1500KW風(fēng)機(jī)對(duì)比介紹

明陽、南車風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集電氣、機(jī)械于一體，是一種能把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的清潔能源設(shè)備。華能洱源馬鞍山風(fēng)電場采用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有兩種：明陽1.5MW高原型風(fēng)機(jī)和南車1.5MW高原型風(fēng)機(jī)。這兩種風(fēng)機(jī)在結(jié)構(gòu)和性能上有著很多的差異，下面是我對(duì)這兩種風(fēng)機(jī)進(jìn)行的簡單分析。1. 葉片葉片是風(fēng)機(jī)采集風(fēng)能的核心部件，明陽和南車風(fēng)機(jī)的葉片都采用復(fù)合材料制作而成，以樹脂為基體、玻璃纖維為增強(qiáng)材料。具有拉伸強(qiáng)度高；易成型性好，耐腐蝕性強(qiáng)，維護(hù)少、易修補(bǔ)，比重小等優(yōu)點(diǎn)。明陽風(fēng)機(jī)的葉片長度為40.3m，南車風(fēng)機(jī)的葉片長度為37.25m。2. 輪轂及變漿系統(tǒng)2.1 輪轂簡介輪轂是葉輪的樞紐，葉片裝在輪轂上，也是葉片根部與主軸的連接件。所有從葉片傳來的力，都是通過輪轂傳遞到傳動(dòng)系統(tǒng)，再傳遞給發(fā)電機(jī)，同時(shí)輪轂也是控制葉片槳距的所在。變槳系統(tǒng)安裝在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的輪轂內(nèi)，當(dāng)風(fēng)速發(fā)生變化時(shí)，通過變槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)變漿齒輪箱（三級(jí)行星）減速后帶動(dòng)變槳軸承轉(zhuǎn)動(dòng)從而改變?nèi)~片對(duì)風(fēng)向地迎角，使葉片保持最佳的迎風(fēng)狀態(tài)，由此控制葉片的升力，以達(dá)到控制作用在葉片上的扭矩和功率的目的。2.2 明陽、南車風(fēng)機(jī)輪轂比對(duì)南 車明 陽變漿系統(tǒng)變漿驅(qū)動(dòng)裝置電機(jī)、齒輪箱、變漿軸承變漿電機(jī)400V交流電機(jī) P=3kW 180V直流電機(jī)變槳齒輪箱變漿電池箱位于機(jī)艙內(nèi)，發(fā)電機(jī)后。360 V (30x12V)位于輪轂內(nèi)三個(gè)軸悾箱內(nèi)變漿軸承 采用雙排深溝球軸承，安裝在輪轂上，通過外圈螺栓把緊。其內(nèi)齒圈與變槳驅(qū)動(dòng)裝置嚙合運(yùn)動(dòng)，并與葉片聯(lián)接。 深溝球軸承主要承受純徑向載荷，也可承受軸向載荷。承受純徑向載荷時(shí)，接觸角為零。變漿軸承潤滑自動(dòng)注油裝置人工刷油變漿控制 變槳中央控制箱執(zhí)行輪轂內(nèi)的軸控箱位于機(jī)艙內(nèi)的機(jī)艙控制柜之間的連接工作。變槳中央控制箱與機(jī)艙控制柜的連接通過環(huán)實(shí)現(xiàn)。通過滑環(huán)機(jī)艙控制柜向變槳中央控制柜提供電能和控信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)將葉片以精細(xì)的變槳角度向順槳方向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的功率控制。如果一個(gè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障，另兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器可以安全地使風(fēng)機(jī)停機(jī)。三個(gè)驅(qū)動(dòng)器獨(dú)立控制。通過三個(gè)獨(dú)立的編碼器來記錄變漿的角度 每個(gè)葉片對(duì)應(yīng)兩個(gè)限位開關(guān)：91度限位開關(guān)和95度限位開關(guān)。當(dāng)葉片變槳趨于最大角度的時(shí)候，會(huì)觸發(fā)限位開關(guān)，以保護(hù)變槳系統(tǒng)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。正常停機(jī)時(shí)候槳葉角度為89度。每個(gè)葉片對(duì)應(yīng)1個(gè)變槳限位撞塊（89度），當(dāng)葉片變槳趨于最大角度的時(shí)候，變槳限位撞塊會(huì)運(yùn)行到緩沖塊上起到變槳緩沖作用，以保護(hù)變槳系統(tǒng)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。正常停機(jī)是槳葉角度為86度。南車風(fēng)機(jī)的變漿電機(jī)是交流電機(jī)，靠輪轂內(nèi)的變漿變頻器（交直流性變頻器）供電，停電時(shí)通過電池箱供電，再經(jīng)過變漿變頻器逆變后給三個(gè)偏航電機(jī)供電，控制風(fēng)機(jī)槳葉角度改變；明陽風(fēng)機(jī)的變漿電機(jī)是直流電機(jī)，靠軸控箱內(nèi)的電池組供電，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)電池組處于浮充電狀態(tài)。3. 主軸及齒輪箱3.1 主軸簡介主軸連接著輪轂與齒輪箱，是傳動(dòng)風(fēng)輪扭矩的核心部件。用來支持旋轉(zhuǎn)零件，既承受轉(zhuǎn)矩又承受彎矩。齒輪箱通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)相連，可以將風(fēng)輪所轉(zhuǎn)化的動(dòng)能傳遞給發(fā)電機(jī)并使其得到所需要的轉(zhuǎn)速。3.2 齒輪箱簡介明陽1.5MW高原型風(fēng)機(jī)和南車1.5MW高原型風(fēng)機(jī)的齒輪箱均由南高齒生產(chǎn)，為了提高齒輪箱速比、降低齒輪箱體積，兩家風(fēng)機(jī)的齒輪箱均采用兩級(jí)行星一級(jí)平行軸的布置。齒輪箱內(nèi)部設(shè)有一些相關(guān)各傳感器輸出接口（油溫檢測、潤滑壓力檢測、濾清器阻塞檢測等），這些溫度、壓力傳感器的檢測結(jié)果來反應(yīng)了齒輪箱的運(yùn)行情況，主控系統(tǒng)根據(jù)這些信號(hào)來控制齒輪箱的一些輔助元件工作（冷卻系統(tǒng)、加熱器等），從而使齒輪箱更好的工作。3.3 明陽、南車風(fēng)機(jī)齒輪箱冷卻潤滑方式比對(duì)齒輪箱工作時(shí)，通過齒輪油給其齒輪潤滑和冷卻，兩家風(fēng)機(jī)齒輪箱的潤滑方式均為強(qiáng)制潤滑+飛濺潤滑。強(qiáng)制潤滑：是通過齒輪油泵將齒輪油從齒輪箱內(nèi)抽出直接撒在齒輪上；飛濺潤滑：大齒輪底部浸泡在齒輪油中，齒輪箱工作時(shí)，齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)起齒輪油，通過齒輪的粘合來實(shí)現(xiàn)對(duì)所有齒輪的潤滑。工作時(shí)，齒輪油的溫度會(huì)升高，齒輪油中的雜質(zhì)會(huì)增多。通過油泵將油從齒輪箱內(nèi)抽出，經(jīng)過冷卻系統(tǒng)冷卻、濾芯過濾后可以降低其溫度、減少其中的雜質(zhì)含量，從而更好的實(shí)現(xiàn)其潤滑和冷卻功能。明陽風(fēng)機(jī)的齒輪油冷卻系統(tǒng)是水冷+風(fēng)冷（風(fēng)扇給冷卻水降溫）；南車風(fēng)機(jī)的齒輪油冷卻系統(tǒng)是風(fēng)冷（風(fēng)扇給齒輪油降溫）。3.4 明陽、南車風(fēng)機(jī)主軸、齒輪箱比對(duì)南 車明 陽主軸 空心軸，中間放動(dòng)力電纜和控制電纜。給輪轂中的電機(jī)和控制柜提供電源和控制信號(hào)用以實(shí)現(xiàn)對(duì)變漿系統(tǒng)的控制。 通過螺栓與輪轂相連，通過脹套與齒輪箱一級(jí)行星架相連，從而傳遞扭矩。內(nèi)置于齒輪箱箱體外置齒輪箱規(guī)格二級(jí)行星軸一級(jí)平行軸額定功率1700kw1663kw傳動(dòng)比90100.74潤滑強(qiáng)制潤滑+飛濺潤滑減震一圈減噪減震裝置兩個(gè)彈性支承齒輪油冷卻風(fēng)冷水冷4. 聯(lián)軸器及制動(dòng)器4.1 聯(lián)軸器及制動(dòng)器簡介聯(lián)軸器可以補(bǔ)償齒輪箱輸出軸和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的平行性偏差和角度誤差。為了減少傳動(dòng)的振動(dòng)，聯(lián)軸器需要有振動(dòng)和阻尼。制動(dòng)器是一個(gè)液壓動(dòng)作的盤式制動(dòng)器，用于機(jī)械剎車制動(dòng)。制動(dòng)器將作用于制動(dòng)鉗上的夾緊力轉(zhuǎn)換成制動(dòng)力矩施加在制動(dòng)盤上，使制動(dòng)盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)或在停機(jī)狀態(tài)下防止松動(dòng)。制動(dòng)均由液壓控制，通過兩組二位一通的電磁閥來實(shí)現(xiàn)剎車與松剎，可手動(dòng)也可自動(dòng)控制。4.2 明陽、南車風(fēng)機(jī)高速軸制動(dòng)器比對(duì)南車風(fēng)機(jī)的制動(dòng)器具有襯墊磨損自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，又稱AWA。AWA是指制動(dòng)襯墊發(fā)生磨損時(shí)，制動(dòng)器會(huì)自行調(diào)節(jié)。因此在制動(dòng)襯墊整個(gè)使用壽命內(nèi)，制動(dòng)器總能保證相同的氣隙（制動(dòng)盤和制動(dòng)襯墊的間距）和相同的夾緊力。明陽風(fēng)機(jī)的制動(dòng)器則不具備這種功能，通過傳感器（接近開關(guān)）測得剎車片間隙過大時(shí)（1mm），需要手動(dòng)調(diào)整剎車片間隙。剎車片襯墊的厚度需要用標(biāo)尺檢查，如果其磨損量超出5mm(閘瓦剩余厚度小于27mm)，則必須更換。5. 發(fā)電機(jī)及變頻器5.1 明陽、南車風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)及變頻器比對(duì)明陽和南車風(fēng)機(jī)的發(fā)電機(jī)均為雙饋異步發(fā)電機(jī)，雙饋異步發(fā)電機(jī)可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁交流電的頻率和相序，使轉(zhuǎn)子物理轉(zhuǎn)速加上或減去電磁轉(zhuǎn)速以等于同步轉(zhuǎn)速。這樣通過電磁的方式使異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行于類似于同步發(fā)電機(jī)的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不恒定。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)采用Y形接線，定子側(cè)采用形接線。為了保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速最優(yōu) ( 即比發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速稍高)，轉(zhuǎn)子葉片的角度通過一個(gè)變槳傳動(dòng)單元進(jìn)行調(diào)整。但是，角度的調(diào)整是一個(gè)非常緩慢的過程。為了補(bǔ)償轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的快速變化，變頻器快速增加或降低轉(zhuǎn)子磁場的旋轉(zhuǎn)速度，保證了發(fā)電機(jī)獲得最優(yōu)的滑差。變頻器由于只是補(bǔ)償轉(zhuǎn)速與同步速的偏差，且它接在雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)，所能調(diào)節(jié)的功率有限。南車風(fēng)機(jī)的變頻器位于機(jī)艙的上方，與機(jī)艙柜是一體，變頻器的各個(gè)元件集成與一體，壞了需整體更換；明陽風(fēng)機(jī)的變頻器有IDS和瑞能兩種，裝在塔基，與塔基柜獨(dú)立，變頻器的各個(gè)元件未集成于一體，壞了不必整體更換。發(fā)電機(jī)、變頻器內(nèi)均裝有一些PT100，測量各個(gè)部位（發(fā)電機(jī)軸承、定子、轉(zhuǎn)子、繞組、變頻器等）的溫度，根據(jù)這些信號(hào)來控制冷卻系統(tǒng)和加熱器的工作，發(fā)電機(jī)尾部還裝有編碼器，測量發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)速。南 車明 陽冷卻方式發(fā)電機(jī)共用一套水冷系統(tǒng)風(fēng)冷：發(fā)電機(jī)內(nèi)置風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)外置風(fēng)扇變頻器瑞能IDS風(fēng)冷水冷5.2 變頻器與低電壓穿越變頻器是風(fēng)機(jī)具有低電壓穿越功能的核心部件，當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)（625ms），會(huì)造成DFIG的定子電流增加。由于轉(zhuǎn)子和定子之間的耦合，快速增加的定子電流會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電流急劇上升，造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器過流。通過變頻器的旁路有源Crowbar（小電阻）可以降低轉(zhuǎn)子電流，同時(shí)消耗功率，消除轉(zhuǎn)子側(cè)過流與直流側(cè)過壓。得使風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%，保證風(fēng)機(jī)不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行。6. 偏航系統(tǒng)6.1 偏航系統(tǒng)簡介偏航系統(tǒng)的主要作用有兩個(gè)：其一是與風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)相配合，根據(jù)風(fēng)速儀和風(fēng)標(biāo)儀的傳感檢測，調(diào)節(jié)整個(gè)機(jī)艙的對(duì)風(fēng)向位置，使風(fēng)輪自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，以提高風(fēng)機(jī)的發(fā)電效率；其二是提供必要的緊鎖力矩，以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。偏航系統(tǒng)的偏航軸承是實(shí)現(xiàn)偏航的核心部件，主要受軸向力，風(fēng)機(jī)振動(dòng)時(shí)，其也受徑向力。6.2 明陽、南車風(fēng)機(jī)偏航系統(tǒng)比對(duì)明陽的風(fēng)機(jī)偏航軸承為滾動(dòng)軸承（深溝球軸承），其內(nèi)圈連接著機(jī)艙，外圈連接著塔筒，且內(nèi)圈上做有偏航齒輪（內(nèi)齒粘合）。四個(gè)690V、2.2kw的交流電機(jī)經(jīng)過四組偏航齒輪箱（三級(jí)行星）的減速后帶動(dòng)軸承內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)艙轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)機(jī)偏航（自動(dòng)、手動(dòng)）時(shí)滾動(dòng)摩擦，阻尼較小。因此采用了液壓剎車夾鉗（10組）+偏航電機(jī)電磁抱閘的方式來剎車保持機(jī)艙的禁止。自動(dòng)偏航時(shí)，由于風(fēng)機(jī)可能仍然處于運(yùn)行，所以液壓系統(tǒng)有45bar的壓力，使得剎車夾鉗不能完全松開，機(jī)艙轉(zhuǎn)動(dòng)有一定阻尼，防止偏航時(shí)機(jī)艙振動(dòng)過大。自動(dòng)偏航通過一個(gè)二位一通的電磁閥+一個(gè)設(shè)定值為45bar的溢流閥來控制。手動(dòng)偏航時(shí)，風(fēng)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)，液壓系統(tǒng)壓力為0，剎車夾鉗完全松開。手動(dòng)偏航通過一個(gè)二位一通的電磁閥來控制。偏航剎車與主軸剎車用用一套液壓系系統(tǒng)，即可手動(dòng)控制也可自動(dòng)控制。南車風(fēng)機(jī)的偏航軸承為滑動(dòng)軸承，其內(nèi)圈連接著塔筒，外圈連接著機(jī)艙，且外圈上做有偏航齒輪（外齒粘合）。四個(gè)690V、2.2kw的交流電機(jī)經(jīng)過四組偏航齒輪箱（三級(jí)行星）的減速后帶動(dòng)軸承外齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)艙轉(zhuǎn)動(dòng)。由于在外圈表面裝有滑墊（6組）并且偏航時(shí)滑動(dòng)摩擦，阻尼較大。所以僅采用了偏航電機(jī)電磁抱閘的方式來制動(dòng)。兩家風(fēng)機(jī)的偏航大齒輪上均裝有偏航編碼器，用于測量紐纜的角度和方向，并于主控連接，當(dāng)紐纜角度過大時(shí)，會(huì)觸發(fā)紐纜限位開關(guān)動(dòng)作，自動(dòng)解纜（明陽的風(fēng)機(jī)紐纜觸發(fā)信號(hào)接入了安全鏈，紐纜觸發(fā)后安全鏈斷開，風(fēng)機(jī)緊急停機(jī)，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解纜功能）。南 車明 陽偏航驅(qū)動(dòng)裝置偏航電機(jī)4個(gè) 2.2kw 690V交流電機(jī)偏航齒輪箱三級(jí)行星式減速偏航小齒輪偏航軸承滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承偏航大齒輪潤滑自動(dòng)注油裝置人工刷油偏航制動(dòng)電磁抱閘機(jī)械剎車+電磁抱閘7 傳感器7.1 傳感器簡介傳感器是風(fēng)機(jī)的眼睛，是我們查看風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的依據(jù)。一臺(tái)風(fēng)機(jī)上裝設(shè)了不同種類的傳感器，他們記錄著溫度、轉(zhuǎn)速、角度、壓力等的信息。7.2 明陽風(fēng)機(jī)的傳感器7.2.1 輪轂的傳感器a）變漿軸承、輪轂、（三個(gè)）槳葉電機(jī)PT100b）變漿編碼器三個(gè)分別記錄三個(gè)葉片的角度，若三個(gè)葉片角度的同步偏差大于2度，風(fēng)機(jī)故障停機(jī)。7.2.2 機(jī)艙的傳感器7.2.2.1 主軸a）前、后軸承PT100記錄前、后軸承的溫度b）低速軸轉(zhuǎn)速傳感器（滑環(huán)編碼器實(shí)現(xiàn)）記錄低速軸的轉(zhuǎn)速，若轉(zhuǎn)速大于而定轉(zhuǎn)速（17.4r/min）的10%，風(fēng)機(jī)故障停機(jī)。7.2.2.2 齒輪箱a）前、后軸承、油溫PT100若10min平均油溫大于55，水泵冷卻風(fēng)扇啟動(dòng)。b）油位傳感器記錄著齒輪箱油位c）油濾芯信號(hào)壓力傳感器濾芯是否柱塞d）油壓傳感器記錄齒輪油冷卻系統(tǒng)油壓e）水冷系統(tǒng)壓力傳感器齒輪箱水冷系統(tǒng)水壓d）剎車片磨損接近開關(guān)裝配時(shí)保持11mm間隙，若剎車片磨損，則報(bào)警，剎車片磨損厚度大于5mm，則需更換剎車片7.2.2.3 發(fā)電機(jī)a）前、后軸承、定子、繞組PT100b）高速軸傳感器（發(fā)電機(jī)編碼器實(shí)現(xiàn)）檢測高速軸轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速為1740rpm，若檢測轉(zhuǎn)速大于1965rpm，故障停機(jī)7.2.2.4 機(jī)艙a）機(jī)艙柜、機(jī)艙、戶外PT100b）振動(dòng)傳感器c）偏航編碼器反應(yīng)紐纜角度和方向d）風(fēng)速儀、風(fēng)向標(biāo)記錄實(shí)時(shí)的風(fēng)速、風(fēng)向；風(fēng)機(jī)10min平均風(fēng)速大于3.5m/s，風(fēng)向角度小于10度（與機(jī)艙角度偏差），風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，若風(fēng)小角度過大，風(fēng)機(jī)會(huì)自動(dòng)偏航對(duì)風(fēng)后起機(jī)；風(fēng)機(jī)10min平均風(fēng)速大于25m/s、5min平均風(fēng)速大于30m/s、1s瞬時(shí)風(fēng)速大于35m/s，風(fēng)機(jī)停機(jī)；風(fēng)機(jī)10min平均風(fēng)速小于2.9m/s，風(fēng)機(jī)進(jìn)入待機(jī)模式。e）液壓站壓力、油位傳感器7.3 塔基的傳感器塔基、塔基柜PT100明陽風(fēng)機(jī)傳感器運(yùn)行參數(shù)定值表格序號(hào)子系統(tǒng)名稱報(bào)警數(shù)值停機(jī)數(shù)值極限數(shù)值上限下限上限下限上限下限1戶外PT10035-2540-3040-302塔基PT10040-2540-3050-303塔基柜PT1005010555-4輪轂PT10050-2555-3060-305機(jī)艙P(yáng)T10040-1545-2550-256機(jī)艙柜PT1005010555-7機(jī)艙變壓器PT100120-10130-20-8主軸前軸承PT10055-1465-20-9主軸后軸承PT10055-1465-20-10齒輪箱油溫PT1007010805-11齒輪箱驅(qū)動(dòng)端軸承PT10080-1590-20-12齒輪箱非驅(qū)動(dòng)端軸承PT10080-1590-20-13發(fā)電機(jī)繞組PT100130