風(fēng)電場(chǎng)Vensys變槳系統(tǒng)

1、2.9 Vensys變槳系統(tǒng)變槳系統(tǒng)課課 程程 大大 綱綱一、變槳系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)二、變槳距控制的目的三、變槳系統(tǒng)的介紹四、變槳系統(tǒng)主要部件五、變槳系統(tǒng)的維護(hù)和故障診斷一、變槳系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)二、變槳距控制的目的二、變槳距控制的目的在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中應(yīng)用的幾種控制方式：定速定槳控制(FSFP) 成本低、功率曲線較差定速變槳控制(FSVP) 葉輪轉(zhuǎn)速基本保持不變、額定風(fēng)速以上可以實(shí)現(xiàn)恒功率變速失速控制(VSFP) 額定風(fēng)速以下可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)Cp、但額定風(fēng)速以上功率曲線較差變速變槳控制(VSVP) 定風(fēng)速以下通過(guò)控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速使其跟蹤風(fēng)速，這樣可跟蹤最優(yōu)Cp；額定風(fēng)速以上通過(guò)扭矩控制器及變槳控制

2、器共同作用，使得功率、扭矩相對(duì)平穩(wěn)；功率曲線較好。相同容量的定槳距和變槳距機(jī)組功率曲線的對(duì)比三、變槳系統(tǒng)的介紹1、變槳柜之間連接線示意圖、變槳柜之間連接線示意圖2、變槳系統(tǒng)電氣回路圖3 3、變槳系統(tǒng)特點(diǎn)、變槳系統(tǒng)特點(diǎn)變槳控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳控制，在額定功率以上通過(guò)控制葉片槳距角使輸出功率保持在額定狀態(tài)。變槳控制柜主電路采用交流-直流-交流回路。由變槳逆變器為變槳電機(jī)供電，變槳電機(jī)采用交流異步電機(jī)，變槳速率由變槳電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。每個(gè)葉片的變槳控制柜可以獨(dú)立控制。每個(gè)控制柜都配備一套由超級(jí)電容組成的備用電源。超級(jí)電容儲(chǔ)備的能量，能保證當(dāng)來(lái)自滑環(huán)的電網(wǎng)電壓掉電時(shí)，備用電源直接給變槳控制系統(tǒng)供

3、電，足以使葉片以7/s的速率，從0順槳到90。變槳柜內(nèi)部和主控通訊都采用DP總線，其傳輸速率為3Mbit/秒各個(gè)變槳柜都有獨(dú)立的手自動(dòng)變槳裝置和電源開關(guān)裝置。4、變槳控制方式、變槳控制方式自動(dòng)變槳：正常工作，程序控制；手動(dòng)變槳：調(diào)試、維護(hù)；只有當(dāng)兩只葉片的位置在86度附近，第3只葉片才能朝0度變槳；若要維護(hù)某一葉片，如葉片朝0方向變槳，其槳距角不能小于5，如葉片朝90方向變槳，當(dāng)碰到限位開關(guān)后，不能再變槳，若要繼續(xù)變槳，可采取強(qiáng)制變槳模式變槳，而其余兩個(gè)葉片則要求轉(zhuǎn)到槳距角不能小于86的位置。強(qiáng)制手動(dòng)變槳：調(diào)試、維護(hù)；3只葉片都可以朝0度變槳，不受86度限制；葉片能在任意槳距角范圍內(nèi)任意轉(zhuǎn)動(dòng)。

4、Forward：朝0度變槳；Backward：朝90度變槳 注意：強(qiáng)制手動(dòng)模式時(shí)，操作不當(dāng)對(duì)機(jī)械部件和人員可能引起相當(dāng)大的危害。5、變槳系統(tǒng)與機(jī)艙的連接、變槳系統(tǒng)與機(jī)艙的連接上面的插頭 5芯線+屏蔽，24VDC，機(jī)艙到變槳的安全鏈；中間的插頭 Profibus DP現(xiàn)場(chǎng)總線，2芯線+屏蔽，10VDC；下面的插頭 5芯線，400VAC，機(jī)艙到變槳系統(tǒng)的電源四、變槳系統(tǒng)主要部件四、變槳系統(tǒng)主要部件控制柜內(nèi)部電源及控制檢測(cè)部分:1、直流充電器NG52、變槳變頻器AC23、超級(jí)電容4、電容電壓轉(zhuǎn)換模塊A10和倍福KL3404模塊5、倍福BC3150及其他模塊6、溫度傳感器Pt100和倍福KL3204模

5、塊控制柜外部驅(qū)動(dòng)及檢測(cè)部分:7、變槳電機(jī)8、旋轉(zhuǎn)編碼器和倍福KL5001模塊9、5和87接近開關(guān)10、91限位開關(guān)1、直流充電器、直流充電器NG5型號(hào)：Zivan Battery Charger NG5輸入電壓：400VAC(+/-15%)輸出電壓：60VDC輸出電流：80ADC優(yōu)點(diǎn)：效率高；體積?。怀潆姇r(shí)間短；充電不受交流電源變化的約束；能夠提供理想的充電曲線。2、變槳變頻器、變槳變頻器AC2IMS功率模塊，F(xiàn)lash內(nèi)存，微處理器控制，Can Bus 型號(hào)：Zapi AC-2電力電子器件：MOSFET開關(guān)頻率：8kHz額定直流輸入電壓：60VDC最大輸出電流：450A3、超級(jí)電容、超級(jí)電容

6、型號(hào)：4-BMOD2600-6額定電壓：60VDC總?cè)萘浚?25F總存儲(chǔ)能量：150kJ四組串聯(lián)單組電容電壓：16VDC單組電容容量：500F相比密封鉛酸蓄電池作備用電源的變槳系統(tǒng)，超級(jí)電容的變槳控制系統(tǒng)具有下列優(yōu)點(diǎn)：a、充電時(shí)間短；b、交流變直流的整流模塊同時(shí)作為充電器，無(wú)須再單獨(dú)配置充放電管理電路；c、超級(jí)電容隨使用年限的增加，容量減小的非常??；d、壽命長(zhǎng)；e、無(wú)須維護(hù)；f、體積小，重量輕等優(yōu)點(diǎn)；g、充電時(shí)產(chǎn)生的熱量少。4、電容電壓轉(zhuǎn)換模塊、電容電壓轉(zhuǎn)換模塊A10和倍福和倍福KL3404模塊模塊KL3404模擬量輸入模塊。處理-10 V+10 V 的電壓信號(hào)。分辨率為12 位，在電隔離的狀

7、態(tài)下被傳送到上一級(jí)自動(dòng)化設(shè)備。在KL3404總線端子中，有4 個(gè)輸入端為2 線制型，并有一個(gè)公共的接地電位端。輸入端的內(nèi)部接地為基準(zhǔn)電位。將電容電壓（高電壓60V、低電壓30V）轉(zhuǎn)換成倍福模塊能夠檢測(cè)的電壓范圍內(nèi)。將AC2變頻器的OK信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。總線控制器BC3150，通過(guò)K-BUS總線擴(kuò)展技術(shù)，可連接多達(dá)255 個(gè)總線端子。它是每個(gè)變槳控制系統(tǒng)的核心，其內(nèi)部有變槳控制程序。該模塊一方面負(fù)責(zé)變槳控制系統(tǒng)與主控制器之間的通信，另一方面負(fù)責(zé)變槳控制系統(tǒng)外圍信號(hào)的采集處理和對(duì)變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。緊急狀態(tài)下（例如變槳控制系統(tǒng)突然失去供電或通信中斷），三個(gè)變槳控制柜中的控制系統(tǒng)，可以分別利用各自柜內(nèi)超

8、級(jí)電容存儲(chǔ)的電能，分別對(duì)三個(gè)葉片實(shí)施90度順槳停機(jī)動(dòng)作。BC3150有一個(gè)PROFIBUS-DP 現(xiàn)場(chǎng)總線接口，可在PROFIBUS-DP 系統(tǒng)中作為智能從站使用。每個(gè)模塊都有自己的DP地址，三個(gè)變槳柜分別為41、42、43（十進(jìn)制）。5.15.1、倍福、倍福BC3150BC3150模塊模塊5.25.2、倍福數(shù)字量輸入輸出模塊、倍福數(shù)字量輸入輸出模塊KL1104 數(shù)字量輸入模塊從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備獲得二進(jìn)制控制信號(hào)，并以電隔離的信號(hào)形式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁邔拥淖詣?dòng)化單元。該模塊含4 個(gè)通道，每個(gè)通道都有一個(gè)LED 指示其信號(hào)狀態(tài)。KL2408數(shù)字量輸出模塊將自動(dòng)化控制層傳輸過(guò)來(lái)的二進(jìn)制控制信號(hào)以電隔離的信號(hào)

9、形式傳到設(shè)備層的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。KL2408有反向電壓保護(hù)功能。其負(fù)載電流輸出有過(guò)載和短路保護(hù)功能。該模塊含8 個(gè)通道，每個(gè)通道都有一個(gè)LED 指示其信號(hào)狀態(tài)。Output 2 Output 2 Output 4 Output 4 Output 6 Output 6 Output 8 Output 8 Output 1 Output 1 Output 3 Output 3 Power contacts Power contacts Output 5 Output 5 Power contacts Power contacts Output 7 Output 7 5.35.3、倍福模塊、倍福模塊KL4

10、001KL4001KL4001 模擬量輸出模塊可輸出0 V 到10 V 范圍的信號(hào)。該模塊可為處理層提供分辨率為12 位的電氣隔離信號(hào)?？偩€端子的輸出通道有一個(gè)公共接地電位端。KL4001是單通道型，適用于帶有接地電位的電氣隔離信號(hào)。它通過(guò)運(yùn)行LED 顯示端子與總線耦合器之間的數(shù)據(jù)交換狀態(tài)。該模塊為變槳變頻器AC2提供速度信號(hào)。6、溫度傳感器、溫度傳感器Pt100Pt100和倍福和倍福KL3204KL3204模塊模塊該溫度傳感器是利用導(dǎo)體鉑（pt）的電阻值隨溫度的變化而變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的。測(cè)量范圍：-200500攝氏度該溫度傳感器具有良好的線性關(guān)系。KL3204 模塊為電阻型傳感器測(cè)量模塊

11、。測(cè)量范圍：-250 850攝氏度（pt100）?？偩€端子電路只可使用2 線制傳感器。整個(gè)溫度范圍的線性度由一個(gè)微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。總線端子的標(biāo)準(zhǔn)配置為：PT100 傳感器。分辨率為0.1 攝氏度，誤差小于1攝氏度 類型：IM3001(3相籠型轉(zhuǎn)子異步電機(jī)) 額定功率：4.5KW 額定轉(zhuǎn)速：1500rpm 工作制式：S2 60min 最大轉(zhuǎn)矩：75Nm 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩：100Nm 額定電壓：29V 額定電流：125A 額定功率因數(shù)：0.89 絕緣等級(jí)：F 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：0.0148kg.m2 防護(hù)等級(jí)：IP54變槳電機(jī)采用交流異步電機(jī)，變槳速率由變槳電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)（通過(guò)逆變器改變供電的頻率來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速）。

12、相比采用直流電機(jī)調(diào)速的變槳控制系統(tǒng)，在保證調(diào)速性能的前提下，避免了直流電機(jī)存在碳刷容易磨損，維護(hù)工作量大、成本增加的缺點(diǎn)。7、變槳電機(jī)、變槳電機(jī) 8 8、旋轉(zhuǎn)編碼器和倍福、旋轉(zhuǎn)編碼器和倍福KL5001KL5001模塊模塊KL5001 SSI 接口模塊可直接連接SSI 傳感器（旋轉(zhuǎn)編碼器）。傳感器電源由SSI 接口提供。接口電路產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)以讀取傳感器數(shù)據(jù)，讀取的數(shù)據(jù)以字的形式傳送到控制器的過(guò)程映像區(qū)中。各種操作模式、傳輸頻率和內(nèi)部位寬可以永久地保存在控制寄存器中。25位分辨率，8192脈沖/4096圈格雷碼或二進(jìn)制碼輸出自診斷功能電子清零可選組件：增量通道A，B；9 9、5 5和和8787

13、接近開關(guān)接近開關(guān)可無(wú)損不接觸地檢測(cè)金屬物體。通過(guò)高頻的交流電磁場(chǎng)和目標(biāo)體相互作用實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。采用殊殊的鐵氧體磁芯使得接近開關(guān)能夠抗交流磁場(chǎng)和直流磁場(chǎng)的干擾。測(cè)量范圍：8mm10%。采用3線制，PNP型，帶屏蔽。輸入電壓：1224VDC,脈動(dòng)（P-P）10%以下（1030VDC ）。運(yùn)行溫度范圍：-40 851010、9191限位開關(guān)限位開關(guān)觸點(diǎn)類型開關(guān)功能觸點(diǎn)開關(guān)類型最大電壓最大恒流接通、斷開常閉3個(gè)常閉A3Z400V6A最大電壓400VAC持續(xù)電流5A最大開關(guān)頻率100/min機(jī)械壽命-動(dòng)作次數(shù)106工作溫度-30+80oC標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)形態(tài)C認(rèn)證UL，CSA重量0.16kg技術(shù)數(shù)據(jù)五、變槳系統(tǒng)

14、的維護(hù)和故障診斷五、變槳系統(tǒng)的維護(hù)和故障診斷通過(guò)變槳柜轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的所有工作步驟如下（從進(jìn)入輪轂始）： a) 進(jìn)入輪轂； b) 在變槳柜上將手自動(dòng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)打到“M”位置； c) 用旋轉(zhuǎn)開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片到想要的位置； d) 然后在變槳柜上立即將主開關(guān)旋到“Off ”位置； e) 若要轉(zhuǎn)到新的位置，將主開關(guān)旋到“On”位置，并按上述步驟轉(zhuǎn)動(dòng)葉片。維護(hù)完成后： a) 將主開關(guān)旋到“On”位置； b) 靠手動(dòng)操作方式將葉片轉(zhuǎn)到順槳位置； c) 在變槳柜上將開關(guān)旋到“A”位置。 注意：如果葉片未能完全轉(zhuǎn)到順槳位置，將開關(guān)從“M”位置旋到“A”位置后，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將葉片進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)順槳位置，維護(hù)人員不要靠近5.1

15、、變槳系統(tǒng)的維護(hù)、變槳系統(tǒng)的維護(hù)定期檢查變槳減速器的油位應(yīng)在油窗的1/2處，如果不夠則需要添加，需加油的變槳減速器的葉尖應(yīng)朝下,應(yīng)在油溫低于40時(shí)進(jìn)行。變槳軸承采用四點(diǎn)接觸球軸承結(jié)構(gòu)，軸承在運(yùn)行其間必須保持足夠的潤(rùn)滑。長(zhǎng)時(shí)期停止運(yùn)轉(zhuǎn)的前后也必須加足新的潤(rùn)滑脂。定期檢查變槳控制支架連接螺栓和所有附件連接螺栓是否松動(dòng)，如有松動(dòng)，應(yīng)緊固。定期檢查變槳控制柜是否有破損、裂紋、焊縫開裂等現(xiàn)象。定期檢查與變槳控制柜相連的電纜，接頭是否牢固，是否磨損，變槳控制柜風(fēng)扇是否工作正常。定期檢查漆面的完好程度，檢查門鎖是否完好。定期檢查變槳系統(tǒng)91限位開關(guān)、0和87接近傳感器工作是否正常。定期檢查變槳軸承的密封圈，擦去泄漏的油脂，密封帶和密封系統(tǒng)必須至少每12個(gè)月檢查一次，密封帶必須保持沒有灰塵，當(dāng)清洗部件時(shí)，應(yīng)避免清潔劑接觸密封帶或進(jìn)入軌道系統(tǒng)。定期檢查變槳軸承防腐層是否脫落、破壞，若有請(qǐng)補(bǔ)刷破損和脫落部分。參照機(jī)組的維護(hù)手冊(cè)，定期參照螺栓緊固力矩表緊固變槳軸承與葉片連接螺栓。5.2 變槳系統(tǒng)故障診斷變槳系統(tǒng)故障診斷變槳系統(tǒng)故障可分為以下幾種:變槳系統(tǒng)溫度故障（包括電機(jī)溫度、電容溫度、變槳柜溫度、變頻器溫度故障）變槳電容電壓故障（包括電壓不平衡，高電壓，低電壓故障）變槳變頻器OK信號(hào)丟失故障葉片位置比較故障變槳節(jié)點(diǎn)故障旋轉(zhuǎn)編碼器數(shù)據(jù)溢