明阳风机培训ppt课件.pptx

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1、明阳风机知识培训,内容安排,2023年1月21日星期六,2,第一部分 风机概述第二部分 风机机械构造第三部分 安全系统介绍第四部分 电气系统说明第五部分 机组运行状态第六部分 机组操作说明,第一部分 风机概述,3,作为风电场主要设备的风力发电机组，其功能是将风能转换为机械能，再将机械能转换为电能，输送到电网中。,第一部分 风机概述,2023年1月21日星期六,4,根据不同风况条件与气候特征，明阳风电研发出具有自主知识产权的1.5/2.0MW系列风机，确保机组安全性的条件下，实现明阳机组“两高一低”的目标（即高发电量、高利用率、低度电成本）。采用上风向、三叶片、独立电动变桨、双馈式变速发电机方案

2、；专门针对中国各地区不同气候条件而设计了多种型号机型，如耐低温型、防沙型、抗台风型、耐高温型、高海拔型等；已取得劳埃德(GL)认证、Windtest测试认证及鉴衡认证。,机型类别及介绍,目前1.5/2.0MW产品:双馈1.5MW:MY1.5-77/82/89常温型、低温型、超低温型、高原型、潮间带型 双馈2.0MW：MY2.0-104/110/121常温型、低温型、高原型、抗台风型,第一部分 风机概述,1.5/2.0MW机组设计参数表,第一部分 风机概述,超低温机组高原型机组超低风速机组超一类机组,生存温度：-45 40 运行温度：-40 50,海拔2000 4000m,MY1.5-89MY2

3、.0-110、MY2.0-121,MY1.5-70 极端风速：75m/s（3秒值）,第一部分 风机概述,第一部分 风机概述,表1.机组总体技术参数,2MW超低风速机组发电量对比,低风速整机技术,抗台风技术,2008年第14号台风“黑格比”9月22日下午加强为强台风，中心最大风力14级,风速达45米每秒（10分钟值，对应3s值约63m/s。）第17号强台风“纳沙”2011年，9月29日21时15分在广东省徐闻县角尾乡沿海地区再次登陆，登陆时中心风力12级。2014年第9号台风“威马逊”逊极限风速高达66.7米/秒，明阳风场所有风机无一发生倒塌、塔架屈曲或叶片断裂等事故，并且迅速恢复运行发电。,台

4、风中的明阳1.5MW机组,第二部分 风机机械构造,2023年1月21日星期六,11,1、轮毂,2、叶片,3、主轴锁紧盘,4、主轴轴承座,5、齿轮箱风扇,6、齿轮箱,7、刹车夹,8、刹车盘,9、发电机,10、测风桅杆,11、机舱吊机,12、航空灯,13、机舱柜,14、弹性支撑,15、机座,16、机舱罩,17、整流罩,18、变桨轴承,第二部分 风机机械构造,你能正确识别以下风机部件么？,第二部分 风机机械构造,第二部分 风机机械构造,一、叶轮系统,1、叶轮是获得风中能量的关键部分，由叶片和轮毂组成。2、叶片具有空气动力外形，在气流作用下产生力矩驱动风轮转动，再通过轮毂将扭距输入到传动系统。叶尖有防

5、雷设计。3、按叶片数分可分为单叶片、双叶片、三叶片和多叶片风轮。三叶片稳定性好，得到广泛应用。按叶片能否围绕其纵向轴转动，可以分为定桨距风轮、变桨距风轮。按转速的变化可分为定转速风轮、变转速风轮。,一、叶轮系统,2023年1月21日星期六,16,4、叶片与轮毂通过轴承连接，可使叶片增大安装角以减少由于风速增大使叶片转速加快的趋势。当风速波动时，通过叶片变桨，保持额定功率。5、变速风轮（角度）由变速发电机控制（转速控制），转速随风速变化可以使风轮保持在最佳状态下运行，获取更多能量，并减小因阵风引起的载荷。,1.叶片系统(包含叶片本体，挡雨环，连接螺栓，接闪器，接地电缆等)；2.轮毂系统（包含变桨

6、系统、相关控制箱及附件）；3.整流罩及其支撑。,叶轮系统的组成,一、叶轮系统,叶轮系统主要由叶片系统、轮毂系统、整流罩及其附件组成。,整流罩,叶片系统,一、叶轮系统,轮毂系统,叶片挡雨环,整流罩支撑安装于变桨轴承外圈,轮毂与叶片,一、叶轮系统,叶片挡雨环主要作用是风机在运行过程中防止雨水进入轮毂系统内部。,叶片包括外壳、主梁帽及夹层结构的腹板所组成的结构。,叶片系统叶片,一、叶轮系统,MY2.0MW主要机型叶片长度：50.5m；54.0m；56.8m；58.8m。,MY1.5MW主要机型叶片长度：40.3m；43.5m。,接闪器与铜质导线连接防止铝端的电离腐蚀连接铜导线和铝制部分的电缆采用镀层

7、,叶片系统叶片接闪器,一、叶轮系统,防止雨水进入轮毂,叶片系统挡雨环,一、叶轮系统,叶片根部设计成T 型螺栓连接。,叶片系统叶片连接方式,一、叶轮系统,叶片系统叶片固定,一、叶轮系统,叶片系统叶片标尺,一、叶轮系统,轮毂系统,整流罩后支撑装于变桨轴承外圈,整流罩前支架装于轮毂前端,整流罩及支撑,一、叶轮系统,整流罩顶盖,整流罩前支撑架安装于轮毂前部开口处,整流罩顶盖及前支架,一、叶轮系统,限位开关,叶片锁定装置,变桨编码器,变桨驱动齿轮,轴控箱,变桨驱动,中控箱,0度指针,变桨轴承,轮毂,轮毂系统部件说明,一、叶轮系统,材料：低温 球墨铸铁EN-GJS-350-22U-LT 常温 球墨铸铁QT

8、400-AL,一、叶轮系统,轮毂,变桨控制系统包含轴控箱、中控箱以及变桨编码器和限位开关、变桨电机,一、叶轮系统,轴控箱,中控箱,限位开关,变桨编码器,二、机舱,机舱由机座和机舱罩组成，机座上安装各主要装置。机舱罩后部的上方装有风速和风向传感器，舱壁上有通风装置等，底部与塔架相连。主要装置由传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统组成。,机舱罩,MY1.5MW机舱罩,MY2.0MW机舱罩,二、机舱,采用长轴双轴承支撑传动系统设计使得齿轮箱不承担转子重量和推力负荷，只承担扭矩，可靠性大大提高主轴和齿轮箱自动对中，齿轮箱悬挂于主轴齿轮箱工况最优，可长期可靠运行,明阳风机,其它

9、风机,传动系统,传动系统,传动系统,1、动力传动系统由如下部件组成：主轴、齿轮箱、联轴器、主轴轴承、刹车盘、弹性支承；,34,2、主轴是连接叶片和齿轮箱的传动机构，用来支撑轮毂及叶片并传递转矩到齿轮箱；3、联轴器，主要用于轴与轴之间的联接，并传递转矩。用联轴器联接的两根轴，只有在停机刹车后，经过拆卸才能将之分离。,传动系统,传动系统,4、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。由于风轮的转速低而发电机转速高，为匹配发电机要在低速的风轮轴与高速的发电机之间接一个增速器。对于低极对数发电机都是通过齿轮箱的增速作用来实现。发电机转速与风

10、轮转速的比就是齿轮箱的传动比。,36,南高齿 PPSC1290-MY型齿轮箱。,1、齿轮箱位于主轴与发电机之间，把主轴的低速能转化为高速能后传递给发电机。齿轮箱上部有散热器，用来冷却过热的齿轮油，上图齿轮箱主要用于我公司2.0MW风机。2、齿轮箱的左右通过弹性支撑固定安装在机座上。,散热器,弹性支撑,齿轮箱,齿轮箱,传动系统,传动系统主要是由主轴组件和齿轮箱组成，主要功能是将叶轮系统转速通过提升到发电机发电转速，由发电机通过机械能转化为电能，最后将电能输出。,主轴组件,齿轮箱,传动系统,主轴,主轴锁紧盘组件,后轴承座,前轴承座,涨紧套,齿轮箱,齿轮箱散热器支架,传动系统结构,传动系统,1,2,

11、3,4,1、主轴组件包含主轴、主轴锁紧盘、主轴承座等，主轴组件详细介绍见后节，作用为传递动能。2、主轴锁紧装置是通用锁定销锁定主轴与轴承座相对转动来达到锁住叶轮的旋转。3、涨紧套通过涨紧来使主轴与齿轮箱轴之间联连。4、齿轮箱主要功能为提升叶轮系统传过来的转速来达到发电机发电所需的转速。,传动系统,1,2,3,4,1、主轴锁紧盘，安装在主轴大端，通过固定销插入锁紧盘的孔中，可使主轴相对于轴承座无法转动，达到锁紧叶轮作用。2、主轴前轴承及轴承座，用于固定支撑主轴转动。3、主轴起到各部件连接作用，固定安装在前后轴承座上，通过旋转传递扭矩给后面的齿轮箱。4、主轴后轴承及轴承座，用于固定支撑主轴转动。,

12、主轴组件,传动系统,1,2,1、主轴锁紧盘。2、衬套，嵌衬在锁紧盘里。,主轴锁紧盘,传动系统,1、主轴锁紧栓：锁紧栓安装在前轴承座的配合孔里，从孔前伸出与主轴锁紧盘上的孔配合，实现锁紧叶轮功能。2、限位销：穿过前轴承座的孔与锁紧栓的定位槽配合，可限制锁紧栓转动 3、内外挡板 4、限位板：安装在内外挡板之间，用于限位锁紧螺母的松动 5、锁定螺母：配合限位板使用，通过旋转实现主轴锁定栓锁紧和拔出 6、手柄,内部剖面图可见下节图示,主轴锁紧组件,传动系统,主轴锁紧盘,前轴承座,锁紧栓,剖面图,主轴锁紧组件,传动系统,主轴组件剖面图,轴承及轴承座的详细结构见后节,主轴组件,传动系统,1,2,3,4,5

13、,6,7,1、轴承座。2、双列调心滚子轴承 3、轴承端盖 4、密封圈 5、油封盖。6、内挡圈 7、锁紧螺母,主轴前后轴承支撑结构基本相同，右图为后轴承座内部结构。,主轴组件,传动系统,轴承座,前轴承座,后轴承座,传动系统,涨紧套剖面图,1、涨紧套作用：实现主轴与齿轮箱的柔性联接。2、当涨紧套的安装紧固螺栓紧固时，涨紧套的内圈和外圈相互夹紧，内圈为楔形，楔形向里走时，使被夹紧件（Hub）与涨紧套的内外圈越来越紧，从而把坚固螺栓的紧固力转化为涨紧套与被夹紧件（Hub）的正压力，实现联连。,主轴组件,传动系统,齿轮箱风冷系统,风冷风扇,传动系统,发电机,1、概述：叶片接受风能转动最终传给发电机，由发

14、电机转化为电能。明阳风电机组采用双馈异步滑环发电机。发电机定子直接与电网连接，转子功率通过逆变器输入到电网；,50,2、组成：双馈异步滑环发电机主要组成部分有：定子、转子、加热器、抗磨滚珠轴承、冷却和通风系统、滑环室、速度编码器、温度传感器、端子接线盒；,发电机,3、我司大部分采用南汽轮公司生产的双馈异步发电机；其冷却方式：内冷和外冷均采用空空冷却；尾部安装有发电机编码器，对发电机的转速进行测量；,51,4、发电机三种状态：亚同步状态同步状态超同步状态,冷却系统,1、明阳MY2.0型 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

15、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；2、齿轮箱：我司四代机组 基本采用空-油冷却方式。,52,冷却系统,3、发电机：如前所述，采用空气冷却系统；4、变频器：我司主要使用的REE变频器采用空气冷却方式。,53,制动系统,1、变桨系统是机组的主要制动机构（风轮空气阻力制动）。利用空气动力学，通过叶片顺桨到89度实现。,54,机组运行，叶片开桨,机组停机，叶片顺桨,制动系统,55,高速轴制动器,2、在机组主传动链的高速侧安装有液压制动装置，该液压制动装置是机组的辅助制动机构；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

16、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。常用于机组维护。,偏航系统（作用、组成）,风向总是变化的，为了捕获最大的风能，必须每隔一段时间计算一次风向偏差，如果超过范围，就要偏航对风。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、润滑泵、偏航编码器组成。,偏航系统,2023年1月21日星期六,57,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。偏航驱动器：驱动装置由驱动电动机、减速器、传动齿轮、齿轮间隙调整机构

17、等组成。偏航驱动装置要求起动平稳，转速均无振动现象。偏航电机：在风力发电中，叶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叶轮对风的作用。本风力发电机组共有4台偏航电机。偏航制动器：偏航液压刹车，用于偏航对风后固定机舱位置。,偏航驱动装置由偏航驱动电动机、减速器、传动齿轮、齿轮间隙调整机构等组成。偏航驱动装置要求起动平稳，转速均无振动现象。,（1）偏航驱动,偏航电机下面有一个小齿轮与大齿轮啮合（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。,（2）偏航轴承,外圈通过螺栓与机座相

18、连,内圈与偏航制动盘、塔筒相连,偏航轴承,偏航系统,偏航轴承,偏航制动盘,偏航制动盘,偏航系统,偏航轴承通过螺栓与机座连接，偏航制动盘安装在偏航轴承内圈上。,偏航制动盘,偏航系统,安装在机座偏航制动块上液压驱动，封闭式设计;通过卡钳给制动盘一个制动力矩，以达到阻止制动盘转动的目的,1.5MW:10组/台2.0MW:6组/台,偏航制动器,偏航系统,2023年1月21日星期六,63,偏航系统的主要作用有三个：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；,其二是自动偏航过程中提供必要的周向阻尼力矩，以

19、保证风力发电机组的安全运行。（对风过程的平稳、防止竖直方向的运动）其三是为机组在扭缆达到限值时进行解缆，保护电缆不被扭断；,液压系统,液压系统主要为风机上液压执行件提供动力，如偏航制动器、主轴制动器。有的风机使用液压变桨系统，也必须使用液压系统对变桨系统提供动力，其他零部件如液压变矩器、液压主轴锁定销、偏航液压马达等都需要液压系统提供动力。,液压站,液压系统,液压系统,2、液压站系统有两个主控制回路：转子制动回路和偏航刹车回路。系统正常工作压力范围在155170（140160）bar之间，系统压力由电机泵组作为动力单元提供并由压力传感器来加以精确显示，动力源的断合利用压力传感器和电气联动控制来

20、实现。,2023年1月21日星期六,机舱辅助系统主要由齿轮箱强制润滑系统、水冷却系统、机舱温度调节系统等组成；机舱辅助系统能根据外界环境的变化，调节机舱内及各零部件的运行状态，使风机保持长期运转，并延长其使用寿命，是风机不可缺少的组成部分。,机舱辅助系统,机舱温度调节系统,机舱温度调节系统是一个比较大范围的概念，指能直接调节机舱内部气温的组件总成，主要包括机舱内部加热器，排气扇等。机舱温度调节系统主要是调节机舱内部的温度，机舱内部的热量主要由齿轮箱、发电机产生，机舱内部过热不仅影响其的工作温度，并且会影响机舱内部电气元件的性能。,发电机,滑环,发电机：发电机：将叶片的机械能转化为动能；滑 环：

21、将机舱内固定的电源和信号传入到轮毂内部，并将轮毂内部信号传出；齿轮箱弹性支撑：固定安装齿轮箱并起到减震作用。,联轴器,高速轴制动器,联轴器：连接齿轮箱与发电机之间，在外载变化的情况下起到保护齿轮箱和发电机的作用；高速轴制动器：在液压站提供压力的情况下制动制动住联轴器制动盘，起到尽快降低叶轮转速使风机尽快停止运行。,机舱罩弹性支撑,发电机弹性支撑,齿轮箱弹性支撑,三、塔架与基础,（1）桁架式（2）混凝土式（3）钢制锥筒式（4）混合式,备注：我司塔架形式为钢制锥筒式。,塔架主要形式,三、塔架与基础,1、塔架是支撑风力发电机的支架。发电机的动力电缆，控制、通信电缆都在其中。塔架内有一个梯子从塔架底部

22、延伸至机舱，塔架内有多个中间平台用于检修。梯子装有防跌落的安全装置塔架下端安装在地面，需做钢筋混凝土结构的基础，周围有防雷击接地系统。2、明阳MY2.0型风力发电机组的塔架采用的是圆筒式钢制塔架，有90m,85m,80m等多种系列，根据不同的区域和风况可以采用不同高度的塔架。,2023年1月21日星期六,72,明阳塔架介绍,采用钢制锥筒式塔架，分为三节，分别为第1节塔架、第2节塔架、第3节塔架，每节都有塔架平台，可以维修塔架连接螺栓或作休息平台，每节都有照明系统和塔架梯子，安装维护人员可以通过塔架梯子到达机舱，塔架梯子上配备有安全滑轨。塔架材料：常温用Q345B、低温用Q345E。,塔架,(1

23、)塔筒规格,塔架,（2）塔架之间的连接,塔架是焊接件，每节塔架两端都有连接法兰，塔筒之间是通过法兰用高强度螺栓连接的。,塔筒,（3）塔筒结构介绍,塔筒门上的两个格栅，主要是通风散热用。,塔筒门,塔筒,塔筒平台,塔筒之间的连接处都有平台，平台的主要作用是安装维护和休息。,塔筒,塔筒梯子,塔筒电缆夹布线,在塔筒梯子中部有防滑导轨。,塔筒,塔筒照明设施,塔筒,四、防雷系统,整体防雷原理风机是高于100m的建筑物，由合成材料制造的叶片和机舱决定了其不能经受直接的雷电或者传导闪电电流；叶片和机舱得转动增加了风机防雷保护的难度；风机部件也可以将雷电流传导到地面。以上说明风机的防雷保护系统有一定的特殊性，高

24、层建筑物的防雷保护经验已经不适用。,80,对于直接雷击通过在叶片内部和机舱顶部安装接受体和导体装置，通过叶片轴承、主轴、齿轮箱和偏航轴承的放电装置，以及机架、塔筒将雷电流传导到大地，达到释放雷电流的目的。在不同的防雷保护区域之间进行电气连接过渡，必须安装SPD保护设备。为减少电磁干扰的感应效应，在需要保护的空间（如机舱罩）内增加屏蔽措施。为了改进电磁环境，所有大尺寸金属件及电缆屏蔽层在防雷交界处作等电位连接。,四、防雷系统,防雷电保护的具体措施分为内部保护与外部保护两种。1、外部保护负责耗散直接雷击造成的能量，防止风力发电机组产生机械损坏和火灾，主要通过避雷针和接地系统来实现。只有准备良好并具

25、有低电阻和低诱导效应的接地才有可能尽可能快的耗散雷电流，电位差才会尽可能的低。,2023年1月21日星期六,81,四、防雷系统,2、内部保护包括机舱内部与传感器和聚能处因直接或间接雷击造成的雷电电磁脉冲所产生的电磁场与电位差，旨在将过电压降到最小来保护电子部件，并保护人们避免跨步电压和接触电压。主要通过接地系统和过电压保护来实现。为了抑制所有穿过防雷分区的导线电缆产生的操作过电压及雷电浪涌电压，安装具有雷电流泄放能力的浪涌保护器。浪涌保护器前端须连接熔断器或故障断路器，以使浪涌保护器损坏或失效时不影响供电回路。3、等电位处理。,2023年1月21日星期六,82,防雷接地系统,防雷接地系统保证风

26、机防雷电及电气元件可靠接地。防雷接地系统主要分叶轮防雷接地、主机防雷接地、塔架及基础防雷接地三部分组成。,第二部分 安全系统介绍,2023年1月21日星期六,84,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，所以根据规程进行操作对工作人员的安全和健康没有任何危险。各控制元件都设置在容易操作的地方，且保证操作安全，有明确标志加以保护，以防止无意启动。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行维修和保养时，才允许被打开或拆卸。必须穿戴和使用安全防护用品，以避免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

27、控制柜面板上的开关将机组切换到“检修状态”。同时，要在开关上应悬挂明显的警告标志，以避免其他人无意的操作。机组切换到“检修状态”时，机组无法启动，但允许部分手动控制（正常运行时是不允许的）。在轮毂中进行维护工作时，不允许变桨系统进行变桨动作，除非在特殊情况下，并且采取了特殊的防范措施。每个叶片有一个锁紧装置，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，同一时间内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。,第二部分 安全系统介绍,2023年1月21日星期六,85,风机安全风力发电机组的安全系统由安全链组成，其优先级大于安全

28、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：1)塔基急停；2)机舱急停；3)轮毂急停；(不再启用)4)风轮超速；5)扭缆保护；6)振动超限；7)PLC 监视。如果触发上述安全触点任一个或多个，安全链都会断开。当安全链断开时，首先触发空气动力学制动，即叶片顺桨，待发电机转速小于 100rpm 时，触发机械制动，使风轮保持静止状态，同时会切断部分DO输出，以此保证风力发电机组的安全。当安全链故障后恢复时，必须手动复位，不能进行远程复位。,第三部分 电气系统介绍,86,MY2.0MW电气系统主要包括变桨、变频、主控三大系统。,一、变桨系统（OAT）,2023年1月2

29、1日星期六,87,变桨控制系统是风力发电机组的核心部分之一，安装在风力发电机组的轮毂内，用于对风机叶片的定位和控制，变桨控制系统示意图如图 所示。,变桨系统包含 1 个中控箱和 3 个轴控箱，每个轴箱连接 1 台电机、2 个限位开关和 2 个编码器。右图为变桨控制系统示意图,一、变桨系统,2023年1月21日星期六,88,1）中控箱 中控箱配备了雷电保护、主开关、电源滤波器、断路器等器件，主要功能为连接外部电源、分配电源至三个轴控箱，执行变桨系统和风机主控之间的通讯工作，如图 所示。,一、变桨系统,2023年1月21日星期六,89,2）轴控箱 轴控箱主要包括电源管理单元（PMM），轴控制单元（

30、PMC），电池单元（PBS），如图 所示。电源管理单元确保电力供应和备用电池的充电管理，是变桨系统的核心部件。轴控制单元控制变桨驱动电机。电池单元可以保证当电网掉电时系统能正常工作。,一、变桨系统,2023年1月21日星期六,90,3）变桨电机 变桨系统通过变桨电机驱动变桨减速机带动桨叶旋转，实现变桨距的目的。机组根据不同的环境工况，可选用直流变桨电机或交流变桨电机，如图所示，该变桨电机是一个三相交流感应电机。变桨电机具有独立散热风扇，能够自动调节电机温度；具有电热调节器，达到电机线圈过热保护；在电机停止运行期间根据需要进行加热，并能在低温环境-30（低温型）或-10（常温型）下能够启动运行。

31、,一、变桨系统,2023年1月21日星期六,91,4）限位开关 限位开关用于控制桨叶运行的行程及限位保护，当桨叶运行到相应角度时就会触碰限位开关，此时桨叶处于顺桨位置。限位开关包括 91限位开关（一级限位开关）和100(95)限位开关（二级限位开关），如图 所示。,一、变桨系统,2023年1月21日星期六,92,5）编码器 编码器包括安装在变桨电机尾部的电机编码器（A）和安装在变桨轴承处的桨叶编码器（B），如图所示，电机编码器直接测量变桨电机转速，桨叶编码器是用来测量风机叶片的转速，变桨转速信息将通过编码器反馈回系统中。,二、变频系统（功能、组成）,2023年1月21日星期六,93,变频器是风

32、电机组的重要组成部分，为转子提供了频率可变的电源，使得转子的机械转速与电网的同步转速相互解耦，由此实现了风电机组的变速运行。变频器的功能主要包括：通过控制转子对发电机励磁；在指定的范围内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；在电网故障时，能提供对变频器的保护。MY2.0型风机发电机定子通过主断路器和电网相连，转子通过变频器系统连接到电网，发电机转子转速与风速成比例变化。MY2.0型风机变频器安装在塔基处。,二、变频系统（REE）,2023年1月21日星期六,94,变频器组成主要包括并网柜、控制柜和功率柜，如图所示。,二、变频系统,2023年1月21日

33、星期六,95,1）并网柜 并网柜主要用于实现变流器与电网的并网脱网，满足用户配电需求。电网输入电缆和定子输入电缆都是从并网柜接入。并网柜的基本内容包括：主断路器、定子接触器、转子接触器、进线/出线母排、定子电压和电网电压霍尔互感器、总电流互感器和变频器输入熔断器。,二、变频系统,2023年1月21日星期六,96,2）控制柜 控制柜由主控箱构成，完成所有对变频器主电路和并网柜的控制。变频器通过 CANopen 总线，实现上位控制系统对变频器的控制；变频器的参数、运行数据、状态信息和故障诊断都可以通过现场总线传递给上位控制系统，上位控制系统通过现场总线实现对变频器的启动、并网、运行、有功功率和无功

34、功率控制等操作。,二、变频系统,2023年1月21日星期六,97,3）功率柜 实现转子转差功率和电网的交互与传输，通过对转子励磁电流进行控制，从而实现对定子电压、频率、有功和无功的控制。网侧逆变器和转子侧逆变器安装在功率柜中，是由两个结构相同的三相 PWM 逆变器构成，器件采用 IGBT，主回路结构如图所示。,三、主控系统,2023年1月21日星期六,98,MY2.0风机的主控系统是在Beckhoff提供的TwinCAT环境下，用PLC语言开发的一个PLC控制系统，软件是基于安全和控制原理图设计的。,三、主控系统,2023年1月21日星期六,99,主控系统分为塔基控制柜和机舱控制柜。主控制器

35、PLC 安装于塔基柜内，通过光纤与机舱柜进行通讯；控制柜内都装有功能扩展模块对控制信号进行采集、处理；安装有各种断路器、浪涌保护器用于对内外设备进行过电压、过电流和防雷保护；配备有 UPS 不间断电源，在电网掉电时保证主控制器能够至少正常运行一个小时。,塔基柜,三、主控系统,机舱柜,三、主控系统,101,控制系统具有以下特点：1)整个控制系统以 Ethercat 总线方式连接，方便系统扩展；2)具有 RS232、RS485、CANbus 等扩展通讯接口；3)通过 EtherNet 接口，将风机接入以太网，方便风机组成集散控制系统；4)安全链独立于 PLC 的 CPU 运行，当 CPU 出现故障

36、时，安全系统保证机组在极端情况下的顺利停机；5)具有完善的人机界面及故障记录功能，方便现场工作人员操作维护。风力发电机组采用的控制策略具有以下特点：1)具有完善的机组控制流程，实现自动偏航、自动变桨、转速闭环控制、功率闭环控制、自动启停机等功能；2)全面监控机组的运行状态，保证机组处于安全状态；3)输出功率稳定，提供优质电能；4)优化的控制策略可提高抗台风能力。,第四部分 机组运行状态,102,风力发电机组控制系统根据实时数据信息的反馈，控制风机运行于各种工作模式，具体控制流程如下：,第四部分 机组运行状态,2023年1月21日星期六,103,风力发电机组的控制系统通过协调变桨系统、变频器系统

37、、发电机、传动链等所有风机部件的动作，从而控制风力发电机组在各种模式下自动运行，机组共有 21 种不同的运行模式。另外，根据偏航系统的工作状态，设计了5种偏航模式。偏航模式100：偏航处于故障停止状态偏航模式30：偏航手动模式偏航模式10：偏航处于解缆模式偏航模式5：偏航处于准备解缆模式偏航模式0：偏航处于自动模式,控制程序通过设立代码来监视机组运行状态，故障产生时会激活其对应的代码，每个代码都对应有各自的刹车程序，代码触发后，对应的刹车程序被执行，机组运行于对应的刹车模式。,第四部分 机组运行状态,2023年1月21日星期六,104,表 机组运行模式说明,第四部分 机组运行状态,2023年1

38、月21日星期六,105,第四部分 机组运行状态,2023年1月21日星期六,106,第四部分 机组运行状态,2023年1月21日星期六,107,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,108,1）操作人员资格(1)只可分配经过培训或熟练的员工进行操作，必须明确操作、维护和修理人员的各自职责范围，必须指定一名负责人，该负责人有权拒绝执行任何第三方所发出的不利于安全的指令；(2)操作人员必须了解和熟知关于防止事故发生的现有法律和规定，以及风力发电机内及周围现有的各种安全设备；(3)操作人员必须了解并遵守操作说明，这是保证所有相关人员树立安全意识和危险意识的唯一方法。,第五部分 机组操作

39、说明,2023年1月21日星期六,109,2）塔基柜操作面板部件（1）塔基柜操作面板说明见下表,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,110,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,111,2）机舱柜操作面板部件（1）机舱柜操作面板说明见下表,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,112,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,113,3）操作、监视界面 3.1 系统总览界面 系统总览界面可以看到机组的发电量、运行状态及电网相关信息。常用按钮，如图 中标识：1)红色“停止”按钮：停机；2)“状态代码复位”按钮：复位故障代码；3)“安全链复位”

40、按钮：复位安全链；4)“快速启动”按钮：机组跳过自检，快速启动；5)“自动偏航”按钮：自动、手动偏航切换；6)“顺时针”按钮：顺时针偏航；7)“逆时针”按钮：逆时针偏航；8)黑色“停止”按钮：停止偏航。,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,114,3.2用户登录界面在“系统总览界面”点击左下角“登录”按钮即可进入“用户登录界面”，如图。机组在操作时必须先登录才可操作，不同的用户等级有不同的操作权限，0 为最低权限，100 为最高权限：1)0：可操作无权限限制的动作；2)10：可操作权限等级=10 的动作；3)20：可操作权限等级=20 的动作；4)50：可操作权限等级=50 的

41、动作；5)99：可操作权限等级=99 的动作；6)100：都可操作。,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,115,3.3机组浏览界面在“系统总览界面”点击左下角“浏览”按钮即可进入“机组浏览器界面”，如图，再通过点击“打开”按钮即可进入对应界面。,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,116,3.4系统综览趋势图界面 各曲线图位置如图 标识：1)风速曲线图；2)变桨角度曲线图；3)机组振动曲线图；4)发电机转速曲线图；5)有功功率曲线图。,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,117,3.5手动控制界面在安全链正常时（机组不在刹车模式 200、210

42、 状态），且各设备的相关保护条件不成立，通过触摸屏的“手动控制系统界面”可进行手动控制，如图。以机舱控制柜加热为例，其余部件手动控制步骤同理。1）按下“机舱控制加热器”按钮当启动条件满足时，按钮旁边的方框点亮（绿色），塔基柜加热器部件切换到手动控制状态。2）通过点击“停止/启动”按钮，控制部件停止/运转。,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,118,3.6 温度界面在温度界面可以看到机组各主要部件温度值，如图,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,119,4）机组操作在塔基控制柜的面板上安装了触摸屏,触摸屏与控制柜面板的操作按钮/转换开关构成了主要的人机接口。操作

43、人员可通过触摸屏监视机组状态并可设定机组的运行参数。通过面板上的按钮/转换开关可对机组进行停机、快速启动、手动偏航等操作。风机的操作方式有两种：1）就地操作；2）远程操作。,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,120,4.1 就地操作 风力发电机组的就地操作可以通过控制柜门板上的操作按钮和塔基控制柜触摸屏两种方式进行，但紧急停机后如果在塔基进行开机操作时必须操作按钮和触摸屏一起配合使用才能完成开机操作。1）正常开机 机组开机注意事项：a)如果“机组维护”旋钮没有处在“0”位置，可能有维护人员在机舱或其他原因，此时不能进行开机操作；b)如果“错误代码激活”指示灯亮，则按下其红色复

44、位按钮检查设备是否有故障，如果设备没有故障，则复位后，红指示灯应该处于熄灭状态。如果复位后指示灯还亮，说明设备存在故障，根据显示屏的故障显示，排除故障后再复位，直到指示灯熄灭。,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,121,所有故障排除后，机组正常开机有两种方法。方法一：通过控制柜面板旋钮 a）按下“错误代码激活”按钮，复位故障代码b）控制柜面板上所有旋钮处在“0”位置c）复位后控制柜面板上的指示灯全部处于熄灭状态d）由控制系统负责机组的正常开机运行。方法二：通过触摸屏（如图 所示）a）点击“状态代码复位”按钮；b）复位后状态代码区无异常状态代码出现；c）复位后刹车模式小于 50

45、，偏航模式为 0；d)三叶片回到 89位置；e）由控制系统负责机组的正常开机运行。,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,122,2）紧急停机后的开机 机组开机注意事项：a)如果“机组维护”旋钮没有处在“0”位置，可能有维护人员在机舱或其他原因，此时不能进行开机操作；b)如果“错误代码激活”指示灯亮，则按下其红色复位按钮检查设备是否有故障，如果设备没有故障，则复位后，红指示灯应该处于熄灭状态。如果复位后指示灯还亮，说明设备存在故障，根据显示屏的故障显示，排除故障后再复位，直到指示灯熄灭。,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,123,安全故障排除后，先复位安全链，再

46、复位变桨极限位置，复位后机组的开机方法与前面所述正常开机方法相同。安全链和变桨极限位置复位步骤如下。安全链复位步骤：a）权限获得 在“系统总览界面”点击左下角“登录”按钮进入“用户登录界面”；点击“登录”按钮进行用户登录，登录成功后用户权限为 100，如图 所示。b）复位故障码 按下控制柜面板上的“故障代码激活”按钮，或通过“系统总览界面”按下“状态代码复位”按钮，手动复位故障代码，参考正常开机所述方法。c）复位安全链 按下控制柜面板上的“安全链断开”按钮，可手动复位安全链；当塔基与机舱柜上的检修开关都不在检修位置时，可在远程计算机上复位安全链。在所有安全链输入接点都正常的情况下，安全链才能正

47、常地复位。若安全链复位成功，安全链断开指示灯熄灭。,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,124,变桨极限位置复位步骤：a）权限获得（同上所述）b）旁通变桨极限位置 将控制柜面板上的“机组维护”旋钮拨到“1”位置；按下机舱控制柜面板上的“变桨极限位复位”按钮进行变桨极限位置复位，或先点击“用户登录界面”中的“机舱变桨维护”按钮，再点击“旁通桨叶”按钮进行变桨极限位置复位，如图，复位成功后桨叶回到 89位置。,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,125,3）正常停机 将控制柜面板上的“启动/停止”旋钮拨向“2”位置；或在“系统总览界面”上点击“控制”栏内红色“停止”

48、按钮对风机执行停机操作。不管风机此前处在什么状态，都将进入停机状态。正常停机后开机方法可参考前面所述正常开机方法。4）紧急停机 紧急停机按钮安装于机舱控制柜和塔基控制柜。紧急停机按钮是红色的，其背景为黄色。注意：紧急停机按钮只有人员遇到危险或风力发电机组及其部件处于危险状态时才可使用。使用紧急停机按钮，安全链断开，风力发电机的转子便通过紧急制动器而停止转动。停机之后的开机方法可参考前面所述紧急停机后的开机方法。,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,126,4.2 远程操作 明阳风电场监控系统主要通过后台监控 SCADA 系统来实现操作者与风电机组的互动，实现对远方风电场所有风电

49、机组的运行状况进行监视和停机、启动、偏航、代码复位等一些简单操作。1）主界面 系统主画面主要包括三个部分，即上方工具条、下方工具条、中间的风机图标及本日发电量和累积发电量两个重要数据的显示，如图 所示。上方工具条和下方工具条作为通往各画面的主要窗口，被设计在所有画面中，实现了各画面之间的自由切换。,第五部分 机组操作说明,2023年1月21日星期六,127,2）机组远程操作界面 机组控制界面主要包括三部分，分别为机组控制区，偏航系统控制区，复位区，如图 所示。在机组控制区，可以对风电机组进行远程启动和停止控制；在偏航系统控制区，可以对风机进行偏航控制，控制内容包括：自动/手动偏航切换，顺时针开始偏航、逆时针开始偏航、停止偏航；复位区包含状态码和安全链的复位按钮。,谢 谢！,