CN108063526A - 一种双馈风力发电机集电环室温湿度控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种双馈风力发电机集电环室温湿度控制方法，包括以下步骤：a)在发电机处于发电状态时，根据集电环室内温度控制策略对集电环室冷却风机启停控制，实现集电环室内温度控制；b)在发电机非发电状态时，根据集电环室内湿度控制策略对集电环室内加热器启停控制，实现集电环室内湿度控制；通过对集电环室内温湿度的有效控制，使集电环室内温湿度保持在集电环‑电刷刷架系统适宜工作范围内。以及一种双馈风力发电机集电环室温湿度控制系统。本发明结构、安装简单、维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机组技术领域，尤其涉及一种双馈风力发电机集电环室的温湿度控制方法及系统。
背景技术
双馈风力发电机的集电环室，安装有双馈风力发电机集电环-电刷刷架系统系统，是双馈风力发电机转子绕组与外部控制电路之间连接的关键部件，其主要作用是给发电机转子绕组提供电能。目前双馈风力发电机集电环室结构不一，在设计上主要考虑集电环-电刷刷架系统冷却降温和碳粉排出问题，对集电环室防潮除湿问题关注较少。其中常见的冷却方式包括利用发电机冷却器出风口引风冷却，或依靠外置离心风机或内部轴流风扇强制吹风冷却。而集电环室内温湿度对集电环-电刷刷架系统之间氧化膜形成至关重要，由于对双馈风力发电机组运行环境因素认识不清，在集电环室结构设计上对温湿度条件控制考虑不足，导致集电环室内经常出现打火、烧刷辫等故障，故障原因主要是机组长时运行中集电环室内温度过高、或长时停机后集电环室内湿度过大，在发电机重新启动运行时引起集电环-电刷刷架系统系统故障。
因此，通过对集电环室结构的改进，在发电机运行时提高集电环室内冷却降温效果的同时，又能够在发电机长时停机时避免集电环室内湿度过大，使集电环室内温湿度控制在集电环-电刷刷架系统氧化膜易于形成的范围内，对提升发电机运行可靠性，提升机组发电量意义重大。
发明内容
为了克服已有技术存在的结构复杂、安装麻烦、维护不方便的不足，本发明提供一种结构、安装简单、维护方便的双馈风力发电机集电环室温湿度控制方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种双馈风力发电机集电环室温湿度控制方法，所述方法包括以下步骤：
a)在发电机处于发电状态时，根据集电环室内温度控制策略对集电环室冷却风机启停控制，实现集电环室内温度控制；
b)在发电机非发电状态时，根据集电环室内湿度控制策略对集电环室内加热器启停控制，实现集电环室内湿度控制；通过对集电环室内温湿度的有效控制，使集电环室内温湿度保持在集电环-电刷刷架系统系统适宜工作范围内。
进一步，所述步骤a)中，给出集电环室冷却风机启停控制策略，当集电环室内温度达到冷却风机开启设定值时，启动冷却风机；当集电环室内温度达到冷却风机停止设定值时，关闭冷却风机
所述步骤b)中，给出集电环室加热器启停控制策略，当集电环室内外温度达到集电环室内加热器开启设定值时，开启集电环室加热器；集电环室内外温度达到集电环室内加热器关闭设定值时，关闭集电环室加热器。
一种双馈风力发电机集电环室温湿度控制系统，所述系统包括集电环-电刷刷架系统、集电环室冷却风机、集电环室内温度传感器、集电环室加热器、集电环室外温度传感器、集电环室温湿度控制模块以及集电环室本体，集电环-电刷刷架系统中集电环安装在发电机转轴上，电刷刷架系统安装在集电环室内部，并保证电刷圆弧面与集电环良好的滑动接触；集电环室冷却风机安装于集电环室外并与其固连，送风口朝向电刷刷架系统位置；集电环内温度传感器安装于集电环室内，并保证不与其它零部件干涉；集电环室外传感器安装在集电环室外，以使其温度值不受集电环室内部温度影响为宜；集电环室加热器位于集电环室内部靠近底部，通过加热器支架与集电环室本体固连；集电环室本体安装在发电机非驱动轴端，与发电机本体固连。
进一步，所述集电环-电刷刷架系统为双馈风力发电机用集电环-电刷刷架系统，包括集电环、刷架、电刷、压簧、电刷磨损报警开关。
再进一步，所述集电环室冷却风机数量为1个，安装在集电环室外部靠近电刷侧；或者为2个，安装在集电环室顶部，呈左右对称分布。
所述集电环室加热器数量为1个或2个，安装在集电环室内部且位于底部平板上，所述加热器类型为加热U型或O型加热管或者加热带。
所述温湿度控制模块，给出对应于集电环室冷却风机控制的温度控制策略，对应于集电环室加热器的湿度控制策略，根据温度传感器采集的温度数据，比对冷却风机和加热器启停的控制逻辑，实现对集电环室温湿度的控制。
所述集电环室本体设有含碳粉排出口和发电机转子接线盒连接口。
本发明的有益效果主要表现在：能够实现集电环室外冷却风机和集电环室内加热器的有效启停控制，其中冷却风机用于发电状态下对集电环室进行强制冷却降温，加热器用于非发电状态下增加集电环室温度以达到防潮除湿的目的。且系统采用独立强制冷却通风能够实现集电环-电刷刷架系统的快速降温，内部设置独立加热装置，能够实现集电环室内快速加热从而达到有效防潮目的。
附图说明
图1是本发明一种双馈风力发电机集电环室温湿度控制方法示意图；
图2是一种双馈风力发电机集电环室温湿度控制系统结构图；
图中的标号分别为：
1、集电环室本体；2、集电环-电刷刷架系统；3、集电环室内温度传感器；4、集电环室外温度传感器；5温湿度控制模块；6、集电环室冷却风机；7、集电环室内加热器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1和图2，一种双馈风力发电机集电环室温湿度控制方法，所述方法包括以下步骤：
a)在发电机处于发电状态时，根据集电环室内温度控制策略对集电环室冷却风机启停控制，实现集电环室内温度控制；
b)在发电机非发电状态时，根据集电环室内湿度控制策略对集电环室内加热器启停控制，实现集电环室内湿度控制。通过对集电环室内温湿度的有效控制，使集电环室内温湿度保持在集电环-电刷刷架系统适宜工作范围内。
进一步，所述步骤a)中，给出集电环室冷却风机启停控制策略，当集电环室内温度达到冷却风机开启设定值时，启动冷却风机；当集电环室内温度达到冷却风机停止设定值时，关闭冷却风机。
所述步骤b)中，给出集电环室加热器启停控制策略，当集电环室内外温度达到集电环室内加热器开启设定值时，开启集电环室加热器；集电环室内外温度达到集电环室内加热器关闭设定值时，关闭集电环室加热器。
一种双馈风力发电机集电环室温湿度控制系统，所述系统包括：1、集电环室本体；2、集电环-电刷刷架系统；3、集电环室内温度传感器；4、集电环室外温度传感器；5温湿度控制模块；6、集电环室冷却风机；7、集电环室内加热器、集电环室外温度传感器、集电环室温湿度控制模块以及集电环室本体(含碳粉排出口，发电机转子接线盒连接口)。
集电环-电刷刷架系统中集电环安装在发电机转轴上，电刷刷架系统安装在集电环室内部，并保证电刷圆弧面与集电环良好的滑动接触；集电环室冷却风机安装于集电环室外并与其固连，送风口朝向电刷刷架系统位置；集电环内温度传感器安装于集电环室内，并保证不与其它零部件干涉；集电环室外传感器安装在集电环室外，以使其温度值不受集电环室内部温度影响为宜；集电环室加热器位于集电环室内部靠近底部，通过加热器支架与集电环室本体固连；集电环室本体安装在发电机非驱动轴端，与发电机本体固连。
所述系统中集电环-电刷刷架系统为双馈风力发电机用集电环-电刷刷架系统，其结构组成包括集电环，刷架，电刷，压簧，电刷磨损报警开关等关键零部件。
所述系统中集电环室冷却风机数量可为1个，安装在集电环室外部靠近电刷侧；也可以为2个，安装在集电环室顶部，呈左右对称分布。具体需要冷却风机数目根据集电环室内风压及冷却要求而定。在尘沙、盐雾等恶劣环境下，可以给集电环室冷却风机增加过滤棉或过滤网。
所述系统中集电环室加热器数量可为1个，2个，安装在集电环室内部且位于底部平板上。加热器类型可为加热U型或O型加热管或者加热带。
所述系统中温湿度控制模块，给出对应于集电环室冷却风机控制的温度控制策略，对应于集电环室加热器的湿度控制策略，根据温度传感器采集的温度数据，比对冷却风机和加热器启停的控制逻辑，实现对集电环室温湿度的控制。
所述集电环室冷却风机如图2所示，用于强制冷却降温，集电环室冷却风机数量可为1个，安装在集电环室外部靠近电刷侧；也可以为2个，安装在集电环室顶部，呈左右对称分布。具体需要冷却风机数目根据集电环室内风压及冷却要求而定。在尘沙、盐雾等恶劣环境下，可以给集电环室冷却风机增加过滤棉或过滤网。
所述集电环室加热器如图2所示，用于集电环室除湿防潮，加热器数量可为1个，2个，安装在集电环室底部平板上。加热器类型可为加热U型或O型加热管或者加热带。
进一步，所述温湿度控制模块如图2所示，用于发电机集电环室冷却风机及集电环室加热器启停控制。通过对双馈风力发电机长期运行数据统计结果设定冷却风机及加热器启停温度值。根据发电机运行状态，以及集电环室温度传感器数据，比较温湿度控制策略，从而形成冷却风机及加热器启停条件，从而实现对集电环室冷却风机及加热器的启停控制。表1列出了风场双馈风力发电机集电环室温湿度控制策略。
表1
本发明的技术方案中，一种双馈风力发电机集电环室温湿度控制方法逻辑清晰，控制条件变量较少，能够有效满足集电环室温湿度控制要求。一种双馈风力发电机集电环室温湿度控制系统采用外接式冷却风机，直接对集电环-电刷刷架系统发热源进行强制冷却，提高集电环室降温效果，且易于维护和更换，降低了运维成本；直接且独立对集电环室内部进行加热除湿，避免了发电机集电环室内部温度不均或加热缓慢等问题；所述温湿度控制方法可有效用于双馈风力发电机集电环室温湿度开控制，可使用不同容量机组、不同整机，可以应用普通机组、高原机组，海上机组，山地机组，具有通用性；所述温湿度控制系统结构较为简单，安装方便，且能够实现温度和湿度方面独立控制，既能实现长时运行时集电环室温升不至于过高，又能在发电机长时停机时避免集电环室内湿度过大的严苛要求，能广泛用于风电领域。
虽然经过对本发明结合具体实施进行描述，但不仅限于本发明，对于熟悉本技术领域的人士，依然可以根据上文的叙述做出替代、修改与变化或者等同替换。凡是在本发明的涉及的精神和原则之内，所做的任何替代、修改、等同替换等，均应该包括在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种双馈风力发电机集电环室温湿度控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
a)在发电机处于发电状态时，根据集电环室内温度控制策略对集电环室冷却风机启停控制，实现集电环室内温度控制；
b)在发电机非发电状态时，根据集电环室内湿度控制策略对集电环室内加热器启停控制，实现集电环室内湿度控制；通过对集电环室内温湿度的有效控制，使集电环室内温湿度保持在集电环-电刷刷架系统适宜工作范围内。
2.如权利要求1所述的一种双馈风力发电机集电环室温湿度控制方法，其特征在于，所述步骤a)中，给出集电环室冷却风机启停控制策略，当集电环室内温度达到冷却风机开启设定值时，启动冷却风机；当集电环室内温度达到冷却风机停止设定值时，关闭冷却风机。
3.如权利要求1或2所述的一种双馈风力发电机集电环室温湿度控制方法，其特征在于，所述步骤b)中，给出集电环室加热器启停控制策略，当集电环室内外温度达到集电环室内加热器开启设定值时，开启集电环室加热器；集电环室内外温度达到集电环室内加热器关闭设定值时，关闭集电环室加热器。
4.一种如权利要求1所述的双馈风力发电机集电环室温湿度控制方法实现的系统，其特征在于，所述系统包括集电环-电刷刷架系统、集电环室冷却风机、集电环室内温度传感器、集电环室加热器、集电环室外温度传感器、集电环室温湿度控制模块以及集电环室本体，集电环-电刷刷架系统中集电环安装在发电机转轴上，电刷刷架系统安装在集电环室内部，并保证电刷圆弧面与集电环滑动接触；集电环室冷却风机安装于集电环室外并与其固连，送风口朝向电刷刷架系统位置；集电环内温度传感器安装于集电环室内；集电环室外传感器安装在集电环室外；集电环室加热器位于集电环室内部靠近底部，通过加热器支架与集电环室本体固连；集电环室本体安装在发电机非驱动轴端并与发电机本体固连。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述集电环-电刷刷架系统为双馈风力发电机用集电环-电刷刷架系统，包括集电环、刷架、电刷和压簧、电刷磨损报警开关。
6.如权利要求4或5所述的系统，其特征在于：所述集电环室冷却风机数量为1个，安装在集电环室外部靠近电刷侧；或者为2个，安装在集电环室顶部，呈左右对称分布。
7.如权利要求4或5所述的系统，其特征在于：所述集电环室加热器数量为1个或2个，安装在集电环室内部且位于底部平板上，所述加热器类型为加热U型或O型加热管或者加热带。
8.如权利要求4或5所述的系统，其特征在于：所述温湿度控制模块，给出对应于集电环室冷却风机控制的温度控制策略，对应于集电环室加热器的湿度控制策略，根据温度传感器采集的温度数据，比对冷却风机和加热器启停的控制逻辑，实现对集电环室温湿度的控制。
9.如权利要求4或5所述的系统，其特征在于：所述集电环室本体设有含碳粉排出口和发电机转子接线盒连接口。
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