触面氧化。接触面氧化程度不同,导致刷握与刷座之间接触电阻和电流不等。
(3)发电机运行中,在刷握自身重力作用下,靠近滑环两侧的刷握受刷架振动影响较大,特别是在刷握弹簧作用力较小情况下,刷握与刷座的接触压力会相对减小,转子电流会向靠近滑环上方位置的刷握回路转移,导致该区域碳刷烧坏偏多。
2.发电机滑环烧蚀分析
由于转子回路每只碳刷分配电流不平衡,接触电阻小的碳刷回路电流增大数倍,导致滑环表面与碳刷温度过高,碳刷摩擦使滑环表面发热烧蚀,而且表面烧蚀越严重,滑环温度就越高。当滑环烧蚀到一定程度,碳刷即出现跳跃、振动现象。同理,压簧压在温度较高、振动较大的碳刷上面,会过热变形,弹性减弱。
3.处理措施
(1)停机后,将碳刷全部更换为材料较软、导电性能较好的NCC634型上海摩根碳刷,并研磨碳刷工作面,使碳刷接触面积大于90%。
(2)拆下刷座,按原刷握分布位置,在刷座正、负导电板上绞孔攻丝32个,然后将碳刷外引线直接压接在导电铜板上,刷握只起固定碳刷的作用,这样直流电流不经过刷握与刷座接触面,直接由滑环经碳刷流入导电板。
(3)车削、打磨发电机滑环烧蚀表面,先用200砂纸粗抛光,再用金相砂纸细抛光,最后用酒精擦拭表面,使表明光洁度完全符合技术要求。
(4)加强汽轮机厂房环境治理,减少灰尘进入,及时通风散热,降低厂房温度,加固刷握支架基础,减少机体振动对刷握的影响。
(5)严格按照运行规程维护,对碳刷、滑环进行常规性检查,还要定期使用直流钳形电流表测量各刷握回路电流,并做好记录。若发现回路中电流分配不均,不仅要处理电流较大的回路,还要重点检查处理碳刷电流较小的回路,通过更换压簧等办法,使所有分支回路电流基本平衡。
(6)运行中定期测量滑环、碳刷及其引线温度,一般要求温度不超过80℃,发现温度过高,应立即采取调整压簧、更换碳刷和减少无功负荷等办法,进一步分析处理。
采取上述措施后,1年多来发电机运行正常,励磁系统运行稳定,各碳刷电流基本平衡,无发热、振动等异常现象。

      以上便是关于风力发电机滑环的工作原理及作用等相关的介绍了,同时还为大家介绍了一些关于发电机滑环故障的分析,避免出现相关的情况不知该如何解决。
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