ЖУРНАЛ «СТА» 4/2018

стей турбины. Ветровые турбины рабо- тают в широком диапазоне условий окружающей среды, включая такие экс- тремумы, как 100% влажность и темпе- ратура от –40 до +85°C. Они также гене- рируют высокие напряжения и токи, поэтому электрические компоненты должны выдерживать перенапряжения и быть невосприимчивыми к электромаг- нитным помехам, излучаемым генерато- рами и сетевыми коммутаторами. Мол- ниеотводы, как пример того, насколько важна эффективная защита, являются неотъемлемой частью ветровых турбин. В целом сложные условия, в которых на- ходятся работающие ветряки, диктуют необходимость их надёжной защиты. Чтобы ветровые турбины оставались работоспособными и безопасными, их компоненты должны постоянно контро- лироваться и оцениваться. Ключевым аспектом, важным для безопасности экс- плуатации ветровой турбины, является управление ею. Без эффективного управ- ления ветровые турбины ускоряются при усилении ветров, производя гораздо больше энергии, чем при номинальных условиях. Но превышение скорости так- же приведёт к критической нагрузке на компоненты системы. Например, гене- ратор может перегреться или отключить- ся и, следовательно, прекратить тормо- жение ротора, скорость вращения кото- рого начнёт бесконтрольно расти. Систе- ма безопасности должна быть способна быстро восстановить контроль над тур- биной и остановить её. Это достигается в первую очередь благодаря аэродинами- ческой тормозной системе, которая предотвращает увеличение мощности поворотом лопастей ротора, а также бла- годаря гидравлической дисковой тор- мозной системе. Таким образом, надёж- ность и безопасность ветрогенератора за- висят от безупречной работы буквально всех его компонентов (рис. 2). Контроллер Контроллер ветровой турбины, кото- рый служит основой её безопасности и работоспособности, выполняет множе- ство функций: ● является частью процессов принятия решений практически всех систем безопасности; ● контролирует штатную работу ветро- вых турбин; ● осуществляет мониторинг сотен раз- личных функций; ● собирает статистические данные; ● предоставляет данные оператору тур- бины; ● обеспечивает внутренние коммуника- ции. Контроллер состоит из компьютеров, управляющих ветровой турбиной, а так- же специальными переключателями, клапанами, гидравлическими насоса- ми и т.д. Учитывая сложность сервисно- го доступа к компонентам, очень важно, чтобы контроллеры обладали способно- стями к самодиагностике и саморегули- рованию. Обычно контроллеры распо- лагаются в нижней части башни и в гон- доле. В некоторых новейших турбинах имеется ещё один контроллер – в сту- пице ротора. Для уверенности в без- опасности и работоспособности систе- мы проектируют и системы резервиро- вания как неотъемлемую часть совре- менной турбины. Что контролируется? В современной ветровой турбине конт- ролируется до 500 параметров, включая: ● напряжение и частоту на выходе ге- нератора; ● скорость вращения низкооборотного вала; ● скорость вращения высокооборотно- го вала; ● направление и скорость ветра; ● вибрацию гондолы, лопастей ротора и подшипников; ● давление в гидравлической системе; ● угол поворота каждой лопасти рото- ра в отдельности (в турбинах с актив- ным изменением угла наклона лопа- стей); ● угол поворота гондолы. Возможный контроль температуры включает: ● температуру наружного воздуха; ● температуру в гондоле и шкафах электроники; ● температуру генератора; ● температуру масла в коробке передач; ● температуру подшипников привод- ного вала и коробки передач. Аналоговые параметры (например, показания температуры) измеряются в виде соответствующих значений, дис- кретные сигналы обрабатываются как значения ON или OFF (например, со- стояние клапана). Нормализаторы сигналов Dataforth Неотъемлемой частью системы управ- ления турбин являются модули норма- лизации «полевых» токовых и потенци- альных сигналов ввода/вывода. Один из примеров производства компании Dataforth представлен на рисунке рис. 2. РАЗ РА БОТ КИ / ЭЛ Е К Т РОЭН Е Р Г Е Т ИКА СТА 4/2018 89 www.cta.ru Лопасти Направление ветра Трансформатор Высоковольтный кабель Гондола Башня Система управления Фундамент Условные обозначения: 1 – лопасти ротора; 2 – ступица; 3 – мониторинг системы управления; 4 – подшипник ротора; 5 – коробка передач; 6 – дисковый тормоз; 7 – соединительная муфта генератора; 8 – радиатор охлаждения; 9 – система контроля ветра; 10 – генератор; 11 – поворотный привод гондолы; 12 – гидравлическая система; 13 – гондола; 14 – башня. Ступица 1 3 2 4 5 6 7 10 9 8 11 12 13 14 Рис. 2. Устройство типового ветрогенератора