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1、,风力发电机的基本结构,各种风力发电机,垂直风力发电机,水平轴风力发电机,自动变形双组风叶多层组装式风力发电机,概述,当今面对能源和环境领域的各种不同程度的压力，社会各个层次不同职业的每一个人需要做的是提高资源的利用率，同时也降低对自然环境的破坏力度，以创造一个和谐的自然环境，而节能也就成为当今社会的一个永恒的话题。我们不仅仅要在已有的、可以大规模利用的资源方面做文章，更多的是发现、发展新能源，如太阳能、风能、地热能、潮汐能，提高其利用的程度。风力发电也是新能的一个主打，在今后的十年里，中国计划国内的风电容量将达到30000MW。,Repower MM系列风机,MM系列风机产品结构,基础踏筒机
2、舱风轮5 箱变,一、风力发电机的基础,1风力发电机基础的作用11用于安装支撑风力发电机组12平衡风力发电机组在各种工况下所产生的载荷（各方向的力、弯矩、扭矩、疲劳载荷和振动等）。13保证风机高耸结构安全，运行稳定。,2工程现场的地质勘察 作为风力发电机组的根基，制定基础设计方案前，需要充分了解研究机位的地质土层情况，物理性能，所处区域地震带设防烈度要求等，对现场工程地质条件作出正确评价。如土层分布情况，物理指标、力学参数等，水文地质情况，地下水位，对混凝土的腐蚀性等，各岩土层的地基承载力推荐值。,3基础设计满足以下两个条件31要求作用于地基上的载荷不超过地基的容许应力，保证地基有足够的安全储备
3、32控制基础的沉降，使其不超过地基容许变形值,4风电机组基础的种类风力发电机基础均为钢筋混凝土独立基础，根据风电场工程地质条件和地基承载力和风机载荷的不同分为：天然重力基础和桩基础（本风场选用桩基础）。天然重力基础：当基础下层土质具有较好的承受能力时，选用天然重力基础。桩基础：根据地质勘探情况，当基础下层土质承载能力较弱时，选用打桩基础或灌注桩基础。,桩基础示意图,5风机受力情况机组自身重量Q 风轮产生的正压力P 风载荷 偏航转向扭矩Mn以上载荷均靠基础予以平衡,当风机正常运行时机组受力情况如图,6风机机组基础的受力情况（上述荷载在基础上的作用情况）机组和机组的自重 Q和G倾覆力矩 M(由机组
4、自重的偏心、风轮产生的正压力P以及风载荷q的因素产生的合力矩)扭矩 Mn(机组偏航转向时产生的)剪切力F(由风轮正压力P和风载荷q 产生)风力发电机机组对基础的所产生的载荷主要应考虑机组自重Q和倾覆力矩Mn,7REpower对风机基础的具体要求混凝土和钢筋用量（如图）,8预埋管 布置保护电缆，但同时对基础结构不利，施工时布置均匀相互间留有间距，尽量减少对基础结构的影响。,预埋管,9基础接地环（未附图）接地规格材料，热镀锌扁钢，宽*厚：30*3.5。,基础浇筑,1风机制造商对风机基础检查项目及依据11基桩钢筋连接情况，底层、顶层钢筋绑扎情况，基础环锚固穿孔钢筋绑扎情况。12基础环放置情况（满足塔
5、筒门朝向要求），浇筑前、后基础环上法兰水平度圆度测量值。13预埋管放置尺寸及弯曲半径、接地系统布置等。14混凝土浇筑情况。15混凝土基础与基础环防腐密封情况。16其余按国家现行建筑施工和监理质量验收标准和规范进行，并请提供施工、监理全过程的质量检查记录、验收记录和施工监理报告。,2钢筋绑扎前的准备21桩检合格a.单桩承载力竖向抗压、抗拔静载试验和水平承载力试验合格 b.桩位偏差合格（1/3D）c.桩头清理（油污，砼碎块）,22钢筋检验a出厂合格证b复检合格证明c.钢筋机械连接抗 拉试验合格证明d表面清理,23基础环的检验和固定 a基础环合格证明，外观检查 b基本尺寸的现场检验（L法兰）c基础环
6、的吊运固定（起重机械120t吊车,d4000）d基础环固定与塔筒门间的关系（盛行风向）,24钢筋绑扎的注意要点a不得焊接，优先机械连接（25%）b机械连接牢固可靠，尤其环形筋（套筒满足国标要求）c搭接长度满足图纸要求，需要重点检查d重点检查基础环加强筋12号筋，穿孔筋21号筋,3.混凝土的浇筑3.1 混凝土的浇筑 1.隐蔽工程的验收 a.钢筋绑扎验收 b.预埋管的保护 c.基础环的再次调整及保护（止水条）d.接地系统的检查 e.模板检查 d.杂物清理,32浇筑前的准备 a 原材料检验合格 b机械设备和工具(罐车、泵车、发电机、振捣棒、照明、覆盖物等）c各岗位技术交底 d应急预案（天气情况、设备
7、工具等）,33浇筑中的注意事项a浇筑时间（12-14h,40min)b基础环水平度的测量（专人测量）c基础环周围振捣到位，减少磕碰d坍落度测量和试块制做e浇筑完成后，砼顶面压光，便于防腐施工f基础环排水孔畅通，清理法兰表面g文明施工,34养护及回填 a及时覆盖养护（淡水）b混凝土温度控制（25）c拆模后的检查（表面缺陷的处理）d接地扁铁施工 e混凝土表面防腐，满足施工条件 d回填夯实（18kN/m3）f基础环水平度及圆度测量,二、风力发电机的塔架（塔筒）,1风力发电机塔架的作用11作为风力发电机支撑承载部件，有足够的强度刚度承受各工况下的载荷。12电力输送载体和设备及人员的保护体。13使风机更
8、加美观。,2REpower 风机塔架简介风机塔架设计为锥形、圆筒式钢塔筒，依据轮毂高度和特殊的塔架设计由三段组成，如图。每个塔筒均具有一个允许经许可人员进入到塔筒底部的可上锁的门，内部有一个符合欧洲安全标准的爬梯可到达机舱且装有防跌落保护系统。底部塔筒设计有通风装置以保证塔架内部空气流通。塔架的每一段都设置有平台和照明灯以供休息或在紧急情况时提供保护。一旦掉电，用于应急照明系统的蓄电池可以确保安全撤离风机。同时在各平台安全的位置还装设有安全电压的照明插座和使用电动工具的电源插座。,3载荷工况风机塔架承受载荷不得超过限制状态，各类工况根据当地气象资料和安装场地类型确定。各等级风机基本参数规定如下
9、表,4风机设计载荷工况分类41惯性力和重力载荷 作用于风电机组的静态和动态载荷，由振动、旋转、地球引力及地震的作用产生42空气动力载荷 由气流与风机的固定或运动旋转相互作用引起43运行载荷 由风机操作和控制产生。44其他载荷 如波动载荷、尾流载荷、冲击载荷等,5REpower风机塔架材料塔架常用材料为低合金高强度结构钢Q345D、Q345E，该材料具有韧性高，低温性能好，焊接性能好等特点。（本风机塔筒采用Q345D钢结构）,6REpower风机塔架的防腐由于风力发电机通常安装于荒野、高山、海边，承受日晒雨淋、强紫外线、沙尘和盐雾。表面防腐至关重要。防腐涂层设计寿命大于15年，漆膜坚硬耐磨附着性
10、好，耐候性、耐水性好。,7风机塔架制造允许偏差要求允许偏差主要包括法兰平面度，圆度，塔筒法兰与轴线垂直度等,三、风力发电机机舱部分,风机根据不同的分类标准，存在以下分类：水平轴与垂直轴离网与并网定速与变速阻力与升力叶片数量（三叶片）,上风向与下风向定桨距与变桨距有齿轮箱与直驱自由式与主动式电动变桨与液压变桨,机舱由底盘和机舱罩组成。机舱内通常布置有偏航系统、传动系统、制动系统、发电机、控制系统。,机舱的组成,机舱,偏航系统,风机的偏航系统也称为对风装置，是上风向水平轴式风力机不可少的组成系统之一，而下风向风力机的风轮能自然地对准风向，因此一般不需要进行调向对风控制。,风机偏航系统分类,风机偏航
11、系统分为主动偏航系统和被动偏航系统，而MM82风机采用的是主动偏航系统，它指的是采用电力或液压拖动来完成对风动作的偏航方式。,风机偏航系统的作用,与风力发电机组的控制系统相互配合，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机组的安全运行,风机偏航系统的组成,偏航系统由风向标传感器、偏航轴承、偏航驱动电机、偏航制动器、扭缆保护装置等几个部分组成。,风向标传感器,MM82风机有两个待加热的风速计安装在气象塔上。气象塔被接地并具有围绕风速计的雷电捕获回路。风机同样具有一个带加热的风向标安装在气象塔上。它具有360的绝对度量范围。,
12、风向标传感器的作用,作为感应元件，对应每一个风向都有一个相应的脉冲输出信号，通过偏航系统软件确定其偏航方向和偏航角度，风向标将风向的变化用脉冲信号传递到偏航电机的控制回路的处理器里，经过偏航系统调节软件比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，为了减少偏航时的陀螺力矩，电机转速将通过同轴连接的减速器减速后，将偏航力矩作用在回转体大齿轮上，带动风轮偏航对准风向，当对风完成后，风向标失去电信号，电机停止工作，偏航过程结束。,偏航轴承,偏航轴承的轴承内、外圈分别与机组的机舱和塔体用螺栓连接。轮齿可采用内齿或外齿形式。外齿形式是轮齿位于偏航轴承的外圈上，内齿形式是齿轮位于偏航轴承的内圈上，齿
13、合受力效果较好，结构紧凑。MM82型风机的偏航轴承采用的是外齿形式。,偏航驱动电机,偏航驱动由4个交流电压400V的电动机组成，偏航速率达到0.5s。,偏航制动器及偏航液压装置,偏航制动器主要由10个安装于偏航轴承上的液压制动卡钳和1个制动盘组成。,a.制动卡钳由制动钳体和制动衬块组成。制动钳体一般采用高强度螺栓连接，用经过计算的足够的力矩固定于机舱的机架上。b.制动盘位于塔架或塔架与机舱的适配器上，一般为环状。,偏航制动器作用,采用齿轮驱动的偏航系统时，为避免因振荡的风向变化而引起偏航轮齿产生交变的载荷，应采用偏航制动器（或称偏航阻尼器）来吸收微小的自由偏转振荡，防止偏航齿轮的交变应力引起齿
14、轮过早损伤。,偏航液压装置作用,主要是通过液压站对制动卡钳进行拖动，从而控制制动卡钳的松开或锁紧。,解缆和扭缆保护装置,安装解缆和扭缆保护装置的必要性：解缆和扭缆保护是风力发电机组的偏航系统所必须具有的主要功能。大多数风力发电机输出功率的同轴电缆在风力机偏航时一同旋转，为了防止偏航超出而引起的电缆旋转，应在偏航系统中设置与方向有关的计数装置或类似的程序对电缆的扭绞程度进行检测，该检测装置在电缆达到规定的扭绞角度前发解缆信号。偏航系统的解缆分为初级解缆和终极解缆。初级解缆是在一定的条件下进行的，一般与偏航圈数和风速有关。,扭缆保护装置的作用：在偏航系统的偏航动作失效后，电缆的扭绞达到威胁机组安全
15、运行的程度而触发该装置，使机组进行紧急停机。一般情况下，这个装置是独立于控制系统的，一旦这个装置被触发，则机组必须进行紧急停机。,扭缆保护装置组成：一般由控制开关和触点机构组成，控制开关一般安装于机组的塔架内壁的支架上，触点机构一般安装于机组悬垂部分的电缆上。当机组悬垂部分的电缆扭绞到一定程度后，触点机构被提升或被松开而触发控制开关。正常运行时，如机舱在同一方向偏航累计超过3圈时，则扭缆保护装置动作，执行解缆。当回到中心位置时解缆自动停止。,偏航解缆,偏航系统工作原理：,风向标作为感应元件，对应每一个风向都有一个相应的脉冲输出信号，通过偏航系统软件确定其偏航方向和偏航角度，风向标将风向的变化用
16、脉冲信号传递到偏航电机的控制回路的处理器里，经过偏航系统调节软件比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，为了减少偏航时的陀螺力矩，电机转速将通过同轴连接的减速器减速后，将偏航力矩作用在回转体大齿轮上，带动风轮偏航对准风向，当对风完成后，风向标失去电信号，电机停止工作，偏航过程结束。,传动系统,叶轮产生的机械能由机舱里的传动系统传递给发电机，风力机的传动系统一般包括低速轴、高速轴、齿轮箱、联轴器和一个能使风机在紧急情况下停止运行的刹车机构等。,齿轮箱,齿轮箱（南京高速齿轮制造有限公司）用于增加叶轮转速，从2050r/min增速到10001800r/min，驱动发电机。齿轮箱采用行星斜
17、齿平行轴式。齿轮传动比为105.5：1，轴线倾斜度为5，转动时按顺时针方向转动。,联轴器,它主要连接发电机、齿轮箱和风轮，当风力带动风轮转动时，联轴器作为传动系统主轴带动发电机的转动。,制动系统,制动系统由初级空气动力制动系统和次级机械制动系统组成。,空气动力制动系统,它包括风机的三个叶片，每个叶片装有独立控制器、变桨驱动和应急电源供应以确保高级别的冗余控制。空气动力制动通过调整风轮叶片到顺桨位置来实现。这可动态使用不同的变桨速度进行，因而避免最大负荷。单个风轮叶片变桨系统中的每一个都可以完全独立运行。一旦电网掉电，变桨系统可通过其各自的应急电源供应进行供电。单叶片的制动力已经足够能使风机安全
18、停机，这便产生一个三倍冗余的安全系统。,机械风轮制动系统,它作为一个主动系统安装在高速主轴上，通过卡销的闭锁来实现风轮制动。在初级安全系统部分或全部失效时该机械系统可被激活并与叶片调节系统一起使风轮停止。它同样可在空气动力制动系统已经停止风轮的情况下为维修工作给予更多安全保障。,发电机,发电机采用双馈异步风力发电机,双馈异步风力发电机结构,它是绕线型转子三相异步发电机的一种，其定子绕组直接接入交流电网，转子绕组端接线由3只滑环引出，接至塔筒底部的变频柜，在经过变频柜内部的调压和调频，供给三相变频交流励磁电流。,双馈异步风力发电机的工作原理,当转子绕组通过三相低频电流时，在转子中形成一个低速旋转
19、磁场，这个磁场的旋转速度n2与转子的机械转速nr相叠加，等于定子的同步转速n1，即nrn2=n1，从而在发电机定子绕组中感应出相应于同步转速n1的工频电压。当风速变化时，转速nr随之变化。在nr变化的同时，相应改变转子电流的频率和旋转的速度n2，补偿电机转速的变化，保持输出频率恒定不变。,异步电机的转差率s=双馈异步风力发电机转子三相绕组内通入的电流频率为f2=，式中表明，在双馈异步风力发电机转子以变化的转速转动时，只要在转子的三相对称绕组中通入转差频率（即）的电流，则在双馈异步风力发电机的定子绕组中就能产生50Hz的恒频电势。双馈异步风力发电机在转子转速低于同步转速时也可运行于发电状态；定子
20、绕组端口并网后始终发出电功率；但转子绕组端口电功率的流向取决于转差率的大小。,控制系统,100KW以上的中型风力发电机组及1MW以上的大型风力发电机组皆配有由微机或可编程控制器（PLC）组成的控制系统来实现控制、自检和显示功能。大、中型风力机的运行及保护需要一个全自动控制系统，它必须能控制自动启动、叶片桨距的机械调节及在正常和非正常情况下停机。除了控制功能，系统也能用于监测以提供运行状态、风速、风向等信息。该系统是以计算机为基础，可以远程监测控制。,并网运行的风力发电机组的控制系统通常应具备以下功能：根据风速信号自动进入起动状态或从电网切出。也就是说按预先设定的风速值（3.5m/s）自动启动风
21、力发电机组，并通过软启动装置将异步发电机并入电网，而当风速大于最大运行速度（25 m/s）时实现自动停机，失速调节风力发电机是通过电机控制叶片尖端部分沿叶片枢轴转动90，从而实现电动刹车。根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制。根据风向信号自动偏航对风控制。,根据功率因数自动投入（或切出）相应的补偿电容。当发电机脱网时，能确保机组安全停机。在机组运行过程中，能对电网、风况和机组的运行状况进行监测和记录，包括电网三相电压、发电机输出的三相电流、电网频率、发电机功率因数等，对出现的异常情况能够自行判断并且采取相应的保护措施，并能够根据记录的数据，生成各种图表，以反映风力发电机组的各项性能指标。具
22、有以微型计算机为核心的中央监控系统（上位机），可以对风力发电场一台或多台风机进行监测、显示及控制，具备远程通信的功能，可以实现异地遥控操作。通过调制解调器与电话线连接。,具备完善的保护功能，确保机组的安全。保护功能有：电网故障保护；风机超速保护；机舱的振动保护；发电机齿轮箱的过热保护；发电机油泵及偏航电机的过载保护；主轴过热保护；电缆扭绞保护；液压系统的超压和低压保护；控制系统的自诊断。,借助各种传感器自动检测风力发电机组的运行参数及状态，包括风速、风向、风力机风轮转速、发电机转速、发电机温升、发电机输出功率、功率因数、电压、电流等以及齿轮箱轴承的温度、液压系统的油压等。当出现恶劣气象（如强风
23、、台风、低温等）情况，电网故障（如缺相、电压不平衡、断电等）发电机温升过高、发电机转子超速、齿轮及轴承温度过高、液压系统压力降低以及机舱振动激烈等情况时，机组也将自动停机，并且只有在准确检查出故障并排除后，风力发电机组才能再次自动启动。,MM82风电机组控制系统 图,风机机舱装配,风机机舱装配分为机械装配和电气装配,机械装配,底座预处理：清洁底面检查各螺缝孔安装弹性支撑偏航系统装配：偏航轴承安装刹车盘、刹车卡钳、液压站、干油润滑泵、集油环等的安装偏航电机的安装主轴装配：轴承安装轴承座安装锁紧螺母安装注油,齿轮箱装配：风轮制动盘、卡钳安装齿轮箱弹性支撑安装传动连接：主轴与齿轮箱连接在一起敷设所有
24、电缆，包括动力电缆和控制电缆传动对中：安装传动系统并调节对中对中：指的是风轮、轴承、齿轮箱、发电机通过联轴器将中点保持在同一直线上。（对中的效果影响到机械磨损、发电机载荷波动等）,电气装配,发电机、Topbox、传感器等安装，一、二次接线电气准备，定值调整机舱测试（功能测试）：用轮毂模拟盒进行模拟正常的轮毂运行情况，证明各电气、机械装配以及一、二次接线的正确性。机舱罩安装：梯子安装清洁表面防腐250kg吊车安装,机舱安全保护系统,风力发电机组的安全保护系统主要包括防雷击保护、超速保护、机组振动保护、发电机过热保护、过压及短路保护等。,防雷击保护,风力发电机组安装在旷野比较高的塔上，在雷电活动地
25、区极易遭雷击。风力机防雷方法主要有采用安装在机舱顶部的避雷针保护，风机叶片上的接闪器，发电机定转子避雷保护以及机舱与塔筒之间的间隙，进行防雷击保护。避雷保护的动作过程：当发生雷击时，叶片接闪器将雷电流引入碳刷，经过塔筒，最后经过接地网，将大电流泄如大地。当雷击时，大电流经气象杆上的避雷针，流入底座，再经过塔筒，经过基础接地极，最后向大地放电。,超速保护,当风轮转速超过允许范围时，为了防止风轮飞车而损坏叶片，造成更大的损失，风力发电机组都有速度检测环节，及时采取刹车办法。,机组振动保护,风力发电机组中有一个振动传感器，当主机振动较大时，振动传感器发出信号，刹车停机。,发电机过热保护,发电机内设温
26、度传感器，当温度超过允许值时，控制系统自动停机。,双馈风力发电机系统的并网运行,我厂的REpower MM82型风机采用的是变速恒频并网运行方式。即风力发电机组的转速随风速的波动作变速运行，但仍输出恒定频率的交流电。这种方式可提高风能的利用率，但将导致必须增加实现恒频输出的电力电子设备，同时还应解决由于变速运行而在风力发电机组支撑结构上出现共振现象等问题的。,双馈风力发电机系统并网运行的特点:,双馈发电机定子三相绕组直接与电网相连，转子绕组经变频器连入电网，能够实现功率的双向流动。由于在风力机变速运行时发电机也为变速运行，因此为了实现与电网的并联，将由双馈异步电机和以自关断器件为功率开关的变频
27、器组成的系统采用脉宽调制技术（PWM）控制。采用双馈异步电机，只要根据风速的变化和发电机转速的变化调整转子的电流频率，即可实现恒频控制。这种系统并网的特点如下：,（1）风力机启动后带动发电机至接近同步转速时，由变频器控制进行电压匹配、同步和相位控制，以便迅速地并入电网，并网时基本上无电流冲击。（2）风力发电机的转速可随风负载的变化及时作出相应的调整，使风力发电机组以最佳叶尖速比运行，产生最大的电能输出。,（3）双馈发电机励磁可调量有3个：励磁电流的频率、幅值和相位。调节励磁电流的频率，保证发电机在变速运行的情况下发出恒定频率的电力；通过改变励磁电流的幅值和相位，可达到调节输出有功功率和无功功率
28、的目的。当转子电流相位改变时，由转子电流产生的转子磁场在电机气隙空间的位置有一个位移，从而改变了双馈电机定子电动势与电网电压向量的相对位置，也即改变了电机的功率角，所以，调节励磁不仅可以调节无功功率，也可以调节有功功率。,双馈风力发电机的运行方式,（1）超同步运行（转子旋转磁场方向与机械旋转方向相反，磁场的旋转速度n2为负）。定子向电网馈送电力外，转子也向电网馈送一部分电力。（2）亚同步运行（转子旋转磁场方向与机械旋转方向相同，磁场的旋转速度n2为正）。（3）同步运行。此种状态下转子的机械转速nr=定子的同步转速n1，滑差频率f2=0，这表明此时通入转子绕组的电流的频率为0，也即是直流电流，与
29、普通同步发电机一样。,变速风力机驱动双馈异步发电机与电网并联运行,（1）频率的控制。当风速降低时，风力机转速降低，异步发电机转子转速也降低，转子绕组电流产生的旋转磁场转速将低于异步电机的同步转速ns，定子绕组感应电动势的频率f低于f1（50Hz），同时测速装置立即将转速降低的信息反馈到控制转子电流频率的电路，使转子电流的频率增高，则转子旋转磁场的转速又回升到同步转速n2，使定子绕组感应电势的频率f又恢复到额定频率f1（50Hz）。同理，当风速增高时，则使转子电流的频率降低，使定子绕组的感应电动势频率重新恢复到频率f1。当异步电机转子转速等于同步转速时，此时转子电流的频率应为零，即转子电流为直流
30、电流，此时双馈异步发电机变为普通同步发电机运行。,（2）电压的控制。当发电机的负载增加时，发电机输出端电压降低，此信息由电压检测获得，并反馈到控制转子电流大小的电路，也即通过控制三相半控或全控整流桥的晶闸管导通角，使导通角增大，从而使发电机转子电流增加，定子绕组的感应电动势增高，发电机输出端电压恢复到额定电压。反之，当发电机负载减小时，使转子电流减小，定子绕组输出端电压降回至额定电压。,（3）变频器及控制方式。采用脉宽调制（PWM）控制的由IGBTs组成的变频器。,MM82风力发电机使用双馈电机，与电网连接关系如下：,风力发电机组的启动、并网与停机,风力发电机组在投入运行前应具备的条件（1）电
31、源相序正确，三相电压平衡。（2）偏航系统处于正常状态，风速仪和风向标处于正常运行的状态。（3）制动系统和控制系统的液压装置的油压和油位在规定范围内。（4）齿轮箱油位和油温在正常范围内。（5）各项保护装置均在正确投入位置，且保护定值均与批准设定的值相符。（6）控制电源处于接通位置。（7）控制计算机显示处于正常运行状态。（8）经维修的风力发电机组在启动前所有为检修而设立的各种安全措施应已拆除。,风力发电机组的启动和停机,1风力发电机组的启动和停机有自动和手动两种方式2风力发电机组应能自动启动和停机（1）风力发电机组的自动启动。风力发电机组处于自动状态，当风速达到启动风速范围时，风力发电机组按计算机
32、程序自动启动并入电网。（2）风力发电机组的自动停机。风力发电机组处于自动状态，当风速超出正常运行范围时，风力发电机组按计算机程序自动与电网解列停机。,风力发电机的手动启动和停机,手动启动和停机有四种操作方式：（1）主控室操作。在主控室操作计算机启动键或停机键。（2）就地操作。断开遥控操作开关，在风力发电机组的控制盘上操作启动或停机按钮，操作后再合上遥控开关。（3）远程操作。在远程终端操作启动键或停机键。（4）机舱上操作。在机舱的控制盘上操作启动键或停机键，但机舱上操作仅限于调试时使用。,四、风轮,风轮由叶片，轮毂组成，风轮有三个叶片，叶片通过叶片轴承以法兰固定在铸造轮毂上。风轮叶片因此可以通过
33、变桨驱动沿其纵性轴线进行调整。为确保在掉电或风机故障情况下变桨系统冗余或连续运行，每个叶片都有其自身独立的蓄电池组和控制器。在部分负荷范围内，即当风机在额定功率以下运行时，风机以固定叶片桨距和可变速度工作获得最优的风轮动力。在额定负载范围内，即当风机已达到其最大风轮速度时，风机以恒定的发电机提供的恒定扭矩运行。风速改变是通过变桨系统进行控制。,风轮技术数据:风轮技术数据风轮直径：82.0m 扫风面积：5281 速度范围：8.517.1（+16%）rmp最大叶尖速度：约73.4m/s风轮轴线倾角：5 风轮椎角：3.5 旋转方向：顺时风轮位置：上风向风轮重量（包括变桨系统）：约36.4t,叶片,R
34、Epower MM82 叶片设计构成了一个强壮的结构以面对高风速荷载，同样构成较轻的结构以降低向机舱的负荷传递。这通过使用玻璃纤维增强塑料(GPR)来实现，该结构可最佳提供所需的材料性能。同样为获得高空气动力效率对叶片进行最优化以降低风机噪声传输。叶片的防紫外线凝胶漆表面可保护叶片表面免受潮湿影响。同样在一些特定区域（例如叶片前缘）采用特定保护措施避免腐蚀。,风轮叶片技术数据风轮叶片数：3 风轮叶片长度：约40.0米风轮叶片重量：约6.4t 叶片材料：GRP,轮毂,轮毂的作用及原理介绍:轮毂是风轮的枢纽，也是叶片的根部与主轴的连接件。所有从叶片传来的力，都通过轮毂传递到传动系统，再传到风力机驱
35、动的对象。同时轮毂也是控制叶片桨距的所在。,轮毂的构成,轮毂包括：变桨轴承、变桨电机、蓄电池、控制箱、集油袋、干油润滑泵、干油分配器、行程开关、传感器、变桨齿轮箱、轮毂罩等。,变桨轴承,风机轴承包括偏航轴承与变桨轴承，相对于偏航轴承来讲变桨轴承的冲击载荷比较大，风垂在叶片上的震动也大，所以要求便将轴承的游隙应为零或稍微的负游隙值，这样在震动情况下可减少轴承的微小磨损，偏航轴承要求为小游隙。,变桨电机,变桨系统的电机是直流电机，3个电机相互独立、同步运行。,电池盒,在轮毂内，共有三只，电网无电时，供变桨用。在单个风轮叶片变桨系统中的每一个都可以完全独立运行。一旦电网掉电，变桨系统可通过其各自的应
36、急电源（即电池盒）供应进行供电。,控制箱,在轮毂中有三个控制箱，其中一个控制箱含有控制器，可与顶部箱进行数据通讯，用以实现同步控制。,集油袋,安装在变桨轴承上，每个轴承上有10个，内有出油喷嘴,干油润滑泵,安装在变桨轴承上，每个轮毂上有1个干油润滑泵，给轴承提供润滑油,干油分配器,变桨系统工作7个小时后，由干油润滑泵通过干油分配器通过油管给变桨系统加油，加油时间持续2min。,行程开关,行程开关又称限位开关或位置开关。它是一种根据运行部件的行程位置而切换电路工作状态的控制电器。行程开关的动作原理和控制按钮相似，在机床设备中，事先将行程开关根据工艺要求安装在一定的行程位置上，部件在运动中，装在其
37、上的撞块压下行程开关顶杆，使行程开关的触点动作而实现电路的切换，达到控制运动部件行程位置的目的。这里安装的为91、95动作的限位开关，两个开关为主副关系，正常停机情况下变桨极限为90，电网故障时变桨极限为91。,传感器,1 角度传感器通过小齿轮和变桨轴承外齿联动，设定变桨轴承的外齿的每个齿的角度值，通过计算小齿轮走过的齿数就可以计算出变桨的角度。2 温度传感器采用铂电阻PT100温度传感器，即0度时阻值为100欧，电路采用惠斯登平衡电桥。,轮毂罩,保护轮毂内部免受腐蚀等，延长使用寿命。,轮毂的装配过程简介,变桨轴承装配控制盒、电池盒装配变桨电机装配干油润滑泵装配干油分配器及管线装配其他附件，如
38、售后服务灯等装配,轮毂的电气装配,（1）将电池盒与控制盒所有插头按正确的方式连接并紧固；（2）安装角度传感器、限位开关。,轮毂的测试,需要通电模拟现场进行功能性测试，包括：线与线的绝缘电阻测试、接地电阻测试、漏电流保护测试时间、变桨轴承转动测试、变桨发热情况等。,轮毂罩的安装,玻璃钢的轮毂罩按固定方式装配，并做好中心线标识，轴标号等工作，存放期间为防潮，对外露的螺栓涂漆。,变桨系统,叶片通过叶片轴承以法兰固定在轮毂上，以沿其纵向轴线旋转。叶片旋转通过单独附在每一个叶片上的变桨驱动和每一个控制器系统来实现。为了使每一个叶片调节同步化，需要使用一个额外的同步控制器。在电网掉电或风机故障时，风机的安
39、全运行可通过每个变桨驱动的单独不间断电源进行保证。,变桨系统技术数据,原理：电气驱动，单叶片变桨功率控制：变桨和风轮速度控制变桨驱动：带有缓冲电池的同步直流电机最大叶片角：91安全停机时的变桨速度:7/s,安全保护系统,轮毂锁：需要进入轮毂则首先进行变桨停机，抱闸抱住齿轮箱的轴，此时风轮锁插入定位孔，使叶片定位，如果没有插上风轮锁，机舱会发出报警信号，提醒工作人员完成此操作。,风力发电机传感器部分,传感器作为风力发电机的感观部分，将风力发电机在各种运行状态下的非电物理量如温度、压力、液位、风力、风向等信息转换成电信号，随时反馈给其内部的控制系统，再由控制系统对接受到的信息进行判断，做出相应的处
40、理或动作。可以说，传感器相当于风电机的二次部分，起到监视、保护的作用。,作为风机的重要组成，传感器的数量和种类占了相当大的一部分，下面详细介绍一下各种不同传感器的安装位置和作用。,1风速与风向的测量MM82风机有两个带加热的风速计和一个带加热的风向标安装在机舱外部的气象塔上。气象塔被接地并具有围绕风速计的雷电捕获回路。风速计将检测到的风速信息传达到顶部控制箱，由控制箱对数据进行判断，据实来进行变桨调节，以提高风能利用率，同样也起到保护叶片的作用。风速计的状态经常由运行计算机进行监测，其中一个被加热，另一个为常温状态。在寒冷天气，如果未加热的风速计被冻结，控制系统会立即进行记录，之后控制器停止风
41、机。通过手动控制该风机可再次投入运行。风向标主要是用以实时监测风向的变化，为风机偏航提供依据，它具有360的绝对度量范围。,2转动方向与转动速度转向速度传感器用以测量风轮、齿轮箱高速轴、发电机负荷端、主轴、偏航、变桨等的速度或角度。其中一部分传感数据，主要是监视命令执行的情况是否正常。一些是监视风机各部分是否运行正常。如齿轮箱高速轴侧的速度传感器监视数据将发送至Topbox控制器，并同主轴速度传感器的监视数据进行比较，以判断运行正常。,3震动与摆动在风机的底部安装了两个震动传感器，一个机械型的，一个电子型的。机械型的震动传感器为触点式的，可以监测风机整体来自各个方向的震动情况。而电子型震动传感
42、器主要监测机舱内的震动。当震动或摆动达到了风机的预设标准，传感器将动作于停机。,4发电机传感器,磨损传感器的主要工作原理为：当发电机运行时，电刷会因与滑环接触而存在磨损的现象，为安全运行考虑，当磨损到一定程度，电刷需要换新，所以在电刷上加装一个磨损传感器，当传感器与滑环接近到预设数值时，传感器将报警。,5齿轮箱传感器,6其它温度传感器,7制动磨损探测器齿轮箱高速轴侧外部的制动盘上，装有一个液压卡钳，当风机需要紧急停机或者需要进入轮毂工作时，将启动液压卡钳。因轮毂侧的自身重力引起的惯性很大，为防止急速刹车引起轴承损坏，使用液压卡钳时，一般情况下是在风机变桨停机后，叶片转动速度很慢的时候，开始抱刹
43、。在抱刹过程中卡钳将会有很大的磨损，为防止卡钳的金属部分与制动盘直接接触，在卡钳上设有一个制动磨损探测器，当磨损到设计的安全程度，探测器将报警，以提示工作人员。,8偏航解缆在风速长时间超过风机启动风速，但风向有连续变化时，就有可能出现风机偏航系统连续沿同一个方向偏转的现象。为防止塔筒内部的电缆因扭矩过大而被扭断，在风机的偏航系统的轴承上加装了一个解缆开关，其齿轮咬合偏航系统的齿轮，当看管探测到机舱沿同一个方向旋转了3圈时，开关动作将风机停运。,9限位开关限位开关又称行程开关，安装于轮毂偏航系统的轴承上面，该开关有两个不同位置的触点，后面一个为备用开关。在正常运行时，变桨系统的动作角度由Topbox控制，但是在异常情况或Topbox故障时，命令不起作用或发不出命令，同时要保证叶片的安全，需要加装一个限位开关，作为后备。变桨的最大角度预设为90，该开关限制角度分别为91、95。,10角度传感器变桨系统要根据风速的大小来调整桨叶的角度，以适应实时的风能，所以其变化的角度需要角度传感器来进行监测，以示各部分运行正常。在变桨电机的内部有一个角度传感器，电机旁边也有一个与变桨轴承齿轮咬合的角度传感器，两者之间的数据主要是用于作比较。,
