任務(wù)一機(jī)艙部件介紹

任務(wù)一

機(jī)艙部件介紹武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)習(xí)情景二風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙的安裝與調(diào)試01風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)介紹02風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙部分介紹03機(jī)組運(yùn)行及安全系統(tǒng)04制動(dòng)系統(tǒng)050706鎖緊裝置電控系統(tǒng)防雷保護(hù)目錄風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)介紹01PART風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)介紹武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)介紹

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)一般由塔架總成、機(jī)艙總成、發(fā)電機(jī)總成、葉輪總成等部分構(gòu)成，

1，技術(shù)參數(shù)

以1500kW永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為例，其技術(shù)參數(shù)如下:

(1)機(jī)型:水平軸、上風(fēng)向、三葉片、變槳距調(diào)節(jié)、直接驅(qū)動(dòng)、永磁同步發(fā)電機(jī)。

(2)額定功率:1.5MW。

(3)風(fēng)輪直徑:70m/77m/82m。

(4)輪轂中心高:65m/70m/85m(根據(jù)塔架高度)。

(5)切入風(fēng)速:3m/s。

(6)額定風(fēng)速:11m/s。武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

(7)切出風(fēng)速:25m/s(10min均值)。

(8)旋轉(zhuǎn)速度:9~19r/min(9)最大抗風(fēng):59.5m/s(3s均值)。

(10)控制系統(tǒng):計(jì)算機(jī)控制，可遠(yuǎn)程監(jiān)控。

(11)工作壽命:不小于20年。

(12)制動(dòng)系統(tǒng):1)主制動(dòng)系統(tǒng):3個(gè)葉片順槳實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)剎車。

2)第二制動(dòng)系統(tǒng):發(fā)電機(jī)剎車(用于維護(hù)狀態(tài))。

(13)偏航系統(tǒng):主動(dòng)對(duì)風(fēng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、四級(jí)行星減速、

自動(dòng)潤滑。

(14)變槳系統(tǒng):三個(gè)葉片獨(dú)立變槳。

(15)防雷措施電氣防雷、葉尖防雷等風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)介紹武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院2.運(yùn)行過程

以1500kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為例，運(yùn)行過程如下:

(1)當(dāng)風(fēng)速超過3m/s持續(xù)10min(可設(shè)置)時(shí)，風(fēng)機(jī)將

自動(dòng)啟動(dòng)。葉輪轉(zhuǎn)速大于9r/min時(shí)并入電網(wǎng)。

風(fēng)機(jī)整機(jī)介紹視頻

(2)隨著風(fēng)速的增加，發(fā)電機(jī)的出力隨之增加，當(dāng)風(fēng)速大于12m/s時(shí)，達(dá)到額定出力;

超出額定風(fēng)速，機(jī)組進(jìn)行恒功率控制。

(3)當(dāng)風(fēng)速高于25m/s且持續(xù)10min時(shí)，將實(shí)現(xiàn)正常剎車(變槳系統(tǒng)控制葉片進(jìn)行順槳，轉(zhuǎn)速低于切入轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組脫網(wǎng))。

(4)當(dāng)風(fēng)速高于28m/s并持續(xù)10s時(shí)，實(shí)現(xiàn)正常剎車。

(5)當(dāng)風(fēng)速高于33m/s并持續(xù)1s鐘時(shí)，實(shí)現(xiàn)正常剎車。

(6)當(dāng)遇到一般故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)正常剎車。

(7)當(dāng)遇到特定故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)緊急剎車(變流器脫網(wǎng)，葉片以10%/s的速度順槳)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)介紹風(fēng)力發(fā)電機(jī)組艙部分介紹02PART風(fēng)力發(fā)電機(jī)組艙部分介紹武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)艙的主要作用是支撐發(fā)電機(jī)、偏航驅(qū)動(dòng)及其他零部件，主要由機(jī)艙底座、偏航軸承、

偏航制動(dòng)器、偏航減速器、偏航電機(jī)、液壓站、潤滑泵、頂艙控制柜、濾波器、發(fā)電機(jī)開關(guān)柜和提升機(jī)等零部件組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖風(fēng)力發(fā)電機(jī)組艙部分介紹武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院(一)底座總成

底座總成主要由底座、下平臺(tái)總成、內(nèi)平臺(tái)總成、上平臺(tái)總成和機(jī)艙梯子等組成1.底座

底座為下平臺(tái)總成、內(nèi)平臺(tái)總成、上平臺(tái)總成、機(jī)艙罩總成、偏航系統(tǒng)總成、液壓系統(tǒng)總成、潤滑系統(tǒng)總成提供支撐，采用球墨鑄鐵加工而成。與發(fā)電機(jī)定軸連接的法蘭面呈

3°傾角設(shè)計(jì)，目的是防止葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)中碰到塔架。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組艙部分介紹武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院2.機(jī)艙平臺(tái)

機(jī)艙平臺(tái)包括下平臺(tái)、內(nèi)平臺(tái)、上平臺(tái)，是為機(jī)組進(jìn)行檢修維護(hù)時(shí)提供的工作平臺(tái)

支撐底座上某些附件的平臺(tái)，如圖2-1-4和圖2-1-5所示。

(二)偏航系統(tǒng)

偏航系統(tǒng)采用主動(dòng)對(duì)風(fēng)齒輪驅(qū)動(dòng)形式，與控制系統(tǒng)相配合，使葉輪始終處于迎風(fēng)狀態(tài)

充分利用風(fēng)能，提高發(fā)電效率，并提供必要的鎖緊力矩，以保障機(jī)組安全運(yùn)行。偏航系統(tǒng)包括偏航軸承、偏航制動(dòng)器、偏航剎車盤、偏航電機(jī)、偏航減速器、凸輪計(jì)

數(shù)器等。2-1-42-1-5風(fēng)力發(fā)電機(jī)組艙部分介紹武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院1.偏航軸承

偏航軸承采用外齒圈結(jié)構(gòu)、四點(diǎn)接觸球軸承，主要是連接機(jī)艙底座與塔架，風(fēng)機(jī)機(jī)艙

通過偏航軸承可以在360范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，跟蹤風(fēng)向。2.偏航制動(dòng)器作為機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的偏航制動(dòng)部件,每臺(tái)機(jī)組使用10副偏航制動(dòng)器,采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，

每臺(tái)制動(dòng)器由上下兩個(gè)閘體組成。剎車閘為液壓卡鉗形式，在偏航剎車時(shí)，由液壓系統(tǒng)提供約14~16MPa的壓力，使剎車片緊壓在剎車盤上，提供制動(dòng)力。偏航時(shí)保持2~2.5Mp

的余壓，產(chǎn)生一定的阻尼力矩，使偏航運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn),減小機(jī)組振動(dòng)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組艙部分介紹武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院3.偏航剎車盤

偏航剎車盤由鋼板加工而成，安裝于偏

航軸承上，與偏航制動(dòng)器配合使用。在機(jī)組

正常運(yùn)行時(shí)給偏航制動(dòng)器一個(gè)著力點(diǎn)，使機(jī)

組制動(dòng)。

4.偏航電機(jī)

偏航電機(jī)主要為偏航系統(tǒng)提供動(dòng)力源

結(jié)構(gòu)為電磁制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)，在三相異

步電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上附加一個(gè)直流電磁鐵制動(dòng)

器組成，電磁鐵的直流勵(lì)磁電源由安放在電機(jī)接線盒內(nèi)的整流裝置供給，制動(dòng)器具有手動(dòng)釋放裝置。偏航時(shí)，電磁剎車通電，剎車釋放。偏航停止時(shí)，電磁剎車斷電，剎車釋放將電機(jī)鎖死。附加的電磁剎車手動(dòng)釋放裝置

在需要時(shí)可將手柄抬起剎車釋放。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組艙部分介紹武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院5.偏航減速器

偏航減速器主要是將偏航電機(jī)的高轉(zhuǎn)速通過偏航減速器轉(zhuǎn)化為低轉(zhuǎn)速。偏航減速器內(nèi)部采用四級(jí)行星減速機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比。6.凸輪計(jì)數(shù)器

凸輪計(jì)數(shù)器內(nèi)是一個(gè)10k2的環(huán)形電阻，風(fēng)機(jī)通過電阻的變化，確定風(fēng)機(jī)的偏航角度

并通過其電阻的變化計(jì)算偏航的速度。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組艙部分介紹武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院(三)液壓系統(tǒng)

及轉(zhuǎn)子剎車系統(tǒng)提供動(dòng)力源。液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。

液壓系統(tǒng)由液壓泵站、電磁元件、蓄能器、聯(lián)結(jié)管路線等組成，用于為偏航剎車系統(tǒng)。(四)自動(dòng)潤滑系統(tǒng)

自動(dòng)潤滑系統(tǒng)由潤滑泵、油分配器、潤滑小齒、潤滑管路線等組成。

通過油脂潤滑泵將偏航潤滑油脂以及偏航小齒潤滑脂連續(xù)地輸入軸承及偏航軸承外齒面，起到連續(xù)潤滑的效果，避免了手動(dòng)潤滑的間隔性以及潤滑不均問題的發(fā)生。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組艙部分介紹武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院(五)電控元件

省油現(xiàn)上要用來保護(hù)發(fā)電機(jī)與變流器，在機(jī)組運(yùn)行時(shí)對(duì)高次請(qǐng)波進(jìn)行過濾，安裝于村

1，濾波器

艙上平臺(tái)。濾波器如圖21-17所示,

2、發(fā)電機(jī)控制柜

發(fā)電機(jī)控制柜主要用來保護(hù)發(fā)電機(jī)、電纜和變流器，起分?jǐn)啾Ｗo(hù)的作用。發(fā)電機(jī)開關(guān)

柜安裝于機(jī)艙上平臺(tái)緊靠發(fā)電機(jī)側(cè)。發(fā)電機(jī)控制柜如圖2-1-18所示

3.頂艙控制柜

項(xiàng)艙控制柜主要用來收集機(jī)組所有信號(hào)，將信息及時(shí)反饋到主控柜，同時(shí)主控柜通過

頂艙控制柜對(duì)機(jī)組發(fā)出控制指令。頂艙控制柜如圖2-1-19所示。

4.振動(dòng)開關(guān)

振動(dòng)開關(guān)主要檢測機(jī)組的振動(dòng)，當(dāng)機(jī)組發(fā)生振動(dòng)時(shí)振動(dòng)開關(guān)動(dòng)作機(jī)組執(zhí)行緊急停劃振動(dòng)開關(guān)如圖2-1-20所示。21-1721-2021-1921-18風(fēng)力發(fā)電機(jī)組艙部分介紹武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院(六)機(jī)艙罩總成

1.機(jī)艙罩

機(jī)艙罩外表面為白色膠衣，內(nèi)部為玻璃鋼結(jié)構(gòu)。白色膠衣可以保護(hù)玻璃鋼不受紫外線的作用面分解，防止玻璃鋼的老化。玻璃鋼用以保護(hù)機(jī)艙內(nèi)部零部件不受冰雹等來自外界的沖擊破壞，機(jī)艙各片體連接處有密封膠條并在外部涂機(jī)械密封膠，防止雨、雪進(jìn)入機(jī)艙內(nèi)部。

機(jī)艙罩如圖2-1-21所示。

2.提升機(jī)

提升機(jī)主要用于在機(jī)組檢修過程中提升工具及各類零部件。提升機(jī)最大提升重量350kg,

如圖2-1-22所示。3.測風(fēng)系統(tǒng)支架測風(fēng)系傳專復(fù)主要用安安制風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速儀，并接具避雷針的作用。2-1-222-1-21機(jī)組運(yùn)行及安全系統(tǒng)03PART機(jī)組運(yùn)行及安全系統(tǒng)武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院三、機(jī)組運(yùn)行及安全系統(tǒng)

現(xiàn)代的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多是全天候自動(dòng)運(yùn)行的設(shè)備，整個(gè)運(yùn)行過程都處于嚴(yán)密控制之中。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全保護(hù)系統(tǒng)分三層，即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的緊急安全鏈及

器件本身的保護(hù)措施。在機(jī)組發(fā)生超常振動(dòng)、過速、電網(wǎng)異?；虺霈F(xiàn)極限風(fēng)速等故障時(shí),

風(fēng)機(jī)自動(dòng)停機(jī)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)停止工作。當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)正常后，電控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)復(fù)位，風(fēng)力發(fā)

電機(jī)組重新啟動(dòng)。計(jì)算機(jī)保護(hù)系統(tǒng)涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)及各個(gè)零部件;緊急安全鏈保護(hù)用于整機(jī)嚴(yán)重

故障及人為需要時(shí);器件本身的保護(hù)則主要用于發(fā)電機(jī)和各電氣負(fù)載的保護(hù)。制動(dòng)系統(tǒng)04PART制動(dòng)系統(tǒng)武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院1.主制動(dòng)系統(tǒng)

以1500kW永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為例，主制動(dòng)系統(tǒng)采用三套獨(dú)立的葉片變槳系統(tǒng)進(jìn)行氣

動(dòng)剎車，當(dāng)其中一套變槳系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能順槳時(shí)，另外兩套變槳系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立剎車。

2.第二制動(dòng)系統(tǒng)

第二制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)形式是機(jī)械剎車。機(jī)械剎車安裝在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上，由液壓系統(tǒng)提

供動(dòng)力源，加壓剎車，釋壓松閘，主要用于將機(jī)組保持在停機(jī)位置。鎖緊裝置05PART鎖緊裝置武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院五、鎖緊裝置

以1500kW永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為例，其鎖緊裝置有葉輪變槳鎖定裝置和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)

子鎖定裝置，主要在維護(hù)、檢修時(shí)使用，

1，葉輪變漿鎖定裝置

葉輪變槳鎖定裝置將固定在變槳盤上的變槳鎖鎖定在輪轂槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)鎖定功能.2.發(fā)電機(jī)鎖緊裝置

在機(jī)艙前部發(fā)電機(jī)定子處有兩個(gè)手輪，就是發(fā)電機(jī)緊鎖裝置。進(jìn)入葉輪實(shí)施維護(hù)、檢

修工作前，檢修人員啟動(dòng)剎車閘，旋入轉(zhuǎn)子剎車制動(dòng)銷將轉(zhuǎn)子鎖住，使風(fēng)機(jī)處于鎖定狀態(tài)

如圖2-1-25所示。只有指定的人員可以操作發(fā)電機(jī)鎖緊裝置。2-1-25電控系統(tǒng)06PART電控系統(tǒng)武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院以1500kW永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為例，其電控系統(tǒng)包括主控系統(tǒng)(電氣控制系統(tǒng))、

變流系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)。

1，主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)由低壓電氣柜、電容柜、控制柜、變流柜、機(jī)艙控制柜、三套變槳控制柜、

傳感器和連接電纜等組成，主控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)正常運(yùn)行控制、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測和安全保護(hù)三

個(gè)方面的職能。

2.變流系統(tǒng)

變流系統(tǒng)采用AC-DC-AC變流方式，將發(fā)電機(jī)發(fā)出的低頻交流電經(jīng)整流轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)直

流電(AC/DC)，經(jīng)斬波升壓輸出為穩(wěn)定的直流電壓，再經(jīng)DC/AC逆變器變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻

率同相的交流電，最后經(jīng)變壓器并入電網(wǎng)，完成向電網(wǎng)輸送電能的任務(wù)。1500kW永磁直

驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變流系統(tǒng)是全功率變流裝置，與各種電網(wǎng)的兼容性好，具有更寬范圍內(nèi)

的無功功率調(diào)節(jié)能力和對(duì)電網(wǎng)電壓的支撐能力。電控系統(tǒng)武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

3.變槳系統(tǒng)

變槳系統(tǒng)的變槳電機(jī)采用交流異步電機(jī)，變槳速率或變槳電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)采用閉環(huán)頻

率控制。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，交流異步電

機(jī)避免了直流電機(jī)存在炭刷容易磨損、維護(hù)工作量大、成本增加的缺點(diǎn)。

每個(gè)葉片的變槳控制柜都配備了一套由超級(jí)電容組成的備用電源，超級(jí)電容儲(chǔ)備的能量在保證變槳控制柜內(nèi)部電路正常工作的前提下，足以使葉片以10/s的速率，從0度順

到90度三次。當(dāng)來自滑環(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)供電，仍可保證整套變槳電控系統(tǒng)正常工作。當(dāng)超級(jí)電容電壓低于軟件設(shè)定值時(shí)，主控系統(tǒng)在控制風(fēng)機(jī)停機(jī)的同時(shí)，還會(huì)報(bào)電網(wǎng)電壓掉電故障防雷保護(hù)07PART防雷保護(hù)武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院七、防雷保護(hù)

在葉片內(nèi)部，雷電傳導(dǎo)部分將雷電從接閃器導(dǎo)入葉片根部的金屬法蘭，通過輪轂傳系

機(jī)艙。在機(jī)艙的后部還有一個(gè)避雷針，在遭受雷擊的情況下將雷電流通過接地電纜傳到機(jī)

艙底座。機(jī)艙底座為球墨鑄鐵，機(jī)艙底板與上段塔架之間、塔架各段之間，塔架除本身螺

栓連