海装风电2MW参考资料

1、2.0MW,风电机组培训教材,控制系统,1,概述,H93CH-2.0MW,型风电机组是变桨变速功率调节、三叶片、上风,向、水平轴、双馈式并网型风力发电设备，按照,GL,IEC TC2A,风况进行设计计算，整个机组的噪声特性符,IEC61400-11,标准的,规定，整机见下图,1,叶片,2,轮毂,3,塔筒,4,主轴,5,主轴承座,6,偏航驱动器,7,齿轮箱润滑泵,8,控制柜,9,变频器,10,冷却风扇,11,冷却泵,12,发电机,13,连轴器,14,制动器,15,齿轮箱,16,机舱起重机,17,液压站,2.0MW,机组总体结构图,1,1,主要技术参数,风轮直径,93.6m,扫掠面积,6877m2

2、,风轮布置形式,上风向,叶片数量,3,旋转方向,顺时针,cw,，面向风轮,额定功率,2068kW,无功功率调节,0.9,感性,1,0.9,容性,输出电压,690 V,10,电网频率,50 Hz,1,切入风速,3m/s,切出风速,25m/s,600s,平均风速,额定风速,9.7m/s,转速范围,8.7,16.8rpm,额定转速,15 rpm,安全风速,70m/s,50,年一遇,3,秒平均风速,功率调节方式,电气变桨,叶片变桨范围,0,91,风轮仰角,5,风轮锥角,3.5,设计使用寿命,20,年,防雷保护等级,IEC 61400-24,级,注,空气密度为,1.169kg/m3,下的值,齿,轮,箱,

3、风场监控,2,1,1,塔基控制柜,2,机舱控制柜,4,5,G,3,变频器,电网,箱,变,4,滑环,3,5,变桨系统,动力线,辅助电源,通信线,1,2,风机控制系统布局,2,控制系统,H93CH-2.0MW,风电机组控制系统是全自动化运行设备、实时监测,控制风力发电机组运行，只有设备维护时才需要手动操作。控制系统,内置单机远程监控功能，可以通过网络监视、控制风电机组运行。控,制系统还具有运行数据记录功能，可以查看运行日志。控制系统主要,由,PLC,及,I/0,模块、供电设备、传感器、执行器件等构成，这些控制设,备、执行器件安装于塔基、机舱控制柜以及变桨控制柜,2.1,控制系统组成,塔基控制柜,塔

4、基控制柜包含辅助电源,PLC,及,I/O,模,块、电网测量、安全链、以太网交换机,控制柜散热控制及加热控制、雷电保护等,2.3,塔基控制柜,塔基控制柜的控制柜门上设置有,紧急停机开关、启动按钮、停机,按钮、复位按钮、维护钥匙开关,故障指示灯、待机指示灯、运行,指示灯、维护状态指示灯、安全,链指示灯、紧急停机开关动作指,示灯、电网连接指示灯、辅助电,源开关。所有这些操作、显示器,件可以完成对控制系统的启动,停机和复位、紧急停机、维护状,态切换等操作，并指示其工作状,态,紧急停机开关：按下时断开安全链，机组紧急停机；拉出时接通安全,链,启动按钮：启动风电机组,停机按钮：停止风电机组运行,复位按钮：

5、复位风电机组,维护钥匙开关：逆时针转动钥匙,0,位置），置控制系统为正常运,行状态；顺时针转动钥匙,1,位置），置控制系统为维护状态，此,时可以使用机舱控制柜门上左变桨、右变桨、左偏航、右偏航及机舱,远程操作控制盒上的制动盘制动控制风电机组,待机指示灯（绿色）：指示灯长亮表明风电机组处于准备运行状态,可以启动；指示灯闪烁：表明控制系统自动启动模块已经激活，经过,一段时间后设备会自动启动，或者表示故障信号已被复位,运行指示灯（绿色）：指示灯亮,表明风电机组处于正常运行状态,故障指示灯（红色）：表明风电机组出现故障,维护状态指示灯（蓝色）：表明风电机组处于维护状态下，塔基控制,柜或机舱控制柜门上的

6、维护钥匙开关处于,0,位置,安全链指示灯（红色）：表明安全链断开,紧急停机开关动作指示灯（红色）：表明紧急停机开关断开,电网连接指示灯（绿色）：表明风电机组与电网连接,辅助电源开关：逆时针转动到,OFF,位置，则关闭塔基、机舱和轮,毂的所有辅助电源；顺时针转动到,ON,位置，则接通塔基、机舱和,轮毂的所有辅助电源,机舱控制柜,机舱控制柜包含齿轮箱监测与控制、发,电机监测与控制、制动器监测与控制、偏,航监测与控制、风速风向,环境监测、润滑,油,冷却水监测与控制、润滑油离线过滤装,置监测与控制、机舱温度监测与控制、安,全链路,I/O,模块、维护控制、控制柜散热,和加热控制、雷电保护等,2.3,机舱

7、控制柜,机舱控制柜的控制柜门上设置有,紧急停机开关、启动按钮、停机,按钮、复位按钮、维护钥匙开关,左变桨、右变桨、左偏航、右偏,航、故障指示灯、待机指示灯,运行指示灯、维护状态指示灯,安全链指示灯、紧急停机开关动,作指示灯、电源开关。这些操作,显示器件可以完成对控制系统的,启动、停机和复位、紧急停机,维护状态切换、维护状态下的左,右变桨、维护状态下的左右偏航,等操作，并指示系统故障,机舱控制柜的控制柜门上设置有紧急停机开关、启动按钮、停机按钮,复位按钮、维护钥匙开关、左变桨、右变桨、左偏航、右偏航、故障,指示灯、待机指示灯、运行指示灯、维护状态指示灯、安全链指示灯,紧急停机开关动作指示灯、电源

8、开关。这些操作、显示器件可以完成,对控制系统的启动、停机和复位、紧急停机、维护状态切换、维护状,态下的左右变桨、维护状态下的左右偏航等操作，并指示系统故障,紧急停机开关：按下时断开安全链，机组紧急停机；拉出时接通安全,链,启动按钮：启动风电机组,停机按钮：停止风电机组运行,复位按钮：复位风电机组,维护钥匙开关：逆时针转动钥匙,0,位置），置控制系统为正常运,行状态；顺时针转动钥匙,1,位置），置控制系统为维护状态，此,时可以使用机舱控制柜门上左变桨、右变桨、左偏航、右偏航及机舱,遥控手柄上的制动盘制动控制风电机组,左变桨：在维护状态下，完成变桨角度由,89,向,40,移动,右变桨：在维护状态下

9、，完成变桨角度由,40,向,89,移动,左偏航：在维护状态下，完成风电机组左偏航,右偏航：在维护状态下，完成风电机组右偏航,待机指示灯（绿色）：指示灯长亮表明风电机组处于准备运行状态,可以启动；指示灯闪烁表明控制系统自动启动模块已经激活，经过一,段时间后设备会自动启动，或者表示故障信号已被复位,运行指示灯（绿色）：指示灯亮,表明风电机组处于正常运行状态,故障指示灯（红色）：表明风电机组出现故障,维护状态指示灯（蓝色）：表明风电机组处于维护状态下，塔基控制,柜或机舱控制柜门上的维护钥匙开关处于,0,位置,安全链指示灯（红色）：表明安全链断开,紧急停机开关动作指示灯（红色）：表明紧急停机开关断开,

10、指示灯闪烁：表示控制系统工作正常,电源开关：逆时针转动到,OFF,位置，则关闭塔基至机舱和轮毂的,所有辅助电源；顺时针转动到,ON,位置，则接通塔基至机舱和轮毂,的所有辅助电源,机舱控制柜手柄,紧急停机开关：按下时断开安全链，机组,紧急停机；拉出时接通安全链,启动按钮：启动风电机组,停机按钮：停止风电机组运行,制动：按“制动”，则刹车制动,安全链是独立于控制系统的安全控制，若安全链任一接点中断，将由,安全系统执行紧急停机，将触发以下事件,变桨电机和蓄电池组接通,叶片以,7,s,的速度顺桨，直到触发,91,行,程开关,制动器在转子转速,5rpm,时投入,以最大力矩制动,风电机组在零功率脱网,禁止

11、偏航,安全链被触发,在故障排除后,只能通过塔基或机舱控制柜上的“复,位”，按钮手动复位,风电机组才允许重新运行,2.6,控制系统运行,控制系统实时采集风电机组各分系统参数及环境参数，以及各控制系,统按钮信号，根据控制系统策略对风机进行实时控制。另外，还可以,根据远程监控系统发来的控制命令进行控制,控制系统靠传感器数据来实现实时、连续的监控，一旦参数不在预先,设定的范围，将按照故障等级控制风电机组发出的故障报告、正常停,机、快速停机或紧急停机，并将记录下故障时的风机数据,控制软件依据风机控制要求，控制程序由主控制流程和各个监控子模,块组成，所有的模块根据重要性和实时性要求，分别作,1s,任务,5

12、00ms,任务,20ms,任务执行,另外，控制系统设置有独立的安全系统，由超速安全链信号、振动开,关、扭缆开关、控制器安全链接点、轮毂安全接点、紧急停机开关等,串联成。若安全链路由于前述任一接点中断而断开，将由安全系统执,行紧急停机,2.6.1,工作模式,初始化,PLC,上电自检后执行初始化程序，读取初始化数据，并设置,初始化控制参数。初始化时间约,20S,如果初始化正常，则,20S,后进,入待机模式,待机模式,如果将维护钥匙开关切换到“维护”状态，则控制系统进入维护,模式,如果有导致停机的故障、或者按下停机按钮、或者远程停机命令,将进入停机模式,如果没有故障，则进入自检。如果变桨测试状态正常

13、、没有故障,无须解缆、齿轮箱油温正常，则允许进入启动模式。如果满足自,动启动条件或者手动启动，则进入启动模式,启动模式,如果有导致停机的故障、或者按下停机按钮、或者远程停机命令,或者切换到维护、或者风力不够、或者需要解缆，则进入停机模,式,如果转子转速大于设定转速、风向偏移小于设定值，而且没有风暴,则进入加速运行模式,加速运行模式：此时叶片角根据发电机实际转速、风速、叶片类型得,出，目的是减小角度使发电机（或转子）加速。如果发电机转速达到,发电转速，则进入发电运行模式,发电运行模式，此时,根据转速,转矩曲线控制发电机转矩和叶片角，输出电功率,转子转速控制在,8.7,16.8rpm,如果机舱于风

14、向偏差大于规定值，或者出现风暴，或者出现导致,停机的故障、按下停机按钮、远程停机命令、切换到维护模式等,则进入停机模式,停机模式：风电机组发生导致停机的故障、或者按下停机按钮、或者,远程停机命令、或者运行过程中切换到维护状态等，控制系统将进入,停机模式,如果转子转速小于,2rpm,则进入待机模式,维护模式：将维护钥匙开关切换到“维护”状态，则控制系统进入维,护模式。依据维护控制命令可以分别进行变桨、偏航、控制器等维护,测试,2.6.2,运行监控,控制系统将检测风电机组运行的所有参数，控制机组正常运行。如果,某个重要参数的测量值在预定范围之外，将控制机组停机。视故障的,严重性程度，机器执行一般停

15、机、快速停机、紧急停机，或者只发出,故障报告而不停机。机组出现故障时，将记录故障信息和故障时的运,行参数报告,2.6.3,转速监控,控制系统将检测主轴转速,2,个模拟量）、编码器主轴转速信号、发,电机（由变频器采集）转速信号。经过控制系统处理，将得到以下信,号,计算用于控制的转速信号,转速校验：如果转速差超过,rpm,且转子转速超过,rpm,则发出转速,比较故障，执行正常停机,临界转速检测：如果转子转速超过,rpm,则发出超临界转速故障，执,行快速停机,紧急停机转速检测：如果转子转速超过,rpm,则发出超紧急转速故障,执行紧急停机，禁止自动启动,2.6.4,温度监控,控制系统将监测齿轮箱系统、

16、发电机系统、变频器、控制柜、主轴承,环境、变桨系统等温度，控制软件将依据所测温度值进行控制,极限温度控制：如果所监测到的温度超过所允许的极限值，则进入故,障停机,降容运行：当某些与发电运行有关的温度上升到一定程度，控制系统,将控制机组降容运行,报警控制：当某些温度值超过报警点时，将发出报警信号,其他控制：根据温度控制齿轮箱润滑油加热、油冷风扇启动、发电机,冷却水加热、水冷风扇启动、控制柜散热、控制柜加热、等等,2.6.5,电网监控,控制系统将监测电网电压、电流、频率等参数，计算有功功率及无功,功率，并依据所测参数值对风电机组进行控制,电网参数极限控制：如果所检测的电网参数超过运行极限值，则导致

17、,故障停机,2.6.6,风速风向监控,控制系统通过对风速、风向的监测，控制机组运行,风暴停机：除“维修”模式外，机组在其他运行模式下都有可能碰到,需要风暴停机的情况，此时系统执行正常停机,小风停机：转速低于设定值，则小风停机,偏航控制：当机舱与风向偏差大于设定值时，启动偏航,风速校验：取,2,个传感器信号互相校验，发出传感器故障信号，并取,合适的风速值用于控制,风向校验：取,2,个传感器信号互相校验，发出传感器故障信号，并取,合适的风速值用于控制,2.6.7,振动加速度监控,机舱控制柜内的振动加速度检测模块检测机舱振动加速度，当加速度,大于设定值时，执行正常停机,另外，当机舱振动开关动作后，将

18、触发安全链，执行紧,急停机,加速度传感器,振动开关,2.6.8,机舱位置监控,依据风速大小、运行模式、机舱位置等控制风机小风解缆或停机解缆,或禁止自动启动或紧急停机,风向仪,风速仪,2.6.9,偏航、主轴制动系统监控,控制系统将检测液压系统工作状态信号、主轴刹车状态信号，并根据,风电机组运行状况对制动系统进行控制,2.6.10,齿轮箱系统控制,控制系统将监测齿轮箱及其润滑系统的工作状态信号，并,根据风电机组运行状况对其进行控制,2.6.11,发电机系统监控,控制系统将监测发电机及其冷却系统的工作状态信号，并根据风电机,组运行状况对其进行控制,2.6.12,偏航系统监控,控制系统根据风向和风电机组运行状况对其进行控制。下图为偏航驱,动，偏航位置编码器及偏航位置开关,2.6.13,风电机组启动运行,当所有安装,接线完成并检查正确后,可以启动风电机,组运行,拉出塔基控制柜、机舱控制柜的紧急停机开关,检查所有控制柜的开关处于闭和状态,接通外部,3,690V,主电源,控制系统进入初始化阶段，大约,20S