风机控制系统2.doc

风机控制系统u 风力发电基本知识u 风机控制系统概述u 控制系统及安全规范u 传感器u 操作面板应用u 手动控制操作u 风机运行第三章 传感器 一个风机共有34个传感器，包括转速、偏航角度、风速、风向、振动、温度和液压油压等传感器。1.1 转速传感器 风力发电机组转速的测量点有三个：即发电机输入端转速、齿轮箱输出端转速和风轮转速，发电机输入端转速一个，齿轮箱输出端转速一个，风轮转速两个，还有两个转速传感器安装在机舱与塔筒连接的齿轮上，用来识别偏航旋转方向。 1.2 偏航计数传感器（偏航角度） 从机舱到塔筒间布置的柔性电缆由于偏航控制会变得扭曲。如果在扭曲达到两圈后正好由于风速原因导致风机停机，此时主控系统将会使机舱旋转，直到电缆不再扭曲。 如果一直在扭曲达到3圈前还是不能进行解缠绕，系统产生正常停机程序程序，使电缆解缠绕。当电缆扭曲达到 4圈后安全回路将会中断， 紧急停机。 1.3 风速 风机配有两个装在相配支架上的加热风速计，支架有一个接地环对风速计提供避雷功能。 电缆铺设在穿线管中。1 .4 风向 风向计也安装同一个支架上，能360范围测量，为了防止结冰，风向计能根据环境温度采取适度的自动加热。 1.5 振动传感器 安装在主机架下部，为的重力型加速度传感器，它直接连接到紧急停机回路上。此外，有振动传感器监视塔基和驱动链，如果测量值超限，立刻正常停机。 1.6 温度传感器 PT100温度测量,用于反映风力发电机组系统的工作状况。1、齿轮油温度2、齿轮轴承1/2温度3、发电机轴承1/2温度4、发电机定子线圈温度5、户外温度6、机舱温度7、低速轴温度8、齿轮油入口温度9、变频器入口温度10、变桨电机13温度11、变桨轮毂温度1.7 刹车磨损传感器 刹车磨损传感器安装在齿轮箱刹车器上，只有在刹车被完全释放后，开关才能动作，微动开关指示刹车衬套的磨损。当刹车片磨损到一定值后，传感器给出一个信号，要求正常关闭风机，如要再次运行则要求手动复位下，在这信号后还可以进行3次启动或3天运行。然后必须要求更换新的刹车衬套，更换后，并要求能被主控制系统识别检测到。 第四章 手动控制操作 u 停止和启动风机u 手动偏航控制u 手动刹车控制 u 复位安全链 只有运行人员才允许复位安全链。 u 维护开关 第五章 风机运行 风机能够正常运行，除了风速和电网要满足要求外，风机的各个部分都必须正常，比如 偏航系统，液压泵，齿轮箱，电机，电气控制柜，传感器，那部分有故障，轻则影响风机的出力，严重则可以使风机受到致命的打击。因此在编制监控软件时除了了解风机主要部分的运行控制过程外，各个输入信号的监测及故障判断都必不可少。5.1 风机启动前的准备 风机在运行之前要确定风机安全链、偏航系统、刹车系统、齿轮箱系统及变频器并网系统无故障，风速在一定的时间间隔内大于启动风速而小于切出风速，风速与主风向保持一致。 5.2 风机控制流程 风机从并网运行到静止，根据停止的方式会导致不同的刹车程序，因而叶片会停在不同的位置并导致有不同的刹车状态。包括下列刹车程序：刹车程序200、刹车程序190、刹车程序180、刹车程序75、刹车程序50。 风电控制流程简述u 采集信号模块 风机控制的所需信号采集输入u 故障检测模块 风机整个运行过程中的安全检测u 控制状态模块 含风机各个状态，启机、并网、PID控制、停机u 偏航控制模块 偏航自动对风、解缆模块u 控制输出模块 各种控制信号输出，停机动作，变桨动作等故障检测模块u 主要分以下等级故障检测 紧急停机检测：BP200故障检测 安全链或风机重大故障。 快速停机检测：BP190故障检测 变桨故障；BP180故障检测 电网故障。 正常停机检测：BP75故障检测 变频器故障；BP60故障检测 人工操作；BP52故障检测 普通故障；BP50故障检测 无风。 报警不停机。u 故障设置 风机故障设置需要结构、电气、机械、发电设备、电网、控制系统方面专业知识。风机控制状态u 风机启动状态 清除故障启机&旁路变桨限位开关 自检15 空转升转速 连接变频器并网 自动发电u 风机停机状态 B50200停机，7种停机状态 报警不停机（不计入控制状态）偏航、解缆u 自动偏航 启动偏航风速2.5m/s，低于风机启动风速。 不同风况对应不同的偏航程序。u 不能偏航和解缆条件 B200紧急停机，会切断偏航电机、液压电源。 电网故障，原因同上。 风向标、风速计故障，无法指示偏航方向。 液压类故障，偏航刹车需要液压。 偏航本身故障，如偏航方向错误、纽缆值过大。 手动停机类，如轮毂操作。 振动类故障，风机机械有问题时不能偏航。控制输出：停机/变桨u 主要分以下停机程序：u BP200停机程序：u BP200为最高级别停机，断开安全链，刹车制动，关闭扭矩控制并脱网，桨叶以15度/秒变至92.5度，电池驱动变桨。u BP190停机程序：u 关闭扭矩控制并脱网，桨叶以15度/秒变至92.5度，刹车制动（30s后再松开），电池驱动变桨。u BP180停机程序：u 关闭扭矩控制并脱网，桨叶以15度/秒变至92.5度，电池驱动变桨。u BP75停机程序：u 关闭扭矩控制并脱网，以设定变桨速度变至90度。停机u BP60停机程序：u 以5度/秒速度变桨至92.5度，当转速低于并网转速（1200rpm）后关闭扭矩控制并脱网。u BP52停机程序：u 以5度/秒速度变桨至90度，当转速低于并网转速（1200rpm）后关闭扭矩控制并脱网。u BP50停机程序：u 以5度/秒速度变桨至BP50设定停机角度（默认设置70度），当转速低于并网转速（1200转/分）后关闭扭矩控制并脱网。u 故障报警程序：u 检测低级别故障并进行报警，部分故障警告出现的过于频繁将升级至高级别的停机程序。自动控制模块u 变桨控制：通过控制桨叶角调节发电机转速 a. 在启动过程中，跟踪升速曲线，使风机快速到达并网转速； b. 并网时保持发电机并网转速； c. 并网发电后，跟踪发电机额定转速。u 扭矩控制：根据发电机转速查表改变扭矩设定值，或一定范围内采用查表，范围外对扭矩进行PID控制。u 在双PID控制时需考虑两个PID控制之间的解耦。 启动 由于风机是自动运行的，因此根据风机的静止时所处的刹车程序和叶片的位置，机组要通过不同的启动程序返回运行状态。 u 启动方式A u 启动方式Bu 启动方式C u 紧急停机u 快速停机u 正常停机u 手动停机紧急停机快速I停机快速IIa停机快速IIb停机正常关闭刹车程序2007518019050桨叶停止位9190919190转子刹车制动不制动不制动制动 30s释放不制动第六章 操作面板应用 控制柜上的操作面板优先级最高，其次是变频器柜上的操作面板，最后是远程PC操作。为了防止未授权的人员随意操作和查看参数，在进入操界面时必须要输入与自己身份相应的密码。1 基本功能 - 按CTRL激活显示灯（屏幕节电功能）。 - 连续按两次任何按键可以激活控制面板。 - 某些功能的激活需要同时按两个键。如同时按下CTRL或SHIFT键可以激活想要的功能。 风机正常停机。复位和执行自动运行。 快速启动。增加显示亮度。降低显示亮度。自动风向跟踪（偏航控制）。 手动偏航控制，向左旋转。 手动偏航控制，向右旋转。访问权限请求 应用光标选择访问权限（Access Privileges），按下ENTER 按键，被激活权限编辑。 输入密码（光标移动，但是密码不会显示）。 输入密码后按ENTER键确认。 如果密码有效，根据密码等级将会产生相应的访问权限。访问权限决定了哪些菜单能被显示和哪些部分可以编辑。解除访问权限 光标移到访问权限（Access Privileges）行。 按两次ENTER键，访问权限被解除活动状态请求 应用光标，活动状态请求（Request Active Status）按键ENTER确定。 输入用户号码，将显示为“Active Status Enabled”，字母“a”将显示在右向角，表明控制面板已被激活。 注意： 如果有一个优先级高的控制面板已被激活，就不能进行任何数据输入到该控制面板的操作。解除活动状态移动光标到活动状态行（Active Status Enabled）按两次ENTER键。活动状态被解除。注意： 对安装在变频器上的控制面板，如果在30分钟内没有任何操作，访问权限和活动状态都会自动复位。对机舱主控制柜上的面板，活动状态必须在离开机舱前手动复位。当活动状态解除后，访问权限会自动复位。如果机舱控制面板活动状态不解除，风机将不能通过变频器上的控制面板或远程控制。4 菜单内容主控制系统包含下列菜单:启动菜单 (Start menu)状态统计菜单 (Status Counts menu)状态菜单 (Status menu) 事件列表菜单 (Event List menu)电网菜单 (Grid menu) 第七章 风机故障状态码分析1.1 状态码包含的主要信息1.1 .1 刹车程序刹车程序定义在数字0到200之间。“0”表示刹车状态没有改变，“200”意味着紧急刹车。如果在同一时间内有多个状态码是可以激活的，那么拥有更高刹车程序号码的状态码会优先激活。例如：如果一个刹车程序为50的状态码是激活，随后另一个刹车程序为200的故障产生激活了状态码，那么当前激活的刹车程序将变为200。1.1.2 报警程序状态码是否需要输出报警。报警程序定义再0到200之间，“0”表示不需要输出报警，“200”表示最严重的报警。1.1.3 偏航程序偏航程序可以定义在数字0到240之间。这里“0”表示偏航没有改变，“240”表示所有的偏航锁定。当更多的状态码在同一时间是激活的时候，拥有更高级偏航程序号码的状态码是激活的。1.1.4 复位程序能复位在状态码菜单中所有的激活状态码。设定的延时： 状态码名称：刹车程序：重复状态码： 报警程序：偏航程序： 复位等级：复位延时： 1.2 状态码原因分析 Status code 0: System OK（系统正常） 风机准备运行 Status code 5: Vibration （振动） 传感器检测到机舱振动过大。将会引起系统严重故障。风机需要检修维护。 Status code 7: Turbine is serviced （处于维护状态） 维护人员在风机中进行维护检修，允许手动设置叶片角度。 Status code 10: Safety chain open （安全链代开） 安全链断开。有严重故障的故障产生。安全链通过硬接线连接到风机所有紧急停 止按钮和安全继电器。 Status code 11: Stop via communica. （远程停机） 风机通过通讯接收到远程停机命令。 Status code 13: Manual stop （手动停机） 通过操作控制面板的停机按钮使得风机处于停止状态。 Status code 16：Emer.stop cont.panel （控制柜紧急停机） 通过按下机舱控制柜上的紧急停机按钮使风机停止。只能手动复位。风机的调试过程一台风机从安装到并网发电大概分为以下几个步骤：1.风机的起吊。起吊首先是三节塔筒从下往上以吊起组装，接着是机舱的起吊与塔筒连接，再下来将在地面上已经安装完毕的转轮起吊连接。此过程用时需要12天，起吊时对风速有一定的要求，当风速超过12m/s的时候是不允许进行的。2.风机内部的安装。风机内部需要安装的主要是从机舱垂放下来的电缆、控制线、通讯线等。因为风机会自动偏航，偏航时会造成电缆的扭曲，在电缆线等放线的过程中会在第三节塔筒内先形成一个环。内部安装用时大概为1天。3.风机的调试。调