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1、UP1.5MW风电机组简介国电陕西定边繁食沟风电场:刘贵星,国电陕西风力发电有限公司GUODIAN SHAAnXI WIND POWER GENERATION CO.,LTD,学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,主要内容,一、UP1.5MW风电机组概述二、UP1.5MW风电机组的组成三、传动链四、变桨系统五、偏航系统六、液压系统七、罩体及塔架,UP1.5MW风机为3叶片水平轴式变桨距变速恒频风力发电机。低速轴（主轴）风轮连接，在齿轮箱后通过高速轴与发电机连接。包括过载滑环系统的联轴器在发电机段短路时阻止齿轮损坏。UP86/1500风机有86.086 米大直径风轮，
2、风轮转速范围为9.719.5 rpm，额定转速为17.4rpm，扫风面积为5820.4m2，额定风速10 m/s，切入风速3 m/s，切出风速25 m/s(10min)。风机的轮毂高度为80m，生存寿命为20年。,一、联合动力1.5WMW风电机组简介,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,齿轮箱由它的两个转矩臂支撑，由于转矩臂橡胶支撑的变形使得高速轴以环形路径运动。发电机须在额定负下与高速轴同心连接。在额定功率时，发电机轴承几乎是没有被施加任何来自联轴器的径向反作用力和反挠矩。在部分载荷情况下，不希望出现由联轴器不同轴引起的附加
3、负载。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，转子功率通过逆变器输入到电网。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,风力发电机的主制动器是空气动力制动器。冗余的机械制动器是盘式制动器，它是通过液压系统进行操作并且安装在齿轮箱的高速轴输出端上。偏航系统包括四个齿轮偏航电机，偏航电机由风力发电机的控制系统根据安装在机舱顶部的风向标发来的控制信号进行操作。偏航电机驱动偏航轴承，从而使机舱在摩擦力的作用下开始偏航。机舱外壳由聚合物玻璃纤维制成，它可保护机舱内部的各组件免受雨、雪、灰尘、太阳辐射等的破坏。从塔筒内通过爬梯可以到达机舱，爬梯上配备有
4、助爬器。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,机舱内部包含有一台维护吊车，额定起重重量是350kg。对于UP1.5型号的风机，其塔筒为80m，外形为锥形，且分成三段。塔筒用特殊的防腐蚀保护漆漆过，保证生存期的防腐要求。风力发电机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语言开发的一个软件PLC控制系统。软件是基于安全和控制原理图设计的。风力发电机的控制系统安装在机舱控制柜以及塔基控制柜内。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,二 风力发电机的组成,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献
5、蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,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 轮毂组件,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,2.1气候条件,运行环境温度范围是-30+40。风力发电机在风场中安装时，各风力发电机之间在主风向上的距离至少应该在5倍风轮直径以上。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,2.2电网条件,风力发电机必须连接的电网的条件是690V，50Hz。运行时的电流波动范围必须在额定
6、值的+10%-10%以内。频率的变化范围是+2-3Hz。电网在所述的范围内必须足够稳定，如果频繁的电压或者频率变化超过工作限度，那么可能导致机器机械部件的损坏。在风力发电机的整个寿命周期内，平均每个星期只能出现一次电力系统断电。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,2.3发电系统说明发电机,发电机是带有滑环的双馈异步发电机，发电机定子直接与电网连接，滑环与转子连接，转子功率通过逆变器输入到电网。发电机可以有星形或三角形定子连接，这就允许它在轻载时（风速低时的一种频率状态）得到较大范围的速度变动和较少的发电机损耗。稳定的旋转速度是1000rpm到2016rpm，最大地达到2050
7、rpm。发电机有短路和过载保护。定子和轴承等处的温度通过PT100温度传感器被连续地监控。通过连接在轴上位于联接一侧的轴向风扇对发电机提供通风，风扇通过发电机的后部从机舱吸入空气又将其排到机舱的外面。滑环隔间也起到了风扇的作用。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,变频器,变频器主要组成有包括并网柜、控制电子单元、网侧变流器、转子侧变流器、有源crowbar、直流中间电压回路几部分组成.,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资
8、源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,控制系统说明,风力发电机控制器位于塔基、机舱内部的一 个控制柜内。处理器和它的输入/输出卡从不同的风力发电机功能中获取信号，然后计算最佳控制动作并发出指令给执行元件（如马达、电磁阀、继电器等）以保证安全运行并决定获取本地点可用能量的最佳方法。控制功能如下：,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,1)机舱相对于主风向的偏航控制。监测并纠正塔筒内电缆的缠绕状态。2
9、)液压：管理提供机械能量给偏航制动器和紧急制动器的液压马达。3)监测环境传感器：风向、风速、温度。4)监测机械部件和齿轮箱的液压马达的旋转状态并监测塔筒的振动状态。5)监测发电机和变频器功能，并网或脱网。6)设定点无功功率的产生。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,7)调节速度和要产生的有功功率。8)定位且监测叶片的倾斜。9)产生且管理报警和运行状态。10)与远程控制交换数据。11)能量的产生，时间和可用性。12)与风力发电机塔筒底部的本地操作控制器交换数据，便于监控机舱内零部件的状态。13)管理和维护机器的参数。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉
10、献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,三 传动链,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,传动系统将风作用到叶片上的动力通过低速轴、齿轮箱和高速轴传送给发电机。,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。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,3.1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。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,齿轮箱和
11、发电机用一个柔性轴连接，在风力发电机组的运行期间，这个轴补偿两平行性偏差和角度误差。为了减少振动的传递，联轴器需要有阻尼性。为了避免在偏差的情况下出现的扭转振动，它的轮轴也必须是同步。联轴器必须有大于等于100 M的阻抗，并且承受2 kV 的电压。这将防止寄生电流通过联轴器从发电机转子流向齿轮箱，这可能带给齿轮箱极大的危害。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,主轴轴承,前轴,后轴,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,高速轴制动器 在风力发电装置需要停机时，制动器制动，实现传动系统停机。它具有自动摩擦片调整功能，也就是说当摩擦片磨损时不需要手动调整制动器。制动器
12、单侧带一个液压缸，带液压缸的一侧为主动侧，另一侧为被动侧，主动侧和被动侧被螺栓连接在一起，可以在两根导向柱上滑动，可以滑动的这部分为浮动体。当制动器工作时，主动侧油腔在液压的作用下迫使活塞推动摩擦片贴紧制动盘，当主动侧上闸后，被动侧才在活塞的作用下连带整个浮动体向相反方向滑动，使被动侧上闸。下图是参考示意图：,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,3.2齿轮箱,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
13、，必须通过齿轮箱的增速作用来实现。齿轮箱增速部分由三级组成，两级行星齿轮和一级平行轴齿轮。结构如下图所示：,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,传动比 100.48额定功率 1663 kW额定输入转速 17.4 rpm额定输出转速 1753 rpm 齿轮箱由它的两个扭矩臂支撑，由于主轴采用两个主轴承支撑，使得齿轮箱只承受转矩，风轮的弯矩载荷由主轴轴承承担。风力发电机的主制动器是空气动力制动器。在齿轮箱的输出轴上，装有常开式高速轴制动器，它是通过液压系统进行操作，在叶片顺桨、风轮转速降5rpm 后，高速轴制动器启动使风轮停转。齿轮箱里的电气元件主要有：温度传感器PT100（润滑油
14、、低速轴、高速轴），油泵电机，加热器，油位传感器，油压传感器，油过滤器传感器，冷却风扇电机。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,四 变桨系统,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,变桨系统安装在风力发电设备的轮毂内，它可以实现三个桨叶独立变桨。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。变桨中央控制系统和速度控制（轴控箱）对主电机进行联合控制，保持恒功率输出。风带动桨叶使风轮加速，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兼容性。此外为了控制功率输
15、出，变桨设备又是一个安全/制动系统。叶片之间都是独立工作的。因此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。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,变桨系统主要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，温度传感器。中央控制箱：主要用于电能分配和PLC控制。轴控箱：电机驱动，控制变桨电机的转动和转向。电池箱：备用电源，紧急停机时为顺桨提供电力。变桨电机：驱动桨叶偏转。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献
16、蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,五 偏航系统,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,偏航系统是水平轴式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；其二是提供必要的紧锁力矩，以保证风力发电机组的安全运行。对于上风式机组，偏航系统利用电机驱动。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,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、偏航计
17、数器、润滑泵、偏航位置传感器组成。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。UP1.5MW 风力发电机组的偏航系统采用内齿形式。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,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
18、。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,偏航制动器 采用齿轮驱动偏航系统时，为避免因振荡的风向变化而引起偏航齿轮产生交变载荷，应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。摩擦片检查与更换 摩擦片用钢板和摩擦材料制造，每个摩擦片的平均总厚为18mm，任何摩擦片的厚度低于12mm 时，已经磨损掉6mm，立即更换摩擦片。摩擦片的尺寸根据制动器类型不同可能会不同，要根据制动器的型号（德标制动器，安泰特、贵州新安制动器）更换摩擦片。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,六 液压系统,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,U
19、P1.5MW 风力发电机液压系统其主要功能是为确保发电机组安全运行，风机分别在高速轴及偏航系统安装了制动器，UP1.5 风力发电机所用的高速轴制动器是一个液压动作的盘式制动器，用于锁定转子；偏航系统是一组液压动作的盘式制动器用于锁定整机。各制动器和液压站之间通过液压管路连接。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,本液压系统有两个主控制回路，高速轴制动回路和偏航制动回路，系统正常工作压力范围135bar-150bar 之间，偏航半泄压力为25bar，偏航全泄压理论为0bar，系
20、统压力由电机和泵提供，并由压力传感器来加以精确显示，液压油泵断合是利用压力传感器和电气联动控制来实现的，起到控制系统压力的作用。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,七 罩体与塔架,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为了保护风机设备不受外部环境影响，并且减少噪声排放，机舱与轮毂系统的外面均采用罩体保护。罩体的材料为玻璃钢，是由聚酯树脂、胶衣、面层、玻璃纤维织物等材料复合而成的。罩体包括机舱罩和整流罩，机舱罩主要由上部机舱罩、下部机舱罩等组成，它们是通过螺栓连接组合而成的壳体，操作人员可以在底板上面进行拆装、维修等活动。下部机舱罩在底板上还设有一个地窗（底部吊装
21、孔），主要是用来吊装辅料和维修工具的；同时还可以作紧急逃生孔用，当发生紧急情况时，工作人员可以快速打开地窗，借助主机架里的逃生装置从塔架外部逃脱。上部机舱罩上有设有一个天窗，维修人员可以通过天窗爬到主机外面，对避雷器、风速仪、风向仪和航空灯等零部件进行维护。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,下部机舱罩在底板上还设有一个地窗（底部吊装孔），主要是用来吊装辅料和维修工具的；同时还可以作紧急逃生孔用，当发生紧急情况时，工作人员可以快速打开地窗，借助主机架里的逃生装置从塔架外部逃脱。上部机舱罩上有设有一个天窗，维修人员可以通过天窗爬到主机外面，对避雷器、风速仪、风向仪和航空灯等零部
22、件进行维护。接地电缆作为防雷击系统的一部分，分布于机舱罩内壁。整流罩由整流罩体和顶盖组成，它们通过螺栓连接组合而成的壳体。整流罩体的三个叶片出口带有挡雨环，能有效防止雨水和沙子进入轮毂系统。整流罩通过前后支撑与轮毂系统连接。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,塔筒分为三节，分别为第1 节塔筒、第2 节塔筒、第3 节塔筒，每节都有塔筒平台，可以维修塔筒连接螺栓或作休息平台，每节都有照明系统和塔筒梯子，安装、维护人员可以通过塔筒梯子到达机舱，塔筒梯子上配备有安全钢丝绳和助爬器。,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源学习实践分享,谢谢大家,
