風電場課件up15mw風機簡介

1、UP1.5MW風電機組簡介 國電陜西定邊繁食溝風電場:劉貴星,GUODIAN SHAAnXI WIND POWER GENERATION CO.,LTD,學習實踐分享 STUDY.PRATICE.SHARE,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,主要內容,一、UP1.5MW風電機組概述 二、UP1.5MW風電機組的組成 三、傳動鏈 四、變槳系統(tǒng) 五、偏航系統(tǒng) 六、液壓系統(tǒng) 七、罩體及塔架,UP1.5MW風機為3葉片水平軸式變槳距變速恒頻風力發(fā)電機。低速軸（主軸）風輪連接，在齒輪箱后通過高速軸與發(fā)電機連接。包括過載滑環(huán)系統(tǒng)的聯(lián)軸器在發(fā)電機段短路時阻止齒輪損壞。 UP86/1500

2、風機有86.086 米大直徑風輪，風輪轉速范圍為9.719.5 rpm，額定轉速為17.4rpm，掃風面積為5820.4m2，額定風速10 m/s，切入風速3 m/s，切出風速25 m/s(10min)。風機的輪轂高度為80m，生存壽命為20年。,一、聯(lián)合動力1.5WMW風電機組簡介,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,齒輪箱由它的兩個轉矩臂支撐，由于轉矩臂橡膠支撐的變形使得高速軸以環(huán)形路徑運動。發(fā)電機須在額定負下與高速軸同心連接。在額定功率時，發(fā)電機軸承幾乎是沒有被施加任何來自聯(lián)軸器的徑向反作用力和反撓矩。在部分載荷情況

3、下，不希望出現(xiàn)由聯(lián)軸器不同軸引起的附加負載。 主軸通過齒輪箱傳送動力到發(fā)電機。發(fā)電機是雙饋異步滑環(huán)電機，發(fā)電機定子直接與電網(wǎng)連接，轉子功率通過逆變器輸入到電網(wǎng)。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,風力發(fā)電機的主制動器是空氣動力制動器。冗余的機械制動器是盤式制動器，它是通過液壓系統(tǒng)進行操作并且安裝在齒輪箱的高速軸輸出端上。 偏航系統(tǒng)包括四個齒輪偏航電機，偏航電機由風力發(fā)電機的控制系統(tǒng)根據(jù)安裝在機艙頂部的風向標發(fā)來的控制信號進行操作。偏航電機驅動偏航軸承，從而使機艙在摩擦力的作用下開始偏航。 機艙外殼由聚合物玻璃纖維制成，它可保護機艙內部的各組件免受雨、雪、灰塵、太陽輻射等的破

4、壞。從塔筒內通過爬梯可以到達機艙，爬梯上配備有助爬器。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,機艙內部包含有一臺維護吊車，額定起重重量是350kg。 對于UP1.5型號的風機，其塔筒為80m，外形為錐形，且分成三段。塔筒用特殊的防腐蝕保護漆漆過，保證生存期的防腐要求。 風力發(fā)電機的所有功能由控制系統(tǒng)啟動并管理，控制系統(tǒng)是在Beckhoff提供的TwinCAT環(huán)境下，用PLC語言開發(fā)的一個軟件PLC控制系統(tǒng)。軟件是基于安全和控制原理圖設計的。風力發(fā)電機的控制系統(tǒng)安裝在機艙控制柜以及塔基控制柜內。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,二 風力發(fā)電機的組成,為人類奉

5、獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,1 葉片 2 變槳軸承 3 主軸 4 機艙吊 5 齒輪箱6 高速軸制動器 7 發(fā)電機 8 軸流風機 9 機座 10 滑環(huán)11 偏航軸承 12 偏航驅動 13 輪轂組件,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,2.1氣候條件,運行環(huán)境溫度范圍是-30+40 。 風力發(fā)電機在風場中安裝時，各風力發(fā)電機之間在主風向上的距離至少應該在5倍風輪直徑以上。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,2.2電網(wǎng)條件,風力發(fā)電機必須

6、連接的電網(wǎng)的條件是690V，50Hz。運行時的電流波動范圍必須在額定值的+10%-10%以內。頻率的變化范圍是+2-3Hz。 電網(wǎng)在所述的范圍內必須足夠穩(wěn)定，如果頻繁的電壓或者頻率變化超過工作限度，那么可能導致機器機械部件的損壞。在風力發(fā)電機的整個壽命周期內，平均每個星期只能出現(xiàn)一次電力系統(tǒng)斷電。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,2.3發(fā)電系統(tǒng)說明2.3.1發(fā)電機,發(fā)電機是帶有滑環(huán)的雙饋異步發(fā)電機，發(fā)電機定子直接與電網(wǎng)連接，滑環(huán)與轉子連接，轉子功率通過逆變器輸入到電網(wǎng)。 發(fā)電機可以有星形或三角形定子連接，這就允許它在輕載時（風速低時的一種頻率狀態(tài)）得到較大范圍的速度變動和

7、較少的發(fā)電機損耗。穩(wěn)定的旋轉速度是1000rpm到2016rpm，最大地達到2050rpm。 發(fā)電機有短路和過載保護。定子和軸承等處的溫度通過PT100溫度傳感器被連續(xù)地監(jiān)控。 通過連接在軸上位于聯(lián)接一側的軸向風扇對發(fā)電機提供通風，風扇通過發(fā)電機的后部從機艙吸入空氣又將其排到機艙的外面?；h(huán)隔間也起到了風扇的作用。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,2.3.2變頻器,變頻器主要組成有包括并網(wǎng)柜、控制電子單元、網(wǎng)側變流器、轉子側變流器、有源crowbar、直流中間電壓回路幾部分組成 .,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資

8、源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,2.3.3控制系統(tǒng)說明,風力發(fā)電機控制器位于塔基、機艙內部的一 個控制柜內。 處理器和它的輸入/輸出卡從不同的風力發(fā)電機功能中獲取信號，然后計算最佳控制動作并發(fā)出指令給執(zhí)行元件（如馬達、電磁閥、繼電器等）以保證安全運行并決定獲取本地點可用能量的最佳方法。 控

9、制功能如下：,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,1) 機艙相對于主風向的偏航控制。監(jiān)測并糾正塔筒內電纜的纏繞狀態(tài)。 2) 液壓：管理提供機械能量給偏航制動器和緊急制動器的液壓馬達。 3) 監(jiān)測環(huán)境傳感器：風向、風速、溫度。 4) 監(jiān)測機械部件和齒輪箱的液壓馬達的旋轉狀態(tài)并監(jiān)測塔筒的振動狀態(tài)。 5) 監(jiān)測發(fā)電機和變頻器功能，并網(wǎng)或脫網(wǎng)。 6) 設定點無功功率的產(chǎn)生。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,7) 調節(jié)速度和要產(chǎn)生的有功功率。 8) 定位且監(jiān)測葉片的傾斜。 9) 產(chǎn)生且管理報警和運行狀態(tài)。 10) 與遠程控制交換數(shù)據(jù)。 11) 能量的產(chǎn)生，時間和可

10、用性。 12) 與風力發(fā)電機塔筒底部的本地操作控制器交換數(shù)據(jù)，便于監(jiān)控機艙內零部件的狀態(tài)。 13) 管理和維護機器的參數(shù)。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,三 傳動鏈,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,傳動系統(tǒng)將風作用到葉片上的動力通過低速軸、齒輪箱和高速軸傳送給發(fā)電機。,動力傳動系統(tǒng)由如下部件組成：主軸、齒輪箱、 聯(lián)軸器、主軸軸承、剎車盤、彈性支承。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,3.1主軸,主軸是風力發(fā)電機組的重要零件

11、之一，用來支持旋轉的機械零件。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,齒輪箱和發(fā)電機用一個柔性軸連接，在風力發(fā)電機組的運行期間，這個軸補償兩平行性偏差和角度誤差。為了減少振動的傳遞，聯(lián)軸器需要有阻尼性。為了避免在偏差的情況下出現(xiàn)的扭轉振動，它的輪軸也必須是同步。聯(lián)軸器必須有大于等于100 M的阻抗，并且承受2 kV 的電壓。這將防止寄生電流通過聯(lián)軸器從發(fā)電機轉子流向齒輪箱，這可能帶給齒輪箱極大的危害。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,主軸軸承,前軸,

12、后軸,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,高速軸制動器 在風力發(fā)電裝置需要停機時，制動器制動，實現(xiàn)傳動系統(tǒng)停機。它具有自動摩擦片調整功能，也就是說當摩擦片磨損時不需要手動調整制動器。 制動器單側帶一個液壓缸，帶液壓缸的一側為主動側，另一側為被動側，主動側和被動側被螺栓連接在一起，可以在兩根導向柱上滑動，可以滑動的這部分為浮動體。當制動器工作時，主動側油腔在液壓的作用下迫使活塞推動摩擦片貼緊制動盤，當主動側上閘后，被動側才在活塞的作用下連帶整個浮動體向相反方向滑動，使被動側上閘。下圖是參考示意圖：,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來

13、留下更多資源 學習實踐分享,3.2齒輪箱,風力發(fā)電機組中的齒輪箱是一個重要的機械部件，其主要作用是將風輪在風力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機并使其得到相應的轉速。通常風輪的轉速很低，遠達不到發(fā)電機發(fā)電所要求的轉速，必須通過齒輪箱的增速作用來實現(xiàn)。齒輪箱增速部分由三級組成，兩級行星齒輪和一級平行軸齒輪。結構如下圖所示：,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,傳動比 100.48 額定功率 1663 kW 額定輸入轉速 17.4 rpm 額定輸出轉速 1753 rpm 齒輪箱由它的兩個扭矩臂支撐，由于主軸采用兩個主軸承支撐，使得齒輪箱只承受轉矩，風輪的彎矩載荷由主軸軸承承擔。風力發(fā)

14、電機的主制動器是空氣動力制動器。在齒輪箱的輸出軸上，裝有常開式高速軸制動器，它是通過液壓系統(tǒng)進行操作，在葉片順槳、風輪轉速降5rpm 后，高速軸制動器啟動使風輪停轉。 齒輪箱里的電氣元件主要有：溫度傳感器PT100（ 潤滑油、低速軸、 高速軸），油泵電機，加熱器，油位傳感器，油壓傳感器，油過濾器傳感器，冷卻風扇電機。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,四 變槳系統(tǒng),為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,變槳系統(tǒng)安裝在風力發(fā)電設備的輪轂內，它可以實現(xiàn)三個槳葉獨立變槳。每個葉片上都帶有一個備用電池箱，以維持當電網(wǎng)掉電或變槳供電或控制單元故障時系統(tǒng)能正常工作。 變

15、槳中央控制系統(tǒng)和速度控制（軸控箱）對主電機進行聯(lián)合控制，保持恒功率輸出。風帶動槳葉使風輪加速，變槳系統(tǒng)調節(jié)葉片變槳，使風輪平滑減速恢復到之前的速度。這樣大大減輕了風機的載荷，同時向電網(wǎng)輸出的電能仍具有很高的兼容性。 此外為了控制功率輸出，變槳設備又是一個安全/制動系統(tǒng)。葉片之間都是獨立工作的。因此甚至在暴風中每個葉片都能達到安全的位置（順槳位置），從而保證風輪在惡劣情況下保持安全的轉速。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,變槳系統(tǒng)主要包括一個變槳中央控制柜，三個軸控箱，三個電池箱，三個直流電機，六個機械限位開關，三個絕對編碼器，溫度傳感器。 中央控制箱：主要用于電能分配和P

16、LC控制。 軸控箱：電機驅動，控制變槳電機的轉動和轉向。 電池箱：備用電源，緊急停機時為順槳提供電力。 變槳電機：驅動槳葉偏轉。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,五 偏航系統(tǒng),為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,偏航系統(tǒng)是水平軸式風力發(fā)電機組必不可少的組成系統(tǒng)之一，偏航系統(tǒng)的主要作用有兩個：其一是與風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)相配合，調節(jié)整個機艙的對風向位置，根據(jù)風速儀和風標儀的傳感檢測，自動使風輪對準風向，以提高風力發(fā)電機組的發(fā)電效率；其二是提供必要的

17、緊鎖力矩，以保證風力發(fā)電機組的安全運行。對于上風式機組，偏航系統(tǒng)利用電機驅動。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,風力發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)主要由偏航軸承、偏航驅動器、偏航制動器、偏航計數(shù)器、潤滑泵、偏航位置傳感器組成。 偏航軸承 偏航電機下面有一個小齒輪與大齒輪嚙合，這個大齒輪叫偏航軸承，由偏航電機驅動。偏航軸承承載機組中主要部件的重量，并傳遞氣動推力到塔架，軸承中含有齒圈，偏航驅動機構中的小齒輪與之嚙合。UP1.5MW 風力發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)采用內齒形式。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,偏航驅動器

18、 驅動裝置由驅動電動機、減速器、傳動齒輪、齒輪間隙調整機構等組成。偏航驅動裝置要求起動平穩(wěn)，轉速均無振動現(xiàn)象。 偏航電機 在風力發(fā)電中，葉輪應該總是處在對風狀態(tài)，以便于風輪最大程度的吸收風能。偏航電機就起轉動機艙使葉輪對風的作用。本風力發(fā)電機組共有4 臺偏航電機。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,偏航制動器 采用齒輪驅動偏航系統(tǒng)時，為避免因振蕩的風向變化而引起偏航齒輪產(chǎn)生交變載荷，應采用偏航制動器來吸收微小自由偏轉振蕩，防止偏航齒輪的交變應力引起輪齒過早損壞。 摩擦片檢查與更換 摩擦片用鋼板和摩擦材料制造，每個摩擦片的平均總厚為18mm，任何摩擦片的厚度低于12mm 時，

19、已經(jīng)磨損掉6mm，立即更換摩擦片。摩擦片的尺寸根據(jù)制動器類型不同可能會不同，要根據(jù)制動器的型號（德標制動器，安泰特、貴州新安制動器）更換摩擦片。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,六 液壓系統(tǒng),為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,UP1.5MW 風力發(fā)電機液壓系統(tǒng)其主要功能是為確保發(fā)電機組安全運行，風機分別在高速軸及偏航系統(tǒng)安裝了制動器， UP1.5 風力發(fā)電機所用的高速軸制動器是一個液壓動作的盤式制動器，用于鎖定轉子；偏航系統(tǒng)是一組液壓動作的盤式制動器用于鎖定整機。各制動器和液壓站之間通過液壓管路連接。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分

20、享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,本液壓系統(tǒng)有兩個主控制回路，高速軸制動回路和偏航制動回路，系統(tǒng)正常工作壓力范圍135bar-150bar 之間，偏航半泄壓力為25bar，偏航全泄壓理論為0bar，系統(tǒng)壓力由電機和泵提供，并由壓力傳感器來加以精確顯示，液壓油泵斷合是利用壓力傳感器和電氣聯(lián)動控制來實現(xiàn)的，起到控制系統(tǒng)壓力的作用。,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,七 罩體與塔架,為人類奉獻藍天白云，給未來留下更多資源 學習實踐分享,為了保護風機設備不受外部環(huán)境影響，并且減少噪聲排放，機艙與輪轂系統(tǒng)的外面均采用罩體保護。罩體的材料為玻璃鋼，是由聚酯樹脂、膠衣、面層、玻璃纖維織物等材料復合而成的。罩體包括機艙罩和整流罩，機艙罩主要由上部機艙罩、下部機艙罩等