Ротор, угол атаки и торможение ротора: руководство по различным системам торможения в ветроустановке

Современная ветряная турбина — чудо техники, призванное улавливать мощность ветра с точностью и эффективностью. Но не менее важно уметь контролировать это и, при необходимости, привести массивную конструкцию к безопасной полной остановке. Этот контроль достигается через сложное взаимодействие трех различных систем: поворот, угол атаки и роторное торможение.

Хотя все они в каком-то смысле связаны с «торможением», выполняют очень разные функции — подобно рулевому управлению, сервисным тормозам и аварийному рукоятке тормоза на автомобиле. Понимание роли каждой системы ключ к оценке безопасности и стратегии эксплуатации ветроустановки.

1. Система поворота: управление турбиной

Назначение: задача системы поворота — не останавливать лопасти, а развести всю насику (главный корпус) так, чтобы ротор всегда был обращен прямо к ветру. Это Maximizes energy capture and minimizes harmful, off-axis loads on the structure.

Как это работает: Накрылок сидит на большом кольцевом подшипнике в верхней части башни. Серия электромоторов или гидравлических приводов, так называемые «приводы поворота», поворачивают нацеливатель. Тормоза поворота — это набор мощных пружинно-применяемых, гидравлически освобождаемых тормозных цилиндров, которые зажимают большой диск или кольцо поворота.

• Во время работы: Гальма поворота используются для надежного удержания гондолы в положении после выравнивания с ветром. Они часто применяются и отпускаются в режиме «скользящего тормоза», чтобы обеспечить небольшие, контролируемые корректировки и снизить структурные вибрации.
• Функция: Можно рассматривать его как «стояночный тормоз» для направления турбины.

Технология: Тормоза поворота должны обеспечивать чрезвычайно высокий момент удержания и быть невероятно надежными. Именно поэтому пружинно-применяемые, гидравлические тормоза-цилиндры, как наши SH Series Fail-Safe Brakes являются стандартом отрасли. Они обеспечивают огромный статический момент, необходимый для противодействия вращательному усилию ветра, и аварийную «безопасность» в виде включения по умолчанию.

2. Управление наклоном: основной метод контроля скорости и торможения

Назначение: Угол атаки — основной и самый элегантный метод управления скоростью ротора и выходной мощностью турбины. Это также первая линия обороны в аварийной остановке.

Как это работает: Каждая лопасть крепится к ступице через подшипник, который позволяет ей вращаться вокруг своей длинной оси. Это вращение называется «наклон» (pitching). Гидравическая или электрическая система управления углом атаки может мгновенно изменить угол атаки всех трех лопастей одновременно.

• Во время работы: Система вносит микронастройки в угол наклона лопастей для поддержания постоянной скорости ротора и мощности после того, как скорость ветра превысит номинальный предел турбины.
• Во время остановки: Чтобы остановить турбину, лопасти «переводятся» — наклоняются на 90 градусов против ветра. Это немедленно устраняет аэродинамическую подъемную силу, вызывая резкое и безопасное замедление ротора. Это основной метод торможения как при обычной, так и при аварийной остановке.

Функция: Это эквивалент главных сервисных тормозов автомобиля, использующих аэродикуюм вместо трения.

3. Тормоз ротора: окончательный резервный механизм

Назначение: Если управление углом атаки является сервисным тормозом, Роторный тормоз — это ultimate emergency handbrake and parking lock. Its primary roles are to bring the rotor to a complete stop after it has been slowed by the pitching system and to lock it securely for maintenance.

Как это работает: Роторный тормоз представляет собой массивный дисковый тормоз, очень похожий по принципу на тормоз поворота направления. Обычно расположен на быстродействующем валу коробки передач (между коробкой передач и генератором).

• Во время аварийной остановки: После того, как лопасти зафиксированы в положении «перо», включается тормоз ротора, чтобы полностью остановить медленно вращающийся ротор (0 об/мин). Он НЕ предназначен для самостоятельной остановки ротора с полной скорости, так как энергия, вовлеченная в это, была бы огромной и могла повредить трансмиссию.
• Во время обслуживания: Тормоз ротора включается как механическая блокировка, чтобы предотвратить движение ротора, пока внутри гондолы или на лопастях работают техники. Это критическая функция безопасности.

Технология: Как и тормоз поворота, роторный тормоз должен быть абсолютно надежным. Он всегда спроектирован как пружинно-применяемый, аварийно-отказоустойчивый. Механические тормоза высокой мощности на гидравлических клещах, такие как наши SDBH_I Series Hydraulic Brakes, используются для обеспечения экстремального момента удержания и сертифицированной безопасности, необходимой для этого критического применения.

Симфония безопасности

Системы поворота, угла атаки и роторного торможения работают вместе, чтобы обеспечить эффективную и прежде всего безопасную работу ветряной турбины.

1. The Система поворота управляет и удерживает направление.
2. The Система наклона контролирует скорость и выполняет основное аэродинамическое торможение.
3. The Роторный тормоз обеспечивает окончательную, надежную механическую блокировку для парковки и аварийных ситуаций.

Понимание этой взаимосвязи ясно показывает, почему надежная, устойчиво работающая и аварийно-отказоустойчивая тормозная технология является не просто аксессуаром, а краеугольным камнем современной ветроэнергетики.