Brake Sistemleri

Genel

Yüksek rüzgar hızlarında, bileşenleri korumak için, wind turbine generator system’e (WTGS) güç girişi sınırlı hale getirilmelidir. Güç girişini sınırlamak için üç farklı primary braking method bulunmaktadır.

·       Stall control

·       Aktif stall control

·       Pitch control

Bir WTGS’nin brake sistemi her zaman bir primary ve secondary sistemden oluşur. Secondary brake, güç kesintisi ya da rotor hızının 1 rpm’in altında olması durumunda manual stop ile, güvenlik switch-off’u esnasında uygulanır.

Safety Chain / Güvenlik Zinciri

Güvenlik zinciri BFS bilgisayarının üstü konumundadır ve “hard-wired” sequence control system’den bağımsızdır. Güvenlik ile ilgili sensor’ler den oluşan kapalı bir loop’tur. Eğer sensor bağlantılarından biri açılr ise, cihaz en güçlü braking method kullanılarak kapatılır.

Sensörler aşağıda belirtilen durumları görüntüler ve tepki verir:

Rotor overspeed =  nominal speed’in (sensor + switching unit) 1.25 katı

Generator shaft’ın overspeed’i = Nominal speed’in (centrifugal switch) 1.23 katı

Vibration (Titreşim) (Ağırlık ile birlikte olan spring-lever switch)

Control cabinet’deki Emergency Stop buttonları ( muhtemelen tower base’deki frequency converter cabinet’te) nacelle’de top box içinde, ve hub içersinde control cabinet içerisinde.

Sinyal kontağı için rotor kiliti ve pitch drive arızası (PLC’den “1’den 3’e rotor blade’lerinin braking period’u çok uzun”)

Bu durumların herhangi biri güvenlik zincirinin kesilmesine neden olur. Güvenlik zincirindeki bir kesinti her iki brake system’i ( blade feathering ve disk brake) de aktif hale getirir. BFS bilgisayarı kapandığında, tüm output’lar otomatik olarak reset’lenir ve bu da güvenlik zincirinde bir kesintiye neden olur.

Bir hata durunda, güvenlik sistemi WTGS’yi disk brake’i uygulamaya geçirmeden de güvenli bir duruma getirebilmektedir. Pitch drive’lerin üç bağımsız blade’i yedek (ikincil) güvenlik sistemi olarak tasarlanmıştır.

Pitch blade drive’lardan yanlızca iki tanesinin çalışması durumunda bile, rotor hızını tehlikeli bir durum teşkil etmeyecek idle (rölanti) hız seviyesinde blirlenen maksimum pitch değişim oranını kullanarak ve müsade edilen maksimum rotor hızını aşmadan tutabilir. Bir shutdown sonrasına, WTGS her zaman standstill (durma) durumuna geçer.

Bu çalışma modunda, yawing mechanism ya da single pitch drive arızalansa bile, cihaz en azından yıllık sert rüzgarlara (annual gust) denk gelebilecek rüzgar hızlarına karşı koyabilir.

Tüm rotor blade’leri feathered durumuna geldiğinde, disk brake sebest bırakılır/gevşetilir (released) ve böylece rotor idle (rölanti) duruma gelir.

Brake Testing  

Her braking işleminde, pitch drive’lar ve disk brake otomatik olarak doğru işlem için control edilir. Bununla birlikte, brake’ler belirlenen zaman aralıklarında çalışılığının kontrol edilmesi açısından otomatik olarak aktif duruma getirilir (eğer bu zaman dilimi içerisinde herhangi bir şekilde çalıştırılmamış ise). Test etme zaman aralıkları (testing intervals) BFS bilgisayarında saklanır ve plant operator tarafından değiştirilemez. 

Pitch drive’lar her 168 saatte (partial load-kısmi yük/sarj), battery buffer her 700 saatte, disk brake her 1400 saatte test edilir. Buradaki load yük ya da sarj anlamında olabilir.

Pitch drive’lar, rotor blade’lerinin pitch açısının değişmediği, partial load işlemi sırasında test edilir. Bunun için, WTGS kısa bir süreliğine Braking procedure 1 ile (Braking procedure’e bakınız, sayfa 9) idle (rölanti) durumuna getirilir, ve sonra hemen grid’e (şebekeye) tekrar bağlanır.

Cihaz durmakta iken, pitch drive’lar battery buffer sayesinde kontrol edilir.

Bu sayede, akümülatörler drive motorlarına güvenlik zincirinin kesintiye uğramış olması durumu gibi bağlanmıştır. Test esnasında, pitch değişiminin hızı ve feathered position’ a ulaşmak için gereken zaman control edilir.

Brake test esnasında, verilen rüzgar hızı için gereken gerçek fren zamanı belirlenen fren zamanı ile kıyaslanır.

Eğer izin verilen maksimum frenleme zamanı aşılır ise, “secondary braking time too long-secondary braking zamanı izin verilenden fazla uzun” durum mesajı oluşur.

Bu durum güvenlik zincirini kesintiye uğratır.

Ayrıca, normal operational braking esnasında (pitch drive’lar), break activation ve generator’un motor olarak çalışmaya başlaması arasındaki zaman görüntülenir. Eğer belirlenen zaman limiti aşılır ise, Brake failure hatası oluşur ve bu da güvenlik zincirini kesintiye uğratır(interrupt).

WTGS rated power (sınanmış güç)’te çalışır iken, pitch drive sürekli olarak aktif durumdadır (power control). Bu yol ile, muhtemel düzensizlikler ( örneğin üç sistemin unsynchronized biçimde çalışması) derhal belirlenir ve güvenlik zinciri kesintiye uğrar.

Braking Procedure’leri

Braking Procedure’lerin İncelemesi

Bir arıza olması durumunda, cihazı durma konumuna getirmek için aşağıdaki belirtilen braking procedure’leri kullanılır.

*Rotor brake (Pasif)

Rotor blade’leri feathered durumunda iken ve generator hızı P2.10’un altında iken (bu durumda parking brake olarak kullanılır), brake, braking procedure 2-5 ile uygulanır. Derhal brake procedure’leri 6a + 6b ile uygulanır (pitch ayarının braking hareketi için destek).

30 m/s ve üzeri fırtına durumlarında, eğer açık güvenlik zinciri tarafından engellenmez ise, hataya rağmen brake serbest bırakılır (released). Bu sebepten dolayı: bakım işemi sırasında dikkatli olunuz, örneğin hub içerisinde rotor kilitini kullanmayınız.

Braking yumuşak olabilir (braking pressure’ın yarısı uygulanır), ya da sert (full breaking pressure). Brake procedure’leri 6a + 6b ile, bu rotor hızının bir fonksiyonu olarak meydana gelir. 

P2.11 aşağısı rotor hızı: hard braking (DO11.8).

P2.11 üzeri rotor hızı: soft braking (DO11.9).

Braking procedure’leri 2-5 ile, ilk once fren yumuşak, 2 dakika sonra serttir.

Brake sadece aşağıdaki durumlarda uygulanır:

·       v, 2 m/s’nin altında ( sampling/örnekleme zamanı 5 dakika) ve v, en az iki saatte bir 0,1 m/s üzerinde (V1x031 üzerinde değil) olursa,

·       ana şebeke (mains) arızası,

·       gearbox arızası (pressure, oil level)

·       manul stop/remote stop

·       açık güvenlik zinciri, ya da blade’ler feathered pozisyonda değil ise

ve şu sebepten dolayı kapalı kalır:

·       v, 4 m/s üzerinde (sampling/örnekleme zamanı 5 dk.) veya iki saatliğine v, 0.1 m/s’ eşit ya da altında ise (anemometer arızalı ya da çok uzun süreyle rüzgarın dinmesi)

Brake V1x031 üzerindeyken rüzgardan bağımsız olarak uygulanır:

·       ana şebeke kesintisi yok,

·       gearbox arızası, manual ve remote stop yok.

·       Kapalı güvenlik zinciri, blade’ler feathered position’dadır.

Durma pozisyonunda, top box’daki pushbutton ile brake release edilebilir (kullanılabilir) (DI11.13). Örneğin, hub’a access için rotorun doğru pozisyona getirilmesi gerektiği durumlarda, gereklidir. Pushbutton released edildiğinde/kullanıldığında, brake uygulamaya geçer.

Secondary Brake

Secondary brake, iki işlevi olan bir hydraulic disk brake’idir. Öncelikli olarak, braking procedure’i hızlandırır, ikinci olarak da, kapanma sonrası WTGS’in tam olarak durma pozisyonuna geldiğini garanti eder. Bundan dolayı, yüksek pitch adjustment rate(ayar oranı) ile kapanma durumunda, her zaman pitch drive ile beraber uygulanır.

Brake disc, gearbox ve generator arasındaki gearbox’ın yüksek-hız output shaft’ına eklenmiştir. Brake disk rim (kenar) üzerindeki dişler, yüksek-hız shaftını mekanik olarak kilitlemek için kullanılır. Krank kolunu çevirerek, slider (kaydırıcı) diş boşluğuna doğru hareket ettirilebilir, ve böylece rotor kilitlenir.

Secondary brake’ler pasif ve aktif brake’ler olarak sınıflandırılır.

Pasif Secondary Brake’ler  

Depressurized (basıncı alınmış) durumda, hidrolik disk brake uygulanır. WTGS başlatıldıktan hemen sonra, hidrolik ünite, brake’i release eden bir basınç üretir. Brake linings (fren balataları), brake caliper’daki yaylara karşı olarak, brake disk’ten uzağa baskı yer. Bu, normal çalışma esnasında açık duran, brake caliper’i açar.

Sistem failsafe mode’da çalışır (arızalara karşı otomatik olarak devreye giren ve güvenliği sağlayan mekanizma), örneğin, bir ana şebeke arızası durumunda, hidrolik devrenin solenoid valve’ları enerjisiz hale getirilir, Brake open’ı yutan hidrolik basıncı sıfıra düşer, ve brake caliper’daki yaylar fren balatalarını disklere doğru bastırır.

Fren’in güç olmaksızın serbest bırakılması

Elektrik gücü olmaksızın brake ayarını (hava boşluğu) control ya da düzeltmek için (örneğin eğer hidrolik ünitenin elektrik motoru(4) arızalı ise), manual bir pompa gerekmektedir. (Bu servis takım çantasının bir parçası değildir, alet-edevat dükkanından temin edilmelidir.)

Brake’in iki basınç kaplin’i bulunmaktadır (Pos. 22). Adaptörü, manual pompayı, hidrolik üniteye giden basınç kaplinine bağlamak için kullanınız. İkinci kaplin (mini ölçüm kaplini) özellikle sistemde hava dolaşımını sağlamada kullanılır. Brake ayarı, hava boşluğu ayarı yapılmada kullanılan basamaklar kullanılarak yapılır. Brake şu an, manual pompa yardımıyla release edilebilir. Pompa ayrıca, basıncı gidermede de kullanılır.

Active secondary brake   

 Active brake’ler, onlara hidrolik basınç uygulanarak çalıştırılır. Clamping force (kenetlenme kuvveti), piston ve brake pad’lerine brake disk’e doğru basınç uygulayan, hidrolik basınç ile oluşturulur. Reaktif kuvvet yoke(bağ)’a doğru iletilir. Sonuçta ortaya çıkan braking kuvveti, mounting plate sayesinde mounting structure’ a yönlendirilir.

Braking etkisi, uygulanan basınç ile doğru orantılıdır.

Active brake BSAK’nin işlevi

BSAK 3000 aktif operasyonludur ve çalışması başka makineleri gerektirmemektedir.

Hareketli (kayan) bir caliper’a bağlıdır.

Clamping (kenetlenme) kuvveti: maks. 130000 N

Kendiliğinden hizalanan/sıraya konan BSAK sistemin ayarı 

1)  Brake’in release edildiğinden/gevşetildiğinden emin olunuz, örneğin, hiçbir hidrolik basıncın uygulanmaması. ACİL START

2)  Emniyet somununu (locknut) açınız.

3)  Pasif taraftaki air gap (hava boşluğunu) (brake pad ve brake disk arasındaki mesafe)  1 mm’ye ayarlamak için ayar vidasını kullanınız.

4)  Emniyet somununu sıkıştırınız.

Cihazın çalışması esnasında, her zaman brake pad’lerin dragging’ini (sürüklenmesini) kontrol ediniz.

Hidrolik Ünite – Bileşenlerin Tanımı

NO solenoid valve

Genel

2/2 seat valve, akışkanlar/sıvılar için yol açıp kapar ve hidrolik sistemler için bir directional valve’tır. Bu valve, doğrudan hareket eden (diğer parçalara gerek duymaksızın), bevel seated (konik yatak)  valve’dır, ve yağa daldırılmış pressure-tight (sıkı basınçlı) solenoid (elektromıknatıs) ile çalıştırılır.

İşlevi  

Solenoid’e voltaj uygulanmaz ise, valve pistonu, açılma yayıyla geri pozisyonda tutulur. Böylece valve açılır, yağ serbestçe port 1’den port 2’ye, ve ayrıca port 2’den port 1’e ters istikamette akar. Solenoid’e voltage uygulandığı anda plunger (plançer/dalıcı piston) valve’ı kapar. Bundan dolayı, açılma yayının kuvvetinden üstün gelir, ve actuator sayesinde valve pistonunu valve seat üzerine bastırır. Port 1 pistonun arka tarafına bir basınç eşitleyici kanal ile bağlıdır. Bu yolla, valve piston üzerinde işeyen hidrolik kuvveti telafi edilmektedir. Port 1 ve 2 arasındaki akım yolu her iki yönde de kapanmış durumdadır.

Not:

Eğer valve, hidrolik blok üzerine monte edilmiş ise, belirlenen sıkıştırma torku (25 +5 Nm) gözlemlenmelidir.

Elektriksel commissioning (devreye almadan) önce, solenoidlerin voltajının, bağlanmış olan çalışma voltajına uyumlu olup olmadığını kontrol ediniz. Valve tipi mutlaka çalıştırma voltajına karşılık gelmelidir. AC supply kullanılmakta ise, bir bridge rectifier gereklidir. Electromagnetic coil’ın (bobinin) DIN 43 650’ye bir konnektörü olmalıdır. Monte vidasını gevşettikten sonra, coils (bobinler) çıkarma ve değiştirme için 360 derece döndürülebilir.

NC solenoid valve

Genel

2/2 seat valve, akışkanlar/sıvılar için yol açıp kapar ve hidrolik sistemler için bir directional valve’tır. Bu valve, doğrudan hareket eden (diğer parçalara gerek duymaksızın), bevel(pah) seated valve’dır, ve yağa daldırılmış pressure-tight (sıkı basınçlı) solenoid (elektromıknatıs) ile çalıştırılır.

İşlevi

Solenoid’e voltage uygulanmaz ise, valve pistonu, valve seat üzerine kapatma yayı ile bastırılır. Port 1 pistonun arka trafına bir basınç eşitleyici kanal ile bağlıdır. Bu yolla, valve piston üzerinde işeyen hidrolik kuvvet itelafi edilmektedir. Port 1 ve 2 arasındaki akım yolu her iki yönde de kapanmış durumdadır.

Solenoid’e voltage uygulandığı anda plunger (plançer/dalıcı piston) valve’ı açar. Bundan dolayı, kapanma yayının kuvvetinden üstün gelir, ve actuator sayesinde valve pistonunu valve seat’ten uzağa çeker. Valve’ın port 2 ve 1 arasındaki akım yolu her iki yönde de kapanmış durumdadır.

Note:

Eğer valve, hidrolik blok üzerine monte edilmiş ise, belirlenen sıkıştırma torku (25 +5 Nm) gözlemlenmelidir.

Elektriksel commissioning (devreye almadan) önce, solenoidlerin voltajının, bağlanmış olan çalışma voltajına uyumlu olup olmadığını kontrol ediniz. Valve tipi mutlaka çalıştırma voltajına karşılık gelmelidir. AC supply kullanılmakta ise, bir bridge rectifier gereklidir. Electromagnetic coil’ın (bobinin) DIN 43 650’ye bir konnektörü olmalıdır. Monte vidasını gevşettikten sonra, coils (bobinler) çıkarma ve değiştirme için 360 derece döndürülebilir.

Pressure relief valve/Basınç emniyet supabı

Genel

Basınç emniyet supabı, hidrolik sistemlerde basınç kontrolü için kullanılmaktadır; eğer uygulanan basınç, önceden ayarlanan yay kuvvetinden fazla ise, oil reservoir’e olan portu açar.

Basınç tarafındaki damping mekanizması, bütün load range’inde güvenli bir çalışırlığı sağlar ve gürültü oluşumunu (noise generation) minimuma indirir.

İşlevi

Basınç emniyet supabı doğrudan çalıştırılır. Hidrolik sistemler için, bir spring-loaded bevel-seated valve (konik yatak)’dır.

Valve’ın ana bileşenleri, entegre supab yuvalı supab gövdesi, sertleştirilmiş ve parlatılmış supab fişi ve yay kuvvetini ayarlamak için mekanizma’dır. Yay kuvvetini supab fişi üzerine aktarmaktadır, ve böylece supab yuvasına basınç olmaktadır. Supab fişinin diğer tarafı, port 1 ile, hidrolik sistem basıncına mağruz kalmaktadır. Eğer hidrolik basıncın kuvveti, önceden ayarlı yayın kuvvetinin aşağısında kalırsa, valve kapalı kalır. Fakat, hidrolik basınç, önceden ayarlı yay basıncını aştığı andan itibaren, supab fişi, supab yuvasından kurtulur ve yağ port 1’den reservoir port 2’ye akar. Bu şekilde, port 1’deki sistem basıncı sınırlanır.

Güvenilir çalışırlıktan emin olmak için, valve plug’ın her hareketi ile yapı bir opening’e doğru yönlendiren damping pistonu’na valve plug monte edilmiştir. Bu şekilde, her seferinde, yönelme hareketine mukavemet gösteren bir damping force oluşturulmaktadır.

Not:   

Eğer valve hidrolik blok üzerine monte edilmiş ise, belirlenen sıkıştırma torku (25 + 5 Nm) gözlemlenmelidir.

Yanlış bağlantı ya da çalışma basıncı üzerinde yanlış basınç ayarı olması durumunda, valve güvenlik aygıtı olarak vazife görmemektedir.

Pressure switch

Genel

Hidroelektrik basınç switch’i bir piston ile çalışmaktadır.

İşlevi 

Pressure switch’in ana bileşenleri, housing (kutu, karter), pistonlu kart sokma(cartridge insert), compression spring, adjusting element, microswitch’dir. Görüntülenecek olan basınç piston üzerinde gerçekleşmektedir. Piston, spring plate ve ayarlanabilen spring force üzerine baskı uygulamaktadır.

Spring plate, piston hareketini microswitch üzerine aktarmaktadır. Bağlantıya bağlı olarak, elektrik kontağı açık ya da kapalı olabilir. Bir mechanical end stop, aşırı yüksek basınç oluşma durumuna karşı, microswitch’in hasar görmesini engeller.

Not:

Pressure switch’i hidrolik blok ve housing üzerine monte derken, belirlenen sıkıştırma torku (50 Nm) olarak gözlemlenmelidir.!

Hydraulic Accumulator

Genel

Hiçbir koşulda sert lehimleme, kaynak ve mekanik işlem hydraulic accumulator’ün housing’i üzerinde yapılmamalıdır. Hydraulic line bağlandıktan sonra, tamamiyle havlandırılmalıdır. Sistemde, hydraulic accumulator’leri üzerinde (tamir, basınç göstergelerinin takılması vb. ) harhangi bir işlem, ancak sistemin tamamiyle depressurize edilip, hidrolik sıvının kurutulmasından(çekilmesinden) sonra yapılabilir.

İşlevi

Sıvılar pratikte sıkıştırılamaz olduklarından, basınç enerjisi depolayamazlar. Hydropneumatic pressure accumulatorleri sayesinde, gazın sıkıştırılabilirliği, sıvı basıncı depolamada kullanılır. Bu prensip, nitrojenin sıkıştırma aracı olarak kullanıldığı, bladder ile donatılmış pressure accumulator’lerde kullanılır.

Bladder ile çalıştırılan pressure accumulator’leri, sıvı bölmesi ve gaz ile dolu bölmeden oluşmaktadır ve bu ikisi birbirinden diyafram vazifesi gören bir rubber bladder ile ayrılmaktadır.

Sıvı bölmesi hydraulic devreye bağlıdır, böylece hidrolik basınç arttığında, accumulator sıvıyı bölmeye çekmektedir, bu da sonrasında gazı sıkıştırmaktadır. Eğer basınç düşerse, sıkıştırılan gaz genişler, sıvıyı accumulatorden dışarıya ve yeniden hidrolik devreye doğru zorlar.

Bladder’ın altındana bir pre-vulcanized valve plug yerleştirilmiştir, bu sayede ydraulic accumulator tamamen boş olduğunda hidrolik port bloklanır ve böylece bladder’in hasar görmesi engellenir.

BSAK –brake için Hydraulic Ünite

İnşaası

İşlevi

Hydraulic unit, selenoid valve’ları (20), (21), (22) ve (23) tarafından kontrol edilmektedir. Pump motor (4)’e supply voltage, pressure switch(40) tarafından kontrol edilmektedir.

Brake activated(Brake aktif hale getirildiğinde)

Brake üzerine ani basınç

Voltage, pump motor (4) ve solenoid valve (21) üzerine uygulanmaktadır. Valve (21) switch’leri ve pressure brake üerine uygulanmaktadır. Basınç muhafaza edilmektedir.

Brake ‘e delayed pressure (geçikmiş basınç)

Voltage, pump motor (4) ve solenoid valve (21) üzerine uygulanmaktadır. Valve (20) switch’leri ve pressure brake üzerine uygulanmaktadır. Basınç muhafaza edilmektedir.

Eğer basınç, pressure switch (40)’da ayarlanan değerin altına düşer ise, pump, system pressure eski yerine gelene kadar kullanılır.

Braking işlemi esnasında kesin bir brakig pressure’ı garantilemek için (50 Hz-Version = 50 bar; 60 Hz-Version = 62 bar), hysteresis peak’leri, solenoid valve (22) üzerindeki, pressure regulating valve tarafından dengelenir.

Brake release edildiğinde:

Voltage solenoid valve (23)’e uygulanır, fakat pump motor (4)’e uygulanmaz. Brake’den, reservoir tank’a hydraulic yağ akar. Brake released durumdadır.

Manual pump: