变桨系统培训资料

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,兆瓦机组变桨系统培训,Vensys,变桨系统,北京天源科创,主要器件介绍,控制原理,结构组成,操作控制,数据的检查及功能测试,1,、变桨直流电源,NG 5,2,、变桨变频器,AC 2,3,、变桨后备电源,-,超级电容,4,、,PLC,功能模块,5,、中间继电器和熔断器,6,、散热风扇,7,、风扇电源滤波器和,24V,电源,8,、旋转编码器,主要器件介绍：,1,8,7,2,4,6,9,10,3,5,变桨系统所在位置解剖图,1.,叶片,2.,轮毂,3.,变桨系统,4.,发电机转子,5.,发电机定子,6.,偏航电机,7.,风速仪、风向标,8.,基座,9.,塔筒,10.,提升机,变桨系统外观,变桨电机,变桨柜,轮毂,变桨柜内部结构图,变桨直流电源,NG 5,变桨直流电源,NG 5,NG5,壳体上充电程度指示器：,红色,LED,灯表明电池处于初始化充电阶段,；,黄色,LED,灯表明电池已经达到,80%,的充电量；,绿色,LED,灯表明电池已经充满。,缺相报警指示器,当交流电源发生缺相的时候，红色,LED,灯会亮起。这时电池充电器停止工作，充电程度指示器变成黄灯。检查交流电源和输入保险。,NG5,是为变浆电机提供电源。额定输入电压,400VAC,，额定输出电压,60CDC,，额定输出电流,80A,。,变桨变频器,AC 2,变桨变频器,AC 2,AC-2,异步电机用高频,MOSFET,逆变器,变桨逆变器的输入电压为,60V,，最大输出电流为,450A,输出为,29VAC,为变浆电机提供动力电源。,AC2,代表了当今最为先进的技术,(IMS,功率模块，,Flash,内存，微处理器控制，,Can Bus),。上面分别给出,AC2,的图片和内部结构示意图。,变桨后备电源,-,超级电容,变桨后备电源,-,超级电容（,NG5,的后面）,电容单元的主要参数：,型号：,4-BMOD2600-6,额定电压：,60Vdc,容量：,108F,可用能量：,150kJ,超级电容是由,4,个超级电容组串联而成的,超级为变浆系统提供备用电源，是由,4,个超级电容组串联而成的额定电压为,60V,总容量为,108F,，可用能量为,150kJ,。,每个超级电容组,430F,，,16V,。超级电容能量存储模块是一个独立的能量存储设备，最多能够存储,55kJ(15.3Whr),的能量。能量存储模块由,6,个独立的超级电容单元、激光焊接的母线连接器和一个主动的、完整的单元平衡电路组成。单元可以串联连接以获得更高的工作电压,(215F,，,32V,；,143F,，,48V,；,107.5F,，,64V,等,),。也可以并联连接提供更大的能量输出,(860F,，,16V,；,1290F,，,16V,等,),或者是串联和并联的组合来获得更高的电压和更大的能量输出。当串联连接的时候，单元到单元之间的电压平衡问题可以通过使用我们提供的双线平衡电缆来加以解决。,超级电容模块的包装是一个耐损耗的冲压铝外壳。这样一个外壳是永久封装的，不需要维护。,变桨超级电容的优点。,a,、充电电流大，充电时间短；,b,、交流变直流的整流模块同时作为充电器，无须再单独配置充放电管理电路；,c,、超级电容的容量随使用年限的增加，减小的非常小。,d,、寿命长；,e,、无须维护；,f,、体积小，重量轻等优点,;,g,、充电时发热量低。,PLC,功能模块,PLC,功能模块,A10,功能板,BC3150,是,PROFIBUSDP,总线端子控制器，在,PROFIBUS-DP,系统中作为智能从站使用，实现的功能，一方面负责变桨控制系统与主控制器之间的通信，另一方面负责变桨控制系统外围信号的采集处理和对变桨执行机构的控制。,电源反馈板,A10,，采集超级电容电压和电流。输入至倍福模块。,继电器和熔断器,熔断器,继电器,90,度限位开关检测叶片位置不得超过,90,度。变浆系统有可能选编故障，导致叶片旋转位置超过限位。而,0,度接近开关检测的是叶片在,-2,度至,5,度的角度，当,0,度接近开关大于,6.5,度时检测到信号，或小于,3.5,度时检测不到信号，均会导致紧急停机需求。,变浆柜内各继电器作用：,继电器,K2,：控制变桨电机刹车松、抱闸，同时对变桨电机冷却风扇,M2,、散热器冷却风扇,M3,运行进行控制。,继电器,K3,：由限位开关控制，当叶片接触到限位开关时，继电器,K3,线圈失电，逆变器内部直流控制电源断电，变桨电机刹车抱闸。,继电器,K4,：安全链控制继电器，由总线端子控制器,BC3150,检测变桨系统自身安全链信号是否正常，只有变桨系统安全链正常时,继电器,K4,的线圈导通，否则，继电器,K4,的线圈将失电，由轮毂反馈给机舱的安全链信号是断开的。,继电器,K5,：用于控制变桨控制柜内部加热器,R0,的运行,继电器,K5,线圈得电，加热器工作，反之，加热器停止工作；,继电器,K6,：用于控制变桨控制柜内部冷却风扇,M4,的运行,继电器,K6,线圈得电，风扇工作，反之，风扇停止工作；,继电器,K8,：用于控制充电器,NG5,是否有直流电压输出,继电器,K8,线圈得电，,NG5,停止直流输出，反之，,NG5,输出正常；,继电器,K7,：用于检测由机舱进入轮毂的安全链信号是否正常,继电器,K7,线圈得电，安全链正常，反之，安全链已断；,散热风扇,AC 2,散热风扇,柜体散热风扇,风扇电源滤波器和,24V,电源,24V,电源,风扇电源滤波器,旋转编码器,将机械转动的模拟量,(,位移,),转换成以数字代码形式表示的电信号，这类传感器称为编码器,又称数字编码器,。,位置处在变桨电机的后部。对变桨角度进行检测。,哈丁接头,控制原理,兆瓦机组使用的是变浆变速控制，在启动阶段叶片位置从顺浆变浆至,54,度，直到叶轮转速增加到,8.8RPM,，机组发电。发电后叶片角度与风的大小状况决定。变速变桨距控制的优点和功能是,:1,）,.,通过变速、变桨的控制吸收更多风能，,2,）,.,在停机时为叶轮提供气动刹车，,3,）,.,减少作用在机组上的极限载荷。,变浆变速额定风速以下通过控制发电机的转速使其跟踪风速。额定风速以下阶段要实现的主要目标就是让叶轮尽可能多的吸收风能，由于额定风速以下风速较小，因此，此时没有必要变桨，只需要将叶片角度设置为规定的最小桨矩角，这样可以跟踪最优,Cp,。额定风速以上通过扭矩控制器及变桨控制器共同作用，使得功率、扭矩相对平稳。,单个变桨柜内回路介绍,变桨柜内进入的,400V,动力电缆首先进入直流单元,NG5,。,NG5,是一,400V,交流变成,60V,直流的电压源。,NG5,变压送出的,60V,直流电压给超级电容充电。,NG5,具有检测输出电压功能。检测超级电容电压低于,55V,时，自动给超级电容充电。充至,60V,停止。,超级电容分别为逆变器,AC2,，,DC-DC,模块供电。,AC2,是高频逆变器，,60V,直流变,45V,交流电源，供给变桨电机变桨。,DC-DC,模块是,60V,直流变,24V,直流的电压转换器。为倍福模块和继电器提供电源。,结构组成,变浆系统使用的,VENSYS,的电气系统。变浆系统共包括变桨控制柜、变桨驱动、皮带、皮带轮、叶片五部分。变浆驱动中包含变浆电机、变浆减速器。变浆控制柜为变浆电机提供电源，变浆电机带动皮带、皮带轮工作，驱使叶片上的变浆盘旋转，使叶片调整角度。,变浆柜通过滑环与机舱柜连接进行数据交换，经过滑环的线路分别为,400,伏电源线、安全链回路线、,DP,总线。,变浆系统结构图,操作控制,变桨系统的控制模式分为以下几种：,自动变桨模式：正常工作状态，主控程序控制；,手动变桨模式：调试、维护状态；只有当两只叶片的位置在,86,度附近，第,3,只叶片才能向,0,度变桨，单只叶片的变桨范围被限制在,87,度到,5,度之间（叶片向,0,度变桨到接近开关动作为止）；,强制手动变桨模式：调试、维护状态；,3,只叶片都可以向,0,度变桨，不受,86,度限制，也不受,0,度接近开关和,90,度限位开关的限制，只要在变桨齿形带的范围之内都可以变桨。,变浆柜体上有,3,个控制旋钮，分别为主控制开关,Q1,，自动,/,手动旋钮,S1,，向前,/,向后变浆旋钮,S2,。,Forward,：朝,0,度变桨；,Manual,:,手动控制模式；,Backward,：朝,90,度变桨；,Auto,:,自动控制模式；,先前,/,向后变桨控制旋钮,手动,/,自动变桨控制旋钮,400V,电源断路器,变桨控制柜状态设置,变桨控制柜主断路器,Q1,：,OFF,变桨模式选择旋钮,S1,：,M,强制手动变桨模式：激活。激活方法：移出,X11,：,8,、,9,短接排，插入,X11,：,5,、,6,进行短接。,检查变桨系统的通讯地址：变桨控制柜,1,子站地址为：,41,；变桨控制柜,2,子站地址为：,42,；变桨控制柜,3,子站地址为：,43,。地址设定方法：面对,BC3150,，在,DP,接口下有,2,个旋转码盘，第,1,个码盘为“,1”,，第,2,个码盘为“,10”,。例如图,3,设定地址,41,，将第,1,个码盘设定为,1,，第,2,个码盘设定为,4,。,DP,连接器的设置：,41,号子站,DP,连接器上的终端电阻需拨至“,OFF”,位置，,42,号子站,DP,连接器上的终端电阻需拨至“,OFF”,位置，,43,号子站,DP,连接器终端电阻需拨至“,ON”,位置。（若按顺序调试，调试那个变桨系统可先将,DP,连接器终端电阻拨至“,ON”,位置）,24VDC+,端子排（见图），,X3,：,14,为旋转编码器清零点（见图）。,上电时打开柜体，依次测量,400VAC,、,230VAC,、,60VDC,、,24VDC,电压。断电后，超级电容电压仍热存在，注意危险。,24VDC+,端子排,清零导线,X3,端子排，,14,端口,操作规范：,进行以下操作时，要求两人进行操作，一人进行变桨操作，一人进行变桨机械设备安全监测，保证变桨时机械设备始终在安全的区域。安全区域是指变桨盘两端与变桨驱动齿轮保持一定的安全距离，使齿形带对变桨盘两端的固定平板存在垂直于平板面的力矩。,操作方法：,旋转变桨旋钮,S2,至“,F”,，使叶片逆时针旋转（面对轮毂），旋转时注意接近开关是否与挡块干涉。在变桨盘,0,侧（触发接近开关的挡块侧为,0,侧）上有一刻度线，使其与轮毂上,0,线对齐（若无明显标记，也可以用对叶片锁定的销孔的方式对零或者用数螺栓的方式对零），然后使用短接电缆短接端子,X3,：,14,与,X2,：,8,持续,3,秒后断开，主控调试人员观察叶片变桨角度数据是否为,0,，为,0,度则清零成功。清零成功后，用短接线把端子,X3,：,14,接地。,旋转编码器的清零操作,操作规范：,进行以下操作时，要求两人进行操作，一人进行变桨操作，一人进行变桨机械设备安全监测，保证变桨时机械设备始终在安全的区域，并且在停止变桨时，进行传感器位置的调节。,0,接近开关位置校正：,旋转变桨旋钮,S2,至“,B”,，使叶片顺时针旋转（面对轮毂），主控调试人员观察叶片角度，旋转至,5,时，停止变桨。调整挡块与接近开关，使接近开关被触发，但大于,5,时接近开关不被触发，调整接近开关与挡块之间的距离在,12mm,。调节完毕后，观察,0,接近开关反馈为高电平，如果为低电平，说明接近开关未被触发，需要继续调节。完成上述操作以后，旋转变桨旋钮,S2,至“,F”,，使叶片逆时针旋转（面对轮毂），观察,0,度接近开关反馈与叶片角度，使叶片角度停止在,-2,，在此角度范围内,0,度接近开关反馈必须持续为高电平，如果存在低电平，则需要缩小接近开关与挡块间的距离，但勿必保证接近开关与挡块不摩擦。,0,度接近开关挡块调整操作,90,限位开关位置校正：,旋转变桨旋钮,S2,至“,B”,，使叶片顺时针旋转（面对轮毂），观察叶片角度，旋转至,92,时，停止变桨。调整挡块与限位开关，使限位开关被触发，但小于,92,限位开关不被触发，调整限位开关的滚轮在挡块斜面与平面形成的凸角处触发，防止限位开关被挡块撞断。调整完毕后，观察,90,限位开关反馈，如果为高电平，说明限位开关未被触发，需要继续调节。完成上述操作后，手动变桨进行测试，观察叶片角度在,92,附近，,90,限位开关反馈信号的变化是否符合调试要求。,90,度限位开关挡块调整操作,变桨停止功能测试,变桨停止功能测试为测试变桨系统是否能达到软件与硬件停机时的角度。,操作规范：,进行操作，一人进行变桨控制，另外一人进行变桨机械设备安全监测，发现叶片旋转进入危险区域，立即将变桨控制柜主断路器,Q1,旋转至“,OFF”,。,手动变桨切换自动变桨：,旋转变桨旋钮,S2,至“,F”,，使叶片逆时针旋转（面对轮毂），观察叶片角度，旋转至,70,时，停止变桨。进行测试时，必须将强制手动变桨切换至正常手动变桨。切换方法：取出,X11,：,5,、,6,的短接排插入,X11,：,8,、,9,。将变桨模式选择旋钮,S1,旋转至“,A”,，两个人分别观察叶片角度与机械设备，叶片会在,87,停止旋转，如果超过,92,，叶片仍然没有停止，立即将变桨控制柜主断路器,Q1,旋转至“,OFF”,。主控调试人员同时注意变桨速度是否是,7,度,/,秒，并加以记录。,数据的检查及功能测试,数据检查：,通过就地显示面板观察变桨电容高电压是否是,60V,；通过就地显示面板观察变桨电容低电压是否是,30V,；通过就地显示面板观察变桨柜温度是否和实际相符；通过就地显示面板观察变桨电机温度是否和实际相符；通过就地显示面板观察变桨变频器温度是否和实际相符；通过就地显示面板观察变桨电容温度是否和实际相符。,功能检查：,通过就地调试及控制功能动作冷却风扇，并观察相关指示灯状态；通过就地调试及控制功能动作加热器，并观察相关指示灯状态；通过面板观察代表充电器的灯是否可以在黄色和绿色之间切换并且注意变桨柜的直流电流值；,NG5,充电器的灯是否可以在红色和绿色之间切换。,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,