风电场运行规程风机

wordC.YX.03-2012华能偏关风力发电企业标准风电场运行规程试行2012年4月15日修订 2012年5月1日实施华能偏关风力发电发布77 / 79日期：初审：编写：晋第一篇 风力发电机介绍1 MY风力发电机组是3叶片、上风向、水平轴、变桨变速恒频风力发电机组，额定功率为1500kW。2 风轮系统通过主轴与齿轮箱连接，齿轮箱高速轴通过高速轴联轴器与发电机连接。3 齿轮箱通过两个弹性支撑安装于机座上，由于弹性支座的变形使得高速轴绕主轴中心线转动。发电机在额定负载情况下与高速轴同心连接，在额定功率时，发电机轴承几乎不承受任何来自联轴器的径向作用力和力矩。4 主轴通过齿轮箱传送动力到发电机。发电机是双馈异步滑环电机，发电机定子直接与电网连接，转子功率通过变频器输入到电网。5 风力发电机的主制动器为空气动力学制动，通过3个叶片独立变桨实现。第2级是机械制动器，使用液压盘式制动器，通过液压系统提供动力进展操作，作用在齿轮箱的高速轴输出端上。6 偏航系统包括四个偏航驱动总成，偏航驱动总成由风力发电机的控制系统根据安装在机舱顶部的风向仪发来的控制信号进展操作。偏航驱动总成驱动偏航轴承，从而使机舱在阻尼力的作用下进展偏航对风。7 机舱外壳由玻璃钢制成，它可保护机舱部各组件免受雨、雪、灰尘、太阳辐射等的破坏。从塔架通过爬梯可以到达机舱，爬梯上配备有助爬器。8 机舱部包含有一台维护机舱吊机，额定起重重量为250kg。9 明阳风力发电机组，塔架外形为锥形，分成三段。塔架采用特殊的防腐蚀保护工艺，保证风场当地环境生存期的防腐要求。10 风力发电机组的所有功能由控制系统启动并管理，控制系统是在Beckhoff提供的TwinCAT环境下，用PLC语言开发的一个PLC控制系统。控制系统软件是基于机组安全和控制策略设计的。 11 总体技术参数机组总体技术参数风轮设计参数技术参数风轮叶片额定功率kW1500设计等级TC3A+控制方式变桨变速50 年一遇极端风速m/s对风方式上风向风轮锥角叶片数3风轮倾角5旋转方向顺时针风轮直径m切入风速m/s3扫掠面积m25316额定风速m/s额定转速rpm切出风速m/s25转速围rpm运行温度围-30+40叶片重量kg6400/6600生存温度围-40+50风轮重量kg约36500设计寿命年20第二篇 安全操作指南1 操作人员的资格1.1 只有承受过专门培训和技术熟练的人员才能操作和维护明阳MY1.5se 风力发电机组，所有操作和维护人员必须明确地知道自己的责任。1.2 风机操作和维护人员必须了解和熟知风机的安全规程，了解风机现有的安全装置。1.3 所有操作和维护人员必须理解这些规程，并保证遵守这些规程。只有做到这些，才可以保证操作和维护人员的工作安全。1.4 除了遵守本规程所提与的规定之外，还应遵守相关国家安全规程和专业操作规定。2 安全系统 机组控制器机组控制器用来进展风电机组的监控变频器控制系统除外。机组控制器包含控制模块，安全模块和通讯模块等，分别安装在机舱和塔基。模块通过总线系统进展通讯，系统实时监测总线是否正常。机舱和塔基控制柜柜门上安装有控制开关按钮，以便进展机组的操作。机组控制器通过接口连接变频器控制系统。变频器独立运行，在某些场合能自行关机。机组控制器在出现一些部故障时，通过看门狗回路实现断开安全链。为了冗余与故障检测的需要，无故障操作所需要的根本的传感器以与所有与安全相关的信号和传感器，都至少需要两个。机组控制器实时检测信号是否一致、是否正常。假如某一项测量的所有传感器都工作正常，控制系统取所有传感器的平均值。假如检测到有传感器信号不一致，控制器将根据多种程序来确定正确的传感器/信号。假如无法确定正确的传感器信号，将产生一个故障，使机组停机。机组控制器需连接到UPS，在电网故障时，能够保证控制器能至少正常工作1小时。在电气系统中设置有多个部看门狗程序，如把接触器接点接到安全与控制系统，用硬接线实现的接触器互锁回路，以保证在同一时间不能同时动作。2.2 安全链安全链由硬接线的监控链组成，其优先级大于安全系统中的计算机，在安全链中，传感器断路触点以串联方式连接，安全链包含的触点有： 机舱急停按钮 塔基急停按钮 风轮过速开关 轮毂急停按钮 机组控制器的触点 变频器来的辅助触点 电缆缠绕圈数3圈扭缆开关动作 振动传感器触点如果发生了上述各种情况的任何一种，安全链便会断开。当安全回路断开时，闭合的继电器释放。当电网故障后恢复时，可通过手动或脉冲继电器进展复位，不能进展远程复位。安全链断开时，两种制动系统同时工作叶片顺桨和主轴制动。如果控制系统计算机发生故障，那么各种输出都将自动重新设置，从而使得安全链中断。 制动系统 变桨系统变桨系统在每个叶片都有一套独立的电气驱动装置独立的变桨系统。在正常运行、正常停机1、和正常停机2流程，变桨系统通过电网供电。在正常停机3、紧急停机1、紧急停机2流程，变桨系统通过蓄电池供电。变桨系统通过滑环系统与机组的非转动部件连接，完成以下功能：电源供电，总线系统、硬接线信号的传送等等功能。变桨系统有一部的看门狗逻辑，它实时的监测变桨系统与主控制器的信号传输。当信号传送中断时，变桨系统自动转到顺桨状态。每个叶片的变桨角度由两个独立的传感器的测量。每一个叶片都各自通过一个四点接触式变桨轴承安装在轮毂上，轴承圈连接叶片、外圈连接轮毂上。变桨轴承齿圈与变桨驱动的变桨齿轮啮合。变桨驱动包括变桨齿轮箱和变桨电机，变桨电机通过法兰盘与变桨齿轮箱连接。控制变桨的电动机是直流电动机，还有绝对值传感器和电动机制动器，所有这些驱动部件都装在轮毂部。轴箱装有半导体闸流管控制叶片变桨电动机的电流消耗量，除此之外，轴箱还包含一电池组，在断电时向直流电动机供电。变桨控制箱的同步控制器在正常控制操作中控制三个独立变桨驱动电机的同步运转。向轮毂部电气设备供电的动力电缆与与控制系统计算机相连的控制电缆都通过滑环与变速箱的空心主轴连接、布线。 高速轴制动器高速轴制动器使用圆盘形制动器，它有两种功能：一方面它能加快制动过程，另一方面能保证在断电之后使风力发电机全部停止。高速轴制动器的刹车盘安装于齿轮箱的高速输出轴上，刹车盘的直径为670毫米，高速轴制动器直接安装在齿轮箱上，通过液压系统控制制动器夹紧刹车盘制动，液压系统卸压后制动器通过弹簧复位。如果液压系统出现故障，由蓄能器提供动力。2.4 机械锁定装置2.4.1 风轮主轴锁定装置安装在前轴承座上，在对传动链进展任何维护和修理工作之前，风轮锁都要锁定。通过对低速轴上的转子进展机械闭锁，控制系统便不能启动风力发电机。2.4.2 偏航驱动偏航驱动器与机座相连，驱动机舱对准风向。MY1.5se 风力发电机组装有四个偏航驱动器，偏航齿轮箱将偏航电机的力矩传递到偏航轴承的齿上。偏航轴承外圈通过螺栓连接与塔架顶部法兰连接。2.4.3 变桨驱动直流驱动电动机的力矩通过变桨齿轮箱传递到变桨轴承的齿上。变桨电机配有电磁马达制动器。2.5 传感器2.5.1 转速传感器风轮转速是通过一个安装在低速侧和一个安装在高速侧的增量式编码器进展测量。变频器系统中提供了一个附加的转速信号。另外，安装在低速侧的增量式编码器提供了一路信号给超速控制器。机组控制器通过编码器信号的时间序列来判断其转动的方向。2.5.2 桨距角位置传感器每个叶片的桨距角通过两个传感器来测量，这两个传感器为冗余配置。控制系统取所有叶片的所有传感器测量值的平均值整体变桨控制。2.5.3 风速仪在机舱罩的尾部上方的测风桅杆上装有两个风速仪，所有传感器为加热型的。该支架接地，在风速仪旁边装有一避雷针。机组控制器的输入信号有浪涌保护。2.5.4 风向仪在机舱罩的尾部上方的测风桅杆上装有两个风向标，测量围是360。为了防止结冰，风向标为加热型。风向标有雷电保护措施。2.5.5 振动传感器振动传感器安装在齿轮箱弹性支撑附近靠近塔架中心线位置，用来测量风机主轴轴向与与其垂直方向的振动加速度。2.5.6 主轴轴承温度传感器主轴轴承温度是通过在轴承上取两个冗余的测量点来监测。2.5.7 发电机温度传感器发电机温度通过多个温度传感器来监视。每个绕组温度都有两个传感器来测量。一个作为测量，一个作为备用。2.5.8 其他温度传感器 环境温度室外传感器1个 机舱、塔基温度传感器各1个 机舱、塔基控制柜柜温度传感器各1个2.5.9 高速轴制动器磨损传感器刹车卡钳都有一个磨损传感器，刹车回路的液压压力另外测量。2.5.10 偏航位置，电缆扭转测量偏航位置由两个电感接近开关测量，它通过测量偏航齿轮的轮齿来进展计数的。0位置北方是在机组的初始试运转时进展设置。另外，扭缆保护的限位开关在扭缆达到2圈时将触发一个等级2的故障，在扭缆达到圈时触发一个等级3的故障。该保护开关也属于安全链中的一局部，当扭缆达到3圈时将触发等级5的故障。2.5.11 液压系统传感器液压系统中有温度、压力、油位的多个传感器。液压系统故障将触发正常停机。2.5.12 齿轮箱传感器齿轮箱中装有多个传感器来监视油压和油温以与输出轴的轴承温度。另外，在齿轮箱的油过滤部位还装有一个差压开关。温度和压力超限都会触发正常停机。2.6 电网监测机组控制器通过变频器中的电压、电流信号确定其功率，同时实时监测电网所有的数据。控制系统将检测线路上的频率、电压变化、快速重合闸、相位。出现扰动时触发正常停机1。2.7 急停按钮急停按钮是自锁型按钮，复位时需拔出按钮头。在机舱控制柜、轮毂中控箱、塔基控制柜各有一个急停按钮。2.8 人身安全风力发电机组是根据标准的工程技术规定设计和制造的，所以根据规程进展操作对工作人员的安全和健康没有任何危险。各种控制元件都设置到容易够到的地方，且保证操作安全，有明确标志加以保护，防止无意中被启动。所有危险部位和危险驱动部件都有防护设备，这些设备只有在专业人员在进展维修和保养时，才允许被打开或拆卸。必须穿戴和使用安全防护装备，以防止工作中发生事故和对个人身体健康产生危害。在存在一定安全风险的部件上工作之前，必须通过机舱控制柜或塔基控制柜面板上的开关将机组切换到“维护状态。同时，要在开关上应悬挂明显的警告标志，以防止其他人无意的操作。机组切换到“维护状态时，机组无法启动，但允许局部手动控制正常运行时是不允许的。在轮毂中进展维护工作时，不允许变桨系统进展变桨动作，除非在特殊情况下，并且采取了特殊的防措施。每个叶片变桨系统有一个叶片锁紧装置，当检修叶片变桨驱动时必须启用该锁紧装置。在轮毂或在传动链部件上工作时必须启用风轮锁定装置。在系统检修时，在一个时间可以关闭一个偏航驱动。其他的驱动可以承受偏航所需的负载。2.8.1 工作服 服装必须与所从事的工作性质相适应。只有穿着适宜的服装才能防止事故的发生。禁止穿着松散宽大的罩衫，宽松衣袖的外衣和宽大裤腿的裤子。在机器附近工作时，不得穿戴长围巾或穿着有长带子的服装。袖口应当扎紧。2.8.2 安全帽 在风机部工作时可能会使头部受到伤害，例如头部碰到物体上，晃动的物体，坠落物体，倾斜物体或飞溅物体对头部的打击。佩戴安全帽能有效防止以上打击或是减轻某些打击对身体的伤害。当头发长且散发时也会有危险发生，所以在现场必须戴安全帽，长发的女同志必须把头发盘入安全帽。2.8.3 耳塞由于风机在运行过程中会产生噪音，所以防止噪音对人听力的伤害非常重要。如果对噪音不采取防措施，久而久之，人的听力就会局部或全部丧失。由于听力的丧失是永久性的，不能恢复，所以在噪音为 90 分贝或超过 90 分贝时，必须戴耳塞，防止噪音对人身体的伤害。2.8.4 安全靴 脚在风机部工作时可能会受到许多伤害，尤其是脚部会碰撞到物体上，被夹在物体之间，受到落下物体或滚动物体的砸伤，受到挤压或受到现场突出物或锋利物的刺伤。安全靴可以抗击 20 公斤重物的撞击。要保持安全靴的保护功能，必须妥善保管，否如此达不到保护效果。2.8.5 防护手套 手暴露会受到许多伤害，比如机器上油脂的腐蚀或冷热的伤害触摸热的物体，受到冷热流的伤害。在规定使用或建议使用防护手套的场合，应该戴上手套。 2.8.6 护目镜 眼睛是人体最重要的感觉器官之一，也是最敏感的器官，因此，在工作时，当眼睛有可能受到伤害时就需要对其加以特别保护。如果有飞溅物比如用磨光机时会对眼睛或脸部产生伤害时，必须配戴护目镜。2.8.7 安全带 攀爬风机是一种高空作业，具有一定的危险性，如果没有做好安全防护工作，可能造成严重的事故和伤害。在攀爬塔架时要穿戴安全带，严禁不穿戴安全带攀爬塔架！安全带的穿戴必须在一个已经承受过正规训练或是有丰富经验人员的监视和指导下进展。每次使用前，必须进展一次彻底的外观检查，以确保个人防护品的完整性。 必须检查确定：安全带没有开始出现断裂或损坏；“D型环没有出现变形；扣环工作良好；缝合牢靠；金属部件状况良好。 安全带的使用 在塔底时，系上安全带并将安全带系在安全索上；测试一下安全带是否能承受身体重量；必须使皮带结实裹住大腿；身体在安全带上时，通常不应发生疼痛或不适感。如果有疼痛或不适感，应当重新调整安全带。无论何时，都要保证安全带以正确的方法系紧，并保证安全制动器环位于后背的中间位置。 a.先把安全带举起来,这样就可以 b.象穿外衣那样从后面穿上安全带。 确定是否正确安装。 d.和扣腰部安全带的方法一样，将胸 方形环，拉紧。调整带子的长度， 部安全带子拉紧，调整带子的松紧度。 使安全带紧紧地同身体贴在一起。 e.将大腿之间的安全带穿过大腿，把 确的锁 方形扣穿过金属环，扣紧，调整带子 住，同时多余的带子要利用安全带上的 的松紧度。 扣环固定住。同时各个地方的松紧度要 适宜， 不能太松，也不能太紧。 h攀爬塔架 带背部的安全吊环，并锁紧螺母。图 1.1安全带佩戴示意图2.9 灭火器 风力发电机组需配备两组灭火器，一组安置在塔架底部，另一组安置在机舱。2.10 急救箱 在风力发电机组宜设有一个急救箱，可用以对轻度伤害进展治疗。所有用过器材必须立刻更换。2.11 避雷针 每个风轮叶片的叶尖部安装一个避雷针，另外一个避雷针安装在机舱顶部的测风桅杆上，所有避雷针接地。3 安全操作规程 准备工作1在登塔工作前必须手动停机，并把维护开关置于维护状态，将远程控制屏蔽。2维护风力发电机组时应打开塔架与机舱的照明灯具，保证工作现场有足够的照明亮度。3在登塔工作时，要佩戴安全帽，系安全带，并把防坠落安全锁扣安装在钢丝绳上，同时要穿结实防滑的胶底鞋。4安全带必须与防滑块和缓冲绳一起使用，在攀爬梯子时，防滑块必须卡入防滑导轨，防滑块与安全带胸前安全环相扣，严禁不挂防滑块爬塔架以与在机舱外工作时不挂缓冲绳。5把维修的工具、润滑油等放进工具包里，确保工具包无破损。在攀登时把工具包挂在安全带上或背在身上，切记攀登时不可掉下任何物品。3.2 攀爬塔架1每次只允许一名人员攀登塔架。只有当其中一人到达梯子中间平台，并且关闭塔架出入口，或梯上人员下到塔底并离开梯子，另一人才能接近梯子。2攀登塔架时，不要过急，应平稳攀登，假如中途体力不支可以在中间平台休息后再继续攀登，身体不适、情绪激动者不得攀登。3在通过每一层平台后，应将平台盖板盖上，尽量减少工具跌落伤人的可能性。3.3 机舱工作1在风力发电机组机舱工作时，风速低于12m/s 时可以开启天窗盖板盖，但在离开风力发电机组前要将天窗盖板合上，并可靠锁定。在风速超过18m/s，时禁止登塔工作。2在机舱工作时禁止吸烟，工作完毕后要认真清理工作现场，不允许遗留物品。(3假如在机舱外高空作业时需系好安全带，安全带要与刚性物体联接，不允许将安全带系在电缆等物体上，且要两人以上配合工作。(4在机舱工作时，要断开主开关，必须在主开关把手上悬挂警告牌，在检查机组主回路时，应保证与电源有明显断开点。(5机舱工作需要与地面相互配合时，应通过对讲机保证可靠通讯。(6 假如机舱某些工作确需短时开机时，工作人员应远离转动局部并放好工具包，同时应保证急停按钮在维护人员的控制围。(7检查维护液压系统时，应按规定使用护目镜和防护手套。检查液压回路前必须开启泄压手阀，保证回路无压力。(8在使用提升机时，应保证起吊物品的重量在提升机的额定起吊围，吊运物品应绑扎牢靠，风速较高时应使用导向绳牵引。(9在手动偏航时，工作人员要与偏航电动机、偏航减速机保持一定的距离，使用的工具、工作人员身体均要远离旋转和移动部位。(10在风力发电机组风轮上工作时需要将风轮锁定。(11在风力发电机组启动前，应确保机组已处于正常状态，工作人员已经全部离开机舱回到地面。3.4 应急措施(1机组失火：假如风力发电机组发生失火事故时，必须按下紧急停机键，并切断主空开与变压器刀闸，进展力所能与的灭火工作，防止火势蔓延，同时拨打火警。当机组发生危与人员和设备安全的故障时，值班人员应立即拉开该机组线路侧的断路器，并组织工作人员撤离险区。(2飞车事故：假如风力发电机组发生飞车事故时，工作人员需立刻离开风力发电机组，通过远程控制将风力发电机组侧风90 度，叶片顺桨，使风力发电机组风轮转速保持在安全转速围。(3风轮结冰：如果发现风力发电机组风轮结冰，要使风力发电机组立刻停机，待冰融化后再开机，同时不要过于靠近风力发电机组。(4雷击：在雷雨天气时不要停留在风力发电机组或靠近风力发电机组。雷击过后至少一小时才可以接近风力发电机组；在空气潮湿时，风力发电机组叶片受潮而发出杂音，这时不要靠近风力发电机组，以防止感应电触电。第三篇 分系统说明 1、叶片 2、变桨轴承 3、主轴 4、机舱吊 5、齿轮箱 6、高速轴制动器 7、发电机 8、轴流风机 9、机座 10、滑环 11、偏航轴承 12、偏航驱动 13、轮毂系统1 风轮风轮由三叶片、轮毂和变桨系统组成。轮毂系统连接3 个叶片，将叶片旋转产生的机械能传递给传动系统，并根据风速大小可以实现三个叶片独立变桨，使得整机可以在很广风速围有很高的风能利用率，风速小于额定风速时，风能利用率最高，风速大于额定风速时，通过叶片变桨，保持额定功率。叶片的制作材料是玻璃纤维增强树脂。变桨系统是机组的主要制动机构，每个叶片都有独立的电气驱动系统，并配有电池作为后备电源。每个叶片均装有雷电保护系统，保护叶片和机组的安全。1.1 轮毂系统1.1.1 组成零部件主要组成零部件有：轮毂、变桨轴承、变桨电机、变桨齿轮箱、叶片锁紧装置、指针、撞块以与变桨控制系统等。1.1.2 主要零部件作用轮毂是风力发电机组的重要零件之一，用来安装变桨轴承、变桨控制系统，连接风轮传递机械能。轮毂系统里机械零部件要做好外表防腐保护，防止因生锈腐蚀使零件失效。轮毂系统里面的连接螺栓要拧紧到规定的力矩值，防止因振动使螺栓或零部件掉落。变桨轴承圈连接叶片，通过变桨控制系统控制圈转动，使叶片变桨，其外圈固定在轮毂上。通过轴承外圈油嘴定期给变桨轴承注入油脂，并清理废油脂。零位指针安装在变桨轴承外圈上，指向轮毂缺口位置，此缺口位置为变桨角度的零位标志。撞块安装在变桨轴承圈上，主要是起限位作用，如果限位开关与撞块相撞说明叶片变桨已到91或95极限位置。叶片锁紧装置是安装叶片和维修时使用，用来固定变桨轴承圈，从而使得叶片相对轮毂固定不动。变桨齿轮箱是一个中间传动机构，将变桨电机的高速转动变为低速转动，传递给变桨轴承圈，从而实现叶片变桨。1.2 变桨控制系统1.2.1 概述变桨系统安装在风力发电设备的轮毂，它可以实现三个叶片独立变桨。每个叶片上都带有一个备用电池箱，以维持当电网掉电或变桨供电或控制单元故障时系统能正常工作。变桨中央控制系统中控箱和速度控制轴控箱对主电机进展联合控制，保持恒功率输出。风驱动叶片使风轮加速，变桨系统调节叶片变桨，使风轮平滑减速恢复到之前的速度。这样大大减轻了风机的载荷，同时向电网输出的电能仍具有很高的质量。除了控制功率输出之外，变桨系统又是一个安全/制动系统。叶片之间都是独立工作的。甚至在暴风中每个叶片都能达到安全的位置顺桨位置，从而保证风轮在恶劣情况下保持安全的转速。1.2.2 变桨系统组成变桨系统包括一个变桨中央控制柜，三个轴控箱，三个电池箱，三个直流电机，六个机械限位开关，三个绝对编码器，常温型5 个，低温型16 个温度传感器。1) 中央控制箱外形：六角形，不锈钢材料。防护等级：IP54。变桨中央控制箱执行轮毂的轴控箱和位于机舱的机舱控制柜之间的通讯工作，主要用于电能分配和PLC 控制器，与外部接口电路必须要考虑过压和防雷措施。位置控制器位于变桨中央控制柜中，用于控制叶片的变桨位置。另外，三个电池箱的电池系统的充电过程由安装在变桨中央控制柜中的中央充电单元控制。2轴控箱外形：六角形，不锈钢材料。采用晶闸管转换器控制电机转速，额定电流50A，峰值电流100A。在变桨系统有三个轴控箱。每个叶片分配一个轴控箱。变频器通过4 象限模型控制相应的电机速度。3) 电池箱 外形：六角形，不锈钢材料电池组电压216V，装18节12V/7.2Ah蓄电池，采取有效地设计措施延长电池使用寿命，保证在正常使用情况下，电池使用寿命不短于3年。每个抽空箱分配一个电池箱，在供电故障或EFC-复位信号紧急顺桨控制信号的情况下，每个叶片都各自转动到顺桨位置。4) 变桨电机单相直流串励电机，并联电阻器以防止空载掉电飞车发生。变桨电机技术参数最大转速3000转/分电机平均转速250转/分电机额定转矩(起动均方转矩)19Nm电机最大操作转矩(0.5S)65Nm制动停机转矩(电力制动)42Nm电机最大功率0.5 kW额定电压42VDC保护等级IP54对于环境温度，保证产品满足风机在环境下安全可靠长期运行，在环境温度上升-30低温型后风机能够自动启动而不会损伤风机的任何零部件。5) 限位开关限位开关机械限位开关91度 最大开关电压最大开关电流300V DC1 A机械限位开关95度 最大开关电压最大开关电流300V DC1 A每个限位开关必须有良好的开关触点。6) 绝对型位置编码器 B7) 位置编码器A8) 温度传感器轮毂中温度传感器的温度测量围：-40+70(Pt100)。2 传动链2.1 概述传动系统将风作用到叶片上的机械能通过低速轴、齿轮箱和高速轴传送给发电机。2.2 主轴主轴是风力发电机组的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件。主轴一端连接风轮，另一端通过涨紧套与齿轮箱连接。2.3 主轴轴承明阳1.5se 风力发电机组使用双列调心滚子轴承，前轴承主要承受风轮载荷，后轴承除承受齿轮箱的重力，还承受风轮轴向的载荷。主轴轴承的参数如下：技术参数前轴承后轴承型式双列调心滚子轴承双列调心滚子轴承型号239/670240/530材料保持架/轴承圈黄铜/轴承钢黄铜/轴承钢重量Kg319415尺寸外径/径/厚度900/670/170mm780/530/250mm2.4 轴承座670 和轴承座530轴承座670示意图 轴承座530示意图轴承座是支撑主轴，安装在机座上面，轴承座670 为前支承轴承座，轴承座530 为后支承轴承座。2.5 高速轴联轴器 高速轴联轴器示意图 高速轴联轴器连接齿轮箱高速轴与发电机输入轴，随他们一起旋转并传递转矩。用高速轴联轴器联接的两根轴，只有在机器停车后，经过拆卸才能把他们别离。3 齿轮箱3.1 概述风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要作用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱的增速作用来实现。齿轮箱通过弹性支撑系统与机架柔性相连，将齿轮箱的运行噪音降到最低。明阳1.5se 风力发电机组，针对亚洲风况特点，主轴与齿轮箱采用分体设计，使用主轴双轴承结构，末端与齿轮箱的驱动轴相连接。齿轮箱的冷却通过油冷加水冷2 级冷却方式进展。轴承和油的温度实时被控制系统监测。齿轮箱示意图齿轮箱类型两级行星一级平行轴额定功率 1663kW传动比1:100.48重量约16 吨3.2 齿轮箱技术参数1主要参数传动比： 额定功率：1663 kW输入转速：17.4 rpm2其他参数齿轮箱润滑油：南高齿推荐使用Molilgear SHC XMP320 粘度：ISO VG320齿轮箱润滑加油油量： 260 升储油槽最低温度： 0 储油槽最高温度： 70 T bearing 长时间运行的最大值： 最大值为85 注意：考虑到齿轮箱里面注入油之后，油标将会由于外部油冷却器、输油管以与其他设备的缘故而下降，所以油标稳定下来之后必须要核查一遍。油的清洁度： 依据ISO 4406 min. 17/15/12制动器：制动器不包含在齿轮箱制造商围，制动钳数量为1个，制动盘直径670mm。3环境数据、冷却器、油的加热、电路数据a) 环境数据最低温度： -30最高温度： +45具体温度要视具体的应用环境而定。齿轮箱的位置要保证空气的良好流动性，使其外外表散发出来的热量可以被带走风速要在以上。b) 油位沉淀池和输油系统在开始安装之前应该先输入一些油。为了这个目的，齿轮箱用气孔为了方便通气器的拆卸或者用探测器口将油注入。直到达到油位为止。我们建议先让齿轮箱在没有载荷的情况下先试运行，几分钟之后要控制好油位，需要的话可以再次注入油。油位应该在短距离控制好并在需要的时候再次注入油。c) 冷却开始过程冷却开始过程油的沉淀温度油量浸油加热器油泵-20-00%onoff0-3100%onon低速=3100%offon低速=35100%offon高速4齿轮箱的外形尺寸和重量长度： 2608 mm宽度： 2600 mm高度： 1690 mm没有加油时的齿轮箱： 约14250 kg 锁紧盘： 810 kg4 发电机4.1 概述明阳风力发电机组采用的发电机是带滑环三相双馈异步发电机。转子与变频器连接，可向转子回路提供可调频率的电压，这样输出转速可以在同步转速30%的围调节。在亚同步运行模式下，能流通过变频器、转子电路、定子再返回到电网中。机械能通过发电机转化为电能，通过定子流向电网，这样就可以获得能量平衡。在超同步运行模式下，大约有80%的机械能可以通过定子流向电网，其余的可通过转子电路和变频器流向电网。通过变频器和发电机之间的反响，可以使发电机频率无论是在亚同步运行模式下还是在超同步运行模式下中都能够与电网频率保持一致。发电机的防护等级为IP54，以保证人员不会因接触发电机机座中带电部件、运动部件或靠近这些部件而受伤害。发电机的外壳接地。绕组可通过部带有空气热交换器的冷却回路进展冷却。这样，转子和定子的绝缘系统就不会与具有强侵蚀作用的外部空气进展接触。为了能够对温度进展监控，还在两个轴承以与绕组上配备了温度传感器。发电机额定输出功率1550kW额定定子功率1337kW额定转子功率214kW额定定子电压690V额定定子电流1120cos=1额定转矩额定扭矩定/转子接法Y-Y转子开路电压1853V转子额定电流426相数3额定频率50额定转速1750 rpm转速围1000-1750-2016rpm绝缘等级H保护等级IP 54集电环外壳：IP23极数4额定功率因数cos效率96.8%冷却类型IC616(空-空冷却)工作量S1总重量约7000Kg4.2 发电机的组成4.2.1 定子定子由铁芯、线包绕组、机座以与固定这些局部的其他结构件组成。绕组U1,V1,W1的始端引出到定子接线盒，每个绕组可以分别使用 3 根电缆连接，并且用M16 螺栓紧固。电机左旋时，相序是L1，L2，L3 到V，U，W。定子端都配有接地电阻。4.2.2 转子转子包括一个带叠片铁芯的钢制螺柱轴，铁心被冷缩压制安装，通过轴向钳位螺栓夹紧。转子绕组由半穿入式线圈组成，绕组材料为E-Cu 扁钢丝，转子绕组终端的K,L,M 从轴孔引出到N 侧轴终端，并在此处与滑环装置相连。转轴通过二个一样电刷接地，同样配有接电电阻，接地电刷直接安装在轴承上滑环室的无驱动端和在轴末端的驱动端。接地电刷支架上装有电刷磨损检测装置，可以通过辅助接线盒来得到相关信号。4.2.3 静止加热器在发电机和滑环室装配了静止加热器，他们通过辅助接线盒与外部连接，其功能在于改善电机启动时的环境温度。4.2.4 抗磨滚珠轴承轴承通过圆形端罩支撑安装在机座正中。一个深沟球轴承安装在D 侧定位轴承的轴承端盖上，另一个深沟轴承安装在N 侧非定位轴承的轴承端盖上。两个轴承完全绝缘并带预紧，主要是为了降低运行噪音，并在主轴锁紧后传递锁紧力。油脂排出口位于两个轴承端盖处，可以收集从轴承端盖排出多余的油脂。轴承端盖的底部有多个开口和一个油脂收集装置。4.2.5 发电机冷却和通风发电机采用空空的冷却系统。通风设备的连线也连接到辅助接线盒。部的空气循环由一个装在转轴上的部的风扇产生，并影响转子的自然通风。风扇从放射状冷却发生器上抽取空气，使之通过热交换器的铝制管道，并强制冷空气返回到电机。设备尾部的径流式风扇产生外部的空气循环。设备周围的空气被吸入并在风压作用下通过热交换器的管道。这样空气在排出的时候，有一局部冷空气流过滑环室。发电机和滑环室装配了静止加热器。4.2.6 监控设备发电机配置了以下监控装置： 个温度传感器Pt100 每个轴承装有两个温度传感器Pt100 排气口装有两个温度传感器 一个用于电刷监控的触点 一个用于接地电刷监控的触点4.2.7 滑环室滑环室位于电机N 侧的外部，通过独立的轴流风扇通风。滑环室有3 个独立滑环和1 个非独立滑环，用于主轴接地的连接。滑环室连接电缆直接连到罩体上的转子接线盒，相关的罩体集中在轴承端盖的N 侧，且安装了一个主电刷支架和一个接地电刷支架。通过一个微型开关监控电刷磨损包括主电刷和主轴接地电刷，两个相关信号可以通过辅助接线盒连接。4.2.8 端子接线盒发电机上一共有三个端子接线盒(定子、转子、辅助)。4.2.9 测速编码器在主轴的无驱动端安装有一个速度传感器，用于监测发电机轴的转速。4.3 发电机的三种工作状态按照发电机转子转速和同步转速之间的关系，双馈发电机有三种不同的工作状态。它的这种特点，使双馈发电机组能在很宽的一段风速围稳定发电。这也是它比常规异步发电机性能先进的地方。4.3.1 亚同步状态转子的机械转速小于发电机的同步转速。0S1双馈变频器对双馈异步发电机的转子进展励磁的最终目的，就是在转子绕组中产生一个旋转的磁场，这个磁场的转速和转子的机械转速合成为转子发电的实际转速，以便达到电机的同步转速，使异步发电机像同步发电机一样运行。此时的能量流动关系是，变频器给转子供电，能量由电网流向转子。定子输出的能量由两局部组成，一局部是轮毂传递的机械能，另一局部是转子从电网得到的能量。4.3.2 同步状态转子的机械转速等于发电机的同步转速。S=0双馈变频器给转子以直流励磁，此时双馈异步发电机就是同步发电机运行。除了转子绕组的一些损耗外，转子不消耗能量用于励磁发电。机械能全部转化为电能从定子输出到电网。4.3.3 超同步状态转子的机械转速大于发电机的同步转速。S0此时发电机定子和转子都处于发电状态，转子侧变流器处于整流状态，网侧变流器处于逆变状态。转子发出的电能反响给电网。所有的双馈发电机组的额定速度都在同步转速以上，对于同步速为1500r/min的双馈异步发电机，发电机组的额定转速一般在1700r/min，对于双馈变频器的控制来说，同步转速是一个临界状态，双馈变频器无法在此状态长期稳定运行，所以额定转速都在同步速以上。5 冷却系统明阳MY1.5se 风力发电机组的齿轮箱、发电机、变频柜的冷却系统都是独立的，温度的监控包括齿轮箱轴承、齿轮箱油、发电机线圈、发电机轴承，各个温度监测点都受控制系统的实时监控，多余的热量通过热交换系统和空气循环系统排除到机舱外。5.1 齿轮箱的冷却齿轮箱的冷却包括齿轮箱部的油冷却循环系统和外部的水冷却循环系统，油和水的热量交换在交换器进展，水的热量再通过水冷风机排放到机舱外。见齿轮箱冷却原理示意图。齿轮箱冷却原理示意图5.2 发电机的冷却发电机采用空空的冷却系统。部的空气循环由一个部风扇产生，并影响转子的自然通风。风扇从放射状冷却发生器上抽取空气，使之通过热交换器的铝制管道，并强制冷空气返回到电机。设备尾部的径流式风扇产生外部的空气循环。设备周围的空气被吸入并在风压作用下通过热交换器的管道。这样空气在排出的时候，有一局部冷空气流过滑环室。5.3 变频柜的冷却变频器的每个变流器模块都装有一个转速可控的部风扇。该风扇的转速可以根据IGBT 模块的温度进展调节。速度可控的风扇的使用减少了温度变化，延长了风扇的使用寿命。LCL 滤波器装有一个恒速风扇。6 变频器6.1 概述变频器连接在发电机转子和电网之间，安装在塔基处。变频器实现的功能主要包括：通过控制转子对发电机励磁；在指定的围将发电机与电网同步；并网/脱网操作；产生所需要的转矩/功率；产生所需要的无功功率；通过撬棒，在电网故障时，能提供对变频器的保护。变频器控制原理图6.2 变频器结构组成变频器主要组成有：Crowbar、转子侧变流器、网侧变流器、LCL 滤波器、du/dt滤波器、传动单元主接触器和充电电路。6.2.1 CrowbarCrowbar用来在电网出现异常情况时防止出现过电压，例如在电网失压或电网短路时。传动单元安装有源Crowbar。Crowbar包括Crowbar单元和一个大功率的电阻器。有源Crowbar对于要求传动单元在电网电压瞬变时仍然在网的场合，必须使用有源Crowbar，通过产生容性无功功率来支撑电网。Crowbar可以根据电网电压对转子侧变流器的影响开通或关断。这就保证了传动单元即使在电网电压快速变化时都能正常工作。如果电网电压瞬变的时间超过预先设定的时间35秒, 传动单元将故障跳闸。6.2.2 转子侧变流器转子侧变流器包含两个基于IGBT的逆变器模块(INU) ，明阳风力发电机组使用两个400 kVA的IGBT模块并联，还包括NDCU-33控制单元。该变流器装有绕线电机控制应用程序，该程序通过光纤对网侧变流器模块进展控制。6.2.3 网侧变流器网侧变流器是一个基于IGBT模块的变流器(ISU)，它带有AC或DC熔断器与可选设备。它带有一个装有IGBT供电控制程序的RDCU-02控制单元。网侧变流器由转子侧变流器控制单元通过光纤进展控制。RDCU-02C装有一个包含了光纤终接器的RDCO DDCS光纤通讯选件模块。网侧变流器将输入的三相交流电整流为传动单元中间直流电路所需要的直流电。中间直流电流向转子侧变流器供电。网侧滤波器用来抑制交流电压和电流谐波。6.2.4 LCL 滤波器LCL滤波器用来减少传动单元向电网产生的干扰。6.2.5 du/dt 滤波器du/dt滤波器用于抑制转子绝缘上出现的电压尖峰和快速瞬变电压，网侧变流器和转子侧变流器模块中都包含有du/dt滤波器。7 制动系统变桨系统是机组的主要制动机构风轮空气阻力制动，每个叶片都有独立的电气驱动系统，并配有电池作为后备电源。在机组主传动链的高速侧还装有液压制动装置，该液压制动装置是机组的辅助制动机构。在主制动机构故障时，辅助制动机构不能保证机组在各种工况下都能处于安全状态。液压制动器的主要功能是在主制动机构动作使转子减速后，使转子完全停止。在机组急停时，主制动机构与辅助制动一起动作，以使机组能更快减速。空气制动机构类型三个叶片独立变桨驱动方式变桨电机驱动叶片顺桨机械制动机构类型液压钳式制动器安装位置齿轮箱高速输出轴刹车盘直径670mm刹车片数量2制动块材料烧结金属8 偏航系统8.1 概述偏航系统是水平轴风力发电机组必不可少的组成系统之一，偏航系统的主要作用有两个：其一是与风力发电机组的控制系统相配合，调节整个机舱的对风向位置，根据风速仪和风标仪的传感检测，自动使风轮对准风向，以提高风力发电机组的发电效率；其二是提供必要的阻尼力矩，以保证风力发电机组的安全运行。偏航系统有偏航轴承、偏航驱动、偏航制动器、偏航制动盘、制动器支座组成。偏航轴承类型滚珠轴承模数m齿数Z2-齿宽b变位xm2-减小量km2齿廓DIN867质量，公差，DIN3963/DIN396712de压力角硬度HVmin小齿小齿轮个数4模数m齿数Z1齿宽b硬度HVmin质量，公差，DIN3963/DIN39678e26变位xm1减小量km1中心距齿形冕状齿轮偏航驱动电机电机类型三相异步电机驱动数量4驱动速度/s名义功率S3操作名义力矩S3操作19NM终止力矩过载力矩46NM电压三角形连接380V频率50HZ名义转速1460rpm设计B5防护等级IP54绝缘等级ISO刹车弹簧驱动，电控松开的刹车，不锈钢或钢刹车片名义刹车力矩46NmCiol保护双金属片偏航变速箱类型同轴行星齿轮传动比11103偏心油位指示器游标尺最大力矩51kNm偏航制动器类型直接液压钳制动制动块材料有机复合材料制动器数量12最大制动压力160bar最小制动压力145bar偏航中运行压力约45bar8.2 工作原理采用齿轮驱动偏航系统时，为防止因振荡的风向变化而引起偏航齿轮产生交变载荷，故采用偏航制动器来吸收微小自由偏转振荡，防止偏航齿轮的交变应力引起轮齿过早损坏。偏航制动器共12 个，安装在机座下面的制动器支座上，偏航制动盘连接在塔筒顶部固定的法兰上。偏航运动由偏航驱动装置驱动，偏航制动阻尼力矩保持机舱，此时刹车扭矩下降到制动扭矩的33%，防止负载达到极限峰值，偏航时还要控制油压以防止沉积的杂质阻碍油液的流动。8.3 系统功能机舱的偏航系统有两个功能：1工作中运行和暂停状态时维持机舱的方向；2必要时解开扭曲电缆。解缆系统有一个旋转编码器借助于偏航轴承齿圈上的齿轮通过小齿轮确定机舱的旋转的度数，并有一个解缆开关进展极限保护。方向定义：从空中往下看：0 北方90180 南方270 西方顺时针方向旋转编码器脉冲计数器脉冲数递增、逆时针方向旋转编码器计数器脉冲数递减。编码器计数器的值为机舱旋转总的位置值在01080之间。机舱的绝对位置值在0360之间。如果电缆被沿顺时针方向或者逆时针方向缠绕3 圈，机组将停机，需将机组切换到维修状态进展手动解缆操作。如果电缆被沿顺时针方向或者逆时针方向缠绕大约2.5 到3 圈，控制器改变机器的状态到暂停状态且自动解缆。如果风力发电机不在产生能量且电缆被缠绕2 圈，控制器改变机器的状态到暂停状态且自动解缆。在停止状态，自动定向被禁止，这意味着机器不能够自动旋转。可以人工测试自动解缆系统。如果偏航系统在两个方向上都被起动，当电缆被缠绕大约2 圈时，风力发电机自动解缆。在进展测试时，风力发电机必须处于停止状态或者维修模式。8.4 解缆系统8.4.1 当机舱的偏航系统导致电缆缠绕时，其中：PAUSE 明确检测到了偏航传感器顺时针方向或者逆时针方向的信号。RUN 没有检测到缠绕停止信号。通过参数“解缆运行时间设置最大解缆运行时间。当这一参数的值超过设定值，而解缆工作又没有完成时，控制器产生一个紧急情况。8.4.2 编码器编码器有两个功能：1 在所有时候相对于磁北方向的机舱的准确位置；2用作辅助偏航系统起动圈数计数器；增量型编码器有两个信号，信号A 和B，这取决于旋转的方向。如果信号B先起动，PLC 加上脉冲；而如果信号A 先起动，PLC 减去脉冲。当机器在任何方向完成了3 圈，也就是说，计数器的读数为-1080 或者+1080，偏航系统停止，机器进入暂停状态，保存机器所处的状态，解缆直到编码器的计数器到达0初始位置，然后回到它的原始状态。作为一项安全措施，为了预测CPU 的可能改变，在改变CPU 时，计数器的数据会丢失，还有一个解缆限位开关，当限位开关动作后，偏航停止，其需切换到维修状态进展手动解缆操作。8.5 偏航系统的组成风力发电机组的偏航系统主要由偏航轴承、偏航驱动器、偏航制动器、偏航编码系统等组成。8.5.1 偏航轴承偏航电机下面有一个小齿轮与大齿轮啮合，这个大齿轮叫偏航轴承，由偏航电机驱动。偏航轴承承载机组中主要部件的重量，并传递气动推力到塔架，轴承中含有齿圈，偏航驱动机构中的小齿轮与之啮合。明阳风力发电机组的偏航系统采用齿形式。8.5.1.1 偏航轴承的保存/储藏保护偏航轴承外外表进展防腐处理，齿部涂防锈油，其防锈期一般为六个月，对于超过六个月的贮存期的如作备件应重新进展防锈包装或采取其它贮存措施。.1.2 润滑润滑油：所有与润滑油相关的问题必须向润滑油制造商咨询。轨道的润滑油：Fuchs Lubritech, Gleitmo 585K罗特艾德齿的第一次润滑必须在安装之后立即进展，齿面必须有足够的润滑油薄膜。轨道和齿的再次注油量和注油间隔。当用自动润滑装置时，再次注油量应为520g公升，这个量在一年之从每个润滑孔供给到滚道。在手工润滑的情况下，第一次的再次注油应在12个月后进展，以后的间隔为1年。再次注油量应为520g公升，且根据润滑孔的数目进展分配。注油时应转动轴承。8.5.1.3 偏航轴承的维护(1) 检查螺栓必须保证在轴承的寿命中保持螺栓足够高预紧力。对于外表涂层的轴承，建议一天后对紧固螺栓进展再次拧紧。根据实践经验，我们推荐用必要的拧紧转矩再次拧紧螺栓以防事故发生。(2) 检查密封系统密封带和密封系统必须至少每12个月检查一次。正确的操作中，密封带必须保持没有灰尘。当清洗部件时，应防止清洁剂接触到密封带或进入轨道系统。假如发现密封带有任何损坏，必须咨询设备生产商。(3) 检查滚道系统在运行很长一段时间后，轨道系统中会出现磨损现象，要求每年检查一次。为了便于检查，在安装之后要找出4个适宜的测量点并在支承和连接支座上标注出来。在这4个点上进展测量并记录数据，此数据作为基准测量数据。在与基准测量条件一样的情况下重复进展测量。如果测量到的值和基准值有偏差，代表有磨损发生。此支承可承受的最大磨损值为。如果超出最大值，请咨询设备生产商。(4) 支承寿命终结后的处理支承拆卸后，润滑油，密封带和塑料部件，请参阅有关废料处理规定进展处理。支承圈和滚动体可作为再生资源利用。8.5.2 偏航驱动器驱动装置由偏航电机、偏航齿轮箱等组成。偏航驱动装置要求起动平稳，转速均无振动现象。在风力发电中，风轮应该总是处在对风状态，以便于风轮最大程度的吸收风能。偏航电机就起转动机舱使风轮对风的作用。明阳风力发电机组共有4 台偏航电机。当控制系统检测到一定的风向偏角时，控制系统控制风机偏航动作。偏航动作绕偏航轴承轴线，速度约为0.8 度/秒。风机运行期间，偏航驱动器每5 分钟动作约18 秒。偏航动作可以被等分成顺时针方向和逆时针方向的运动。在偏航运动完成后，机舱被偏航刹车和偏航驱动器刹车卡紧。9 液压系统9.1 概述本液压站系统用于MY1.5se 风力发电机组，按HYDAC 公司相关标准制造。本液压站系统由电机、控制阀组、蓄能器、液位/液温发讯器、空气滤清器等部件组成。工作介质： Esso Univis HVI 26低温油箱容积: 约12L电机功率： 0.75 KW电机