跨国公司在风能领域处于领先地位。政界致力于向可再生能源转型是推动这一趋势的主要动力之一。要将大型项目变为现实,需要具备开发陆上和海上项目能力的市场运营商。预计未来几年,全球风能行业将实现两位数增长。.
哈廷与风力涡轮机系统制造商及其供应商保持着长期合作关系。公司与制造商和供应商紧密合作,共同开发创新型系统解决方案。.

所有 HARTING 系统均满足风能行业的严格要求。这些系统设计可在 -40°C 至 +80°C 的温度范围内运行,并具有极高的电气和机械抗旋转应力、振动和冲击能力。近期产品包括滑环式插接联轴器和采用锂离子电池的可充电备用电池。.

风力涡轮机1第一部分:插入式滑环联轴器。
滑环连接轮毂(旋转)和机舱(固定),是风力发电机系统中需要定期更换的部件之一。
新型插入式联轴器简化了滑环的安装和更换,从而减少了停机时间。滑环可在一次维护操作中完成更换,无需干扰倾斜系统或断开任何电缆。无需特殊工具。两个黄铜衬套中的两颗不锈钢螺栓在联轴器操作过程中起到导向作用。随后,两个带有浮动轴承的Han®联轴器框架和Han-Modular®铰接框架确保电气触点正确对齐,从而保证连接的高运行可靠性。

风力涡轮机2除了提供电气连接外,HARTING 滑环联轴器还内置隔热层,可有效防止油箱温度过高。现有发电系统可轻松加装该滑环联轴器。.

A、B两部分之间的接口提供IP65防护等级,可防止水溅。外壳采用特殊铝合金永久铸造而成。用于
向集线器内的倾斜控制系统传输信号的电气接口采用Han-Modular®接触绝缘体。该接口配备100A模块用于三相电源传输,以及一个用于两条4线总线(从CAN总线到快速以太网)的Han®-Quintax模块,并可传输24个控制信号。使用Han® DDD模块,控制信号的数量可增加到34个。

风力涡轮机3该耦合器作为一套完整的解决方案提供,包括所需长度的电缆。两个部件分别进行组装和测试。A 部件安装在风力涡轮机上。B 部件最初连接到滑环上。即插即用技术的优势在现场即可迅速显现。.

这两个部分只需在调试阶段连接起来即可,无需现场安装或组装,从而节省时间(图 3)。

同样的原理也适用于维护。维修技术人员只需松开四个螺栓,拆下旧的滑环,然后安装新的滑环即可。之后,风力发电系统即可重新并网,最大限度地减少停机时间。旧的滑环可以在车间或工厂进行翻新。
在概念设计阶段会进行仿真以优化设计。可以创建虚拟原型来设计能够承受高电流、抗振动并提供良好稳定性的组件。有限元分析用于优化和验证耦合器设计。

风力涡轮机4为了模拟不同的负载情况,在滑动环的末端放置了一个150公斤的重物。整个解决方案的设计旨在承受调试和维护活动期间产生的负载。模拟值在经HARTING认证的实验室中,通过对首批产品样品进行机械负载测试来评估。结果表明,实际值远优于
理论模型的预测值。



第二部分:可充电电池备用箱(锂电池最坏情况)
为风力涡轮机倾斜系统供电的储能单元仍有改进空间。备用电源确保在暴风雨或其他灾难性事件发生断电时,转子叶片能够重新定位。在这种紧急情况下,涡轮机必须立即停止运转,转子叶片必须在几秒钟内转向背风方向。这项功能至关重要,因为倾斜系统故障可能导致风力涡轮机完全失效。
在紧急情况下,倾斜系统的每个轴都会移动到中立位置。一台风力涡轮机通常配备三个电池备用单元,其模块化设计便于更换。

传统的储能解决方案,例如铅酸电池,难以实现紧凑的设计和免维护的使用寿命。新型备用电池组采用锂离子电池,这种电池几乎不受风力涡轮机旋转和振动的影响。
坚固的静电涂层金属外壳可有效抵御机械和热应力,并防止与危险部件接触。HARTING 的连接器技术将总内阻降低至 RI < 24 mΩ。

备用电池在标称电压 86.4 V 下提供 180 A 的电流。该设计也支持其他标称电压和电流。24 个锂离子电池串联连接。该系统配备电池管理系统 (BMS),随时准备提供备用电源。低接触电阻的大电流开关确保倾斜系统在运行过程中实现可控的功率切换。CAN
总线(9 针,D 型接口)负责与中央控制单元通信。此外,还提供用于监控和配置的其他接口。可通过 RS232 端口(9 针,D 型接口)访问 BMS 状态。HyperTerminal 功能提供每个电池的状态信息。Han®
3A 接口提供对电池充电状态的冗余监控。24 V 控制电压通过第二个 Han® 3A 连接器提供。
在工程设计阶段,我们特别关注了振动和冲击对接触电阻的影响,并在经 HARTING 认证的实验室进行了测试。目标是设计出在极端条件下也能发挥最佳性能的触点和电缆横截面。
设计阶段采用了以下标准:

- 振动:DIN EN 60 068 2-6。
- 冲击:DIN 60 068-2-27。
- 冲击:DIN EN 60 068 -2-29。
- 延长使用寿命:DIN EN 61 373。

 

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作者们

- Jürgen Michaelis,哈廷科技集团系统集成关键客户经理


- Heinrich Schmettkamp
项目经理 VAB,德国
HARTING 技术集团

- Udo Schoss,
VAB德国项目经理,
HARTING技术集团总监