一种滑环排碳系统一体化测试装置及测试方法与流程

本申请涉及风力发电，特别涉及一种滑环排碳系统一体化测试装置及测试方法。

背景技术：

1、双馈风力发电机是大中型风电场主流的变速恒频风电核心机型，其定子绕组直接接入工频电网，转子绕组通过背靠背双向变流器与电网相连，可通过调节转子励磁电流的频率、幅值与相位，在风速波动、转子转速变化的工况下仍保证定子输出频率与电网严格同步，实现宽风速范围的最大功率追踪，提升风能利用效率；因变流器仅处理转差功率，容量通常为机组额定功率的 20%~30%，大幅降低了设备成本与运行损耗，同时具备无功调节与低电压穿越能力，因此适配陆地及近海风电场景。

2、双馈风力发电机组依赖碳刷将转子旋转工况下的三相电流导出至外部电缆，是机组电能传输的关键核心部件。机组运行过程中，碳刷与滑环摩擦必然产生碳粉，若碳粉未能及时排出将直接造成滑环碳刷碳粉堆积、温升超限，进而影响机组发电运行效率。相较于陆上机组，海上风电工况更为严苛，若沿用陆上直排式排碳方案，易导致外部高盐雾空气进入机舱，引发滑环系统及舱内零部件盐雾腐蚀。因此，滑环碳刷性能及其排碳系统的可靠性，是保障海上双馈风电机组安全稳定运行的关键。

3、但是，现有技术中尚未有能够同步测试滑环综合性能、验证排碳方案适配性与可靠性的一体化测试方法。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种滑环排碳系统一体化测试装置及测试方法，解决现有技术中无法同步测试滑环综合性能、验证排碳方案适配性与可靠性的问题。

2、为实现上述目的，本申请提供一种滑环排碳系统一体化测试装置，包括：滑环系统测试模块和排碳系统测试模块；

3、所述滑环系统测试模块包括盐雾试验箱、驱动电机、内滑环单元、外滑环单元、支撑传动单元和控制单元，所述盐雾试验箱与所述支撑传动单元间隔设置，所述内滑环单元和所述外滑环单元分别安装于所述支撑传动单元的两侧，且所述内滑环单元伸入所述盐雾试验箱内，所述驱动电机安装于所述支撑传动单元，所述控制单元分别于所述盐雾试验箱、所述驱动电机、所述内滑环单元和外滑环单元电性连接，所述盐雾试验箱用于提供测试环境，所述驱动电机通过所述支撑传动单元驱动所述内滑环单元和所述外滑环单元旋转，所述控制单元用于调试参数以及采集数据；

4、排碳系统测试模块，所述排碳系统测试模块包括新风单元和盐雾发生器，所述新风单元与所述盐雾发生器设于所述支撑传动单元的旁侧，所述新风单元用于过滤性能测试，所述盐雾发生器用于模拟环境。

5、在一些实施例中，所述内滑环单元包括滑环、刷架、碳刷、滑环室和冷却风扇，所述滑环室内设有热成像仪、腔内温湿度传感器、碳刷pt100温度传感器和碳刷电流罗氏线圈，所述外滑环单元与所述内滑环单元结构相同。

6、在一些实施例中，所述盐雾试验箱包括第一箱体、盐雾加热板、盐雾喷雾盒、风道、加热丝和蒸发器，所述盐雾试验箱外设有循环风机，所述第一箱体的侧壁设有出风口和回风口，所述循环风机通过所述风道与所述出风口和所述回风口连通，所述盐雾加热板、所述盐雾喷雾盒、所述加热丝和所述蒸发器均设于所述第一箱体的侧壁。

7、在一些实施例中，所述盐雾发生器包括第二箱体、循环电机、湿度锅炉、盐雾饱和器、盐雾喷雾调节阀和盐水箱，所述盐水箱用于存储配置好的盐溶液，所述盐雾饱和器与所述湿度锅炉配合产出设定温湿度的盐雾气雾，所述盐雾喷雾调节阀用于调节喷雾输出量，所述循环电机用于驱动气雾稳定输出。

8、在一些实施例中，还设有转接法兰，所述转接法兰的一端设置有插接管段，所述插接管段能够插入所述内滑环单元或所述外滑环单元的出风口，所述转接法兰的另一端为标准对接接口。

9、在一些实施例中，碳粉全收集装置能够安装于所述转接法兰的标准对接接口，所述碳粉全收集装置的外侧包裹有白色布袋。

10、在一些实施例中，所述转接法兰还能够通过通风软管与所述新风单元的出风口连接。

11、在一些实施例中，所述新风单元内置有过滤装置，所述过滤装置可拆卸设置于所述新风单元内部。

12、一种碳粉全收集测试方法，应用于上述任意一项所述的滑环排碳系统一体化测试装置，包括以下步骤：

13、在内滑环单元与外滑环单元的出风口分别安装转接法兰，将转接法兰的插接管段插入内滑环单元与外滑环单元的出风口后用抱箍箍紧固定转接法兰；

14、将待测碳粉全收集装置固定安装于转接法兰的对接端，在碳粉全收集装置的外侧包覆白色布袋；

15、启动驱动电机带动内、外滑环单元按设定转速运行，开展滑环常规性能测试与碳粉收集性能测试；

16、结合滑环监测数据与白色布袋表面的碳粉色差，评估碳粉全收集装置的过滤效率、容尘量、风阻特性及与滑环系统的适配性。

17、一种新风排碳一体化测试方法，应用于上述任意一项所述的滑环排碳系统一体化测试装置，包括以下步骤：

18、将新风单元的出风口与外滑环单元的进风口连通，将盐雾发生器的出气端接入新风单元的进风口；

19、启动驱动电机带动内、外滑环单元按设定转速运行，开启盐雾发生器输出设定浓度的盐雾气雾，开展滑环常规性能测试与新风系统性能测试；

20、结合滑环监测数据与滑环室内的环境参数，评估新风单元的风量特性、盐雾过滤效率、阻水性能及对滑环运行状态的影响。

21、相对于上述背景技术，本申请实施例所提供的滑环排碳系统一体化测试装置，包括滑环系统测试模块和排碳系统测试模块，滑环系统测试模块包括盐雾试验箱、驱动电机、内滑环单元、外滑环单元、支撑传动单元和控制单元，盐雾试验箱用于提供测试环境，驱动电机通过支撑传动单元驱动内滑环单元和外滑环单元旋转，控制单元用于调试参数以及采集数据，排碳系统测试模块包括新风单元和盐雾发生器，新风单元用于过滤性能测试，盐雾发生器用于模拟环境。

22、盐雾试验箱作为测试的环境腔体，用于模拟不同温湿度、不同盐雾浓度的测试环境，可复现海上高湿高盐的腐蚀工况。驱动电机作为动力源，通过支撑传动单元同步驱动内滑环单元与外滑环单元内置的滑环旋转，模拟双馈发电机转子的实际运行转速。控制单元集成参数设置、运行控制与数据采集功能，可调试转速、环境参数等测试条件，并实时采集各传感器的监测数据。新风单元用于开展新风排碳方案的过滤性能测试，验证其盐雾过滤、水汽阻隔能力。盐雾发生器用于输出可控浓度的盐雾气雾，模拟海上外部进气环境，为新风系统性能测试提供标准化的腐蚀气源。本申请的滑环排碳系统一体化测试装置将排碳系统测试能力集成到现有的滑环测试平台中，无需分别搭建滑环测试台与排碳测试台，既可独立开展滑环磨耗、温升、均流等常规性能测试，也可验证排碳系统与滑环系统的适配性、排碳效果及环境耐受能力，大幅降低测试成本。

1.一种滑环排碳系统一体化测试装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的滑环排碳系统一体化测试装置，其特征在于，所述内滑环单元(3)包括滑环、刷架、碳刷、滑环室和冷却风扇，所述滑环室内设有热成像仪、腔内温湿度传感器、碳刷pt100温度传感器和碳刷电流罗氏线圈，所述外滑环单元(4)与所述内滑环单元(3)结构相同。

3.根据权利要求2所述的滑环排碳系统一体化测试装置，其特征在于，所述盐雾试验箱(1)包括第一箱体、盐雾加热板、盐雾喷雾盒、风道、加热丝和蒸发器，所述盐雾试验箱(1)外设有循环风机，所述第一箱体的侧壁设有出风口和回风口，所述循环风机通过所述风道与所述出风口和所述回风口连通，所述盐雾加热板、所述盐雾喷雾盒、所述加热丝和所述蒸发器均设于所述第一箱体的侧壁。

4.根据权利要求3所述的滑环排碳系统一体化测试装置，其特征在于，所述盐雾发生器(10)包括第二箱体、循环电机、湿度锅炉、盐雾饱和器、盐雾喷雾调节阀和盐水箱，所述盐水箱用于存储配置好的盐溶液，所述盐雾饱和器与所述湿度锅炉配合产出设定温湿度的盐雾气雾，所述盐雾喷雾调节阀用于调节喷雾输出量，所述循环电机用于驱动气雾稳定输出。

5.根据权利要求4所述的滑环排碳系统一体化测试装置，其特征在于，还设有转接法兰，所述转接法兰的一端设置有插接管段，所述插接管段能够插入所述内滑环单元(3)或所述外滑环单元(4)的出风口，所述转接法兰的另一端为标准对接接口。

6.根据权利要求5所述的滑环排碳系统一体化测试装置，其特征在于，碳粉全收集装置(7)能够安装于所述转接法兰的标准对接接口，所述碳粉全收集装置(7)的外侧包裹有白色布袋。

7.根据权利要求5所述的滑环排碳系统一体化测试装置，其特征在于，所述转接法兰还能够通过通风软管(8)与所述新风单元(9)的出风口连接。

8.根据权利要求1所述的滑环排碳系统一体化测试装置，其特征在于，所述新风单元(9)内置有过滤装置，所述过滤装置可拆卸设置于所述新风单元(9)内部。

9.一种碳粉全收集测试方法，应用于权利要求1-8中任意一项所述的滑环排碳系统一体化测试装置，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种新风排碳一体化测试方法，应用于权利要求1-8中任意一项所述的滑环排碳系统一体化测试装置，其特征在于，包括以下步骤：