滑环在风机中的作用
PAN-LINK风电滑环就是这样一种产品。尽管在总成本和风机设计中只是微不足道的一小部分,但滑环对运行起着关键作用。滑环安装在风机机舱罩中,通常用于提供变桨功率和控制所需的电气信号和能量。滑环通过一个旋转的接口输送电功率和信号。
接触式滑环的工作原理:滑动触点通过滑环总成里的旋转接口传输电气信号和能量。电刷(或接触电刷)在旋转的滑环上滑动,并在其旋转过程中保持不间断接触。这就是说,为确保正确无误的电气信号传输,静止的的电刷和旋转的滑环之间需要有“金属间的接触”。
PAN-LINK滑环能够为风机业主提供至少8000万转(测试实验数据)而无需维护,这意味着在风机20年的工作寿命中技术人员可能仅需拆换滑环两、三次。但并不是所有的滑环都能达到这个要求。实际上,要了解滑环总成的设计和结构才能评估它们的维护需求。
市场分类
市场上约有百分之十的风机滑环是纤维刷滑环,这种滑环只需要很少量的维护。另外(约30%)滑环是由复合金属碳刷制成,一般是金属(含银、铜)和石墨烧结而成的导电块。即使这种复合金属刷滑环如其制造商所声称的具备高达7500万转次的工作寿命,它们也需要频繁的维护。另外60%的风机滑环采用单线贵金属电刷(通常由黄金、银等贵金属制成)。虽然单线贵金属电刷的电气性能和稳定性比合金属碳刷接触技术高很多,但相比较PAN-LINK的纤维刷滑环来说维护频率仍然高很多。
原因在于:复合金属碳刷材质较为疏松,又由弹簧压紧于导电环表面,由此相同工作时间内碳刷磨损最严重,大量粉末滞留在环道之间,电气性能曲线最不稳定,通常只有通过工作人员对滑环内部清理和润滑才能维持滑环性能的稳定。
1)运行中产生的磨屑有导电性、研磨性、呈粉末状,需定期清理;
2)这种电刷材料对湿度十分敏感,若相对湿度低于15%或高于85%,会造成其磨损不均;
3)当用于信号级电路时,这些复合电刷会占据大量空间。
单刷贵金属电刷滑环相比复合电刷设计的优势,首先在于磨屑较少,另外则是用于信号电路时容量更高。
但单线金属电刷系统也存在缺点:
1)单刷相对较小的尺寸导致载流能力有限,同等尺寸无法承受较大电流冲击;
2)大部分黄金与黄金间的触点需要润滑,而始终保持充分的润滑十分困难。
3)单刷贵金属电刷相对于纤维刷的接触面和触点少很多,在较长时间使用下单独的触点有与磨损过度造成电气噪音明显增加,从而影响信号的稳定传输。
PAN-LINK风电滑环采用国际最先进的纤维刷的设计,将多条金属纤维丝捆扎成致密的多纤维“刷子”。这些纤维是与单线设计相类似的贵金属材料,且电刷运行所在的滑环也为镀贵金属,电刷本身含有自润滑成份且正压力远小于单刷贵金属刷,这样大大减少了纤维刷与滑环之间的磨损。
PAN-LINK纤维刷多点接触滑环具有以下特点:
PAN-LINK风电滑环优势:
纤维刷触点对于风机机舱内环境的敏感度远低于其它滑环触点技术。保护这些纤维滑环的整体式框架和防护外壳符合包括IP65(属于保护设备防水防尘的标准)在内的各种标准。而且由于纤维刷触点不需要润滑,它们对低温和高温的承受能力都很强。纤维刷的设计已经证明其能够适应低至一55℃和高达+80℃的温度。而且纤维刷还能够在0%到100%的相对湿度(RH)下运行。相比之下,金属碳刷则要求湿度在15%到85%之间才能可靠运行。
许多风电行业的相关人士知道很多部件存在可靠性问题。而且现在对运行中导致部件故障的原因也有了更深刻的认识。但是滑环技术 (包括纤维刷滑环在内)尽管有先进的设计和性能,依然被许多风电场业主所忽视。
最初,大型风机制造商使用的是能在触点产生金属、石墨磨屑的复合电刷。为解决复合触点产生的金属粉末和磨屑,制造商转而采用黄金触点。纤维刷滑环在这些设计基础上做出了改进。但在许多情况下,风电场业主仍然沿用老式的滑环更换,甚至需要两年一换。他们仍然从原厂购买相同的设备。而这种做法又延续了一个不必要的维护和更换周期。
所以对于拥有、设计、运行和维护风机的人来说,纤维刷技术意味着大大减少了风电场正常运行时间的一个计划外维护问题。