EnglishAbout us ПоискПоиск по сайту ЗарегистрироватьсяРегистрация
Поделиться:

Наши проекты

Автоматизированая система упревления ветроэлектрической установкой



Объект управления. Ветроэлектрическая установка (ВЭУ) — устройство для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую.

Проблематика. Эффективно и целесообразно применять ВЭУ там, где ветровой поток имеет стабильные режимы, как по направлению, так и по величине. К сожалению, такой режим встречается лишь на 15-20 % мировой суши. При скоростях ветра до 8 м/сек КПД ВЭУ низкий, а свыше 20-25 м/сек необходим останов установки, что бы избежать возможных повреждений. Поэтому, чем больше скорость и постоянство ветра, тем больше количество и качество перехватываемой энергии.

Решения. Исходя из вышеуказанного, для устойчивой, надежной и безопасной работы установки в условиях с преобладанием порывистых, шквальных и переменных ветровых потоков, необходимо разрабатывать автоматизированные системы управления ветроэлектрическими установками. Автоматизированная система управления (АСУ) ВЭУ-15 предназначена для  безопасного запуска и останова установки, а также поддержания установленных нормами технологических параметров.

Основными элементами системы является программируемый логический контроллер  и автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора.

АСУ ВЭУ-15 состоит из следующих  подсистем:

  • подсистема ориентации лопастей;
  • подсистема ориентации гондолы;
  • подсистема стопорения гондолы;
  • подсистема защит и блокировок;
  • подсистема ввода-вывода, отображения и сохранения информации.

Подсистема ориентации лопастей

Основной функцией  подсистемы является стабилизация частоты вращения ротора за счет позиционирования лопастей на заданный угол атаки в соответствии с ПИ-алгоритмом управления. Положение лопастей определяется при помощи индуктивных датчиков. Функции исполнительного механизма выполняет шаговый привод.

Подсистема ориентации гондолы

Основной функцией  подсистемы является ориентация гондолы по ветру с заданной точностью. Ориентация гондолы по ветру определяется при помощи флюгера, связанного с абсолютным  энкодером. Функции исполнительного механизма выполняет шаговый привод.

Подсистема стопорения гондолы

Основной функцией  подсистемы является снятие стопора гондолы  при запуске установки в соответствии с алгоритмом. Для снятия стопора гондолы используется концевой выключатель. В роли исполнительного механизма выступает соленоид.

Подсистема защит и блокировок

Запуск установки осуществляется по команде оператора при скорости ветра не более 25 м/с, контролируемой анемометром, связанного с индуктивным датчиком. Если скорость ветра превышает пороговое значение, необходимо выполнить останов системы. Для задачи стабилизации частоты вращения ротора последняя контролируется индуктивным датчиком. Если температуры ротора и генератора,  измеряемые термометрами сопротивления превышают заданные нормами уставки, то производится останов системы. Для защиты системы от возможных вибраций на лопастях установлены соответствующие датчики. При превышение заданных нормами уставок производится останов ВЭУ. Для защиты соединительных  кабелей от повреждения в результате критической закрутки, наличие которой контролируется индуктивными датчиками, осуществляется раскрутка гондолы на соответствующее число оборотов в противоположном направлении.

Подсистема ввода-вывода, отображения и сохранения информации

Структура подсистемы изображена  на рис:

Система управления и сбора данных «АРМ оператора ветроэлектрической установки»

 Мнемосхема ветроэлектрической установки представлена на рис:

1 – окно текущего и заданного значения частоты вращения ротора
2 – окно настройки регулятора
3 – окно текущего значения скорости ветра
4 – окно текущего значения положения лопастей
5 – пиктограмма положения лопастей
6 – окно текущего значения температуры генератора
7 – окно текущего значения температуры ротора
8 – окно текущего значения направления ветра
9 – окно текущих значений вибраций по оси ОХ и OY
10 – пиктограмма направления вращения привода ориентации гондолы
11 – пиктограмма направления вращения привода стопорения гондолы
12 – пиктограмма режима работы установки
13 – пиктограмма направления раскрутки гондолы
14 – пиктограмма вращения ротора
15 – пиктограмма направления вращения привода ориентации лопастей
16 – кнопка перехода на экран журнала событий
17 – кнопка перехода на экран трендов
18 – кнопка запуска установки в автоматическом режиме
19 – кнопка останова установки
20 – кнопка выхода из режима исполнения SCADA – проекта

Экран трендов и журнал событий представлен на рис:

На экране трендов отображаются переходные процессы контролируемых параметров. В окне журнала событий выводятся сообщения и тревоги, возникающие в процессе работы системы.

Результаты.

  1. Поддержание постоянства частоты вырабатываемого электрического тока за счет стабилизации частоты вращения ротора ВЭУ.
  2. Повышение эффективности работы установки за счет отслеживания направления и скорости потока ветра.
  3.  Надежность и безопасность работы установки за счет следующих систем: система защиты от перегрева генератора и ротора установки; система защиты от превышения нормативных значений вибрации лопастей установки; система защиты от закрутки соединительных кабелей; система аварийного останова установки при превышении скорости ветра 25 м/сек.