华创风机_图文

1、1.5MW变速恒频双馈风力发电机华创/1500机组培训(版本:201210 A版 沈阳华创风能有限公司2012年10月编制:校对:审核:批准:目录一、总体简介 (1二、技术参数 (4三、组成结构功能说明 (51 基础 (102 塔架 (113 机舱 (144 风轮 (35四、现场吊装 (40五、安全规范 (45一、总体简介 华创/1500系列机组采用水平轴、三叶片、上风向、电动独立变桨系统、主动偏航系统(带压偏航、双馈发电机的总体设计方案,额定功率为1500kW。 主要机型:华创70/1500、华创77/1500、华创82/1500风力发电机组的工作原理在风力发电机组中,存在着两种物质流。一种

2、是能量流,另一种是信息流。两者的相互作用,使机组完成发电功能。风力发电机组的工作原理如图1-1所示。 图1-1 风力机组的工作原理1.能量流当风以一定的速度吹向风力发电机时,在风轮上产生的力矩驱动风轮转动。将风的动能变成风轮旋转的动能。风轮的输出功率通过主传动系统传递。主传动系统将动力传动给发电系统,发电机把机械能变为电能。对于并网型风电机组,发电系统输出的电流经过变压器升压后,即可输入电网。2.信息流信息流的传递时围绕控制系统进行的。控制系统的功能是过程控制和安全保护。过程控制包括启动、运行、暂停、停止等。在出现恶劣的外部环境和机组零部件突然失效时应该紧急停机。风速、风向、风力发电机的转速、

3、发电功率等物理量通过传感器变成电信号传给控制系统,他们是控制系统的输入信息。控制系统随时对输入信息进行加工和比较,及时地发出控制指令,这些指令是控制系统的输出信息。对于变桨距风机,当风速大于额定风速时,控制系统发出变桨距指令,通过变桨距系统改变风轮叶片的桨距角,从而控制风电机组输出功率。在启动和停止的过程中,也需要改变叶片的桨距角。对于变速型风机,当风速小于额定风速时,控制系统可以根据风的大小发出改变发电机转速的指令,以便使风力发电机最大限度地捕获风能。当风轮的轴向与风向偏离时,控制系统发出偏航指令,通过偏航系统校正风轮轴的指向,使风轮始终对准来风方向。当需要停机时,控制系统发出停机指令,除了

4、借助变桨距制动外,还可以通过安装在传动轴上的制动装置实现制动。实际上,在风电机组中,能量流和信息流组成了闭环控制系统。同时,变桨距系统、偏航系统等也组成了若干闭环的子系统,实现相应的控制功能。CCWE-1500风电机组特点:1. 启动风速低,在风速达到3m/s的时候就可以启动发电。2. 采用双馈风力发电机,在额定风速以下跟踪最佳尖速比确保最大功率输出;采用世界先进水平控制策略的控制系统丹麦MITA技术可在额定风速以上通过改变叶片的桨距角确保稳定、满额的功率输出,同时改善风电机组的载荷。3. 叶片独立电动变桨距可靠性强,机构在风正常情况下也能使风电机组迅速停机,(例如两个变桨距机构同时故障只要有

5、一个机构正常就可以完成停机电动变桨驱动机构带有后备电池,即使在电网故障的情况下使用后备电池就能使风电机组迅速收桨完成停机动作。4. 主动电动偏航根据风向仪测得的风向及主控系统发出的指令偏航驱动机构主动对风,提高了偏航的精度。5. 采用世界先进水平控制策略的控制系统丹麦MITA控制系统或大在风场各种风力条件下保证机组正常高效运行,采用中央、远程监控系统,在风电场的中央控制室就能对所有风机进行集中控制,通过互联网可实现监测和控制。6. 安全保护系统是风机在3-25m/s的运行范围内可靠地实现了超速保护、过功率保护、扭缆保护、震动保护等。7. 抗低温设计(各种零部件采用耐低温材料,机舱内、电控柜内放

6、有加热器等,即使在低温恶劣条件下也能发挥优异的性能。8. 双馈风力发电机采用强制空冷,避免了水冷发电机冷却系统漏水、频繁更换防冻液等故障,减少了对风机维护的工作量,降低了维护成本。二、技术参数 三、组成结构、功能说明 机组可在变化的风况条件下,变化的转速运行状态中获取最大的能量,当风速达到3m/s25m/s时便可以发电工作。在额定风速一下跟踪最佳尖速比,确保风轮最大捕获风能,电机最大功率输出;额定风速以上,通过改变叶片的桨距角,确保稳定、满额功率输出。本机组把一个双馈异步发电机和一个具有最新IGBT技术的变流器相融合,实现了机组不受风向、风速约束。从该系统中输出的电压和频率都能保持电能质量平稳

7、地输送电网。风力发电机组由于其所受负载复杂,工作环境恶劣,要求的寿命长,其结构设计尤显重要。风力发电机组的结构设计的遵循以下基本原则:a技术性尽可能采用成熟的新技术、新材料、新工艺,保证风力发电机组满足总体设计技术指标。b、经济性尽可能降低风力发电机组产品的制造成本、运行及维护成本。c、可靠性科学、合理的综合考虑技术指标、经济性指标,最终满足可靠性指标。根据以上的设计原则,风力发电机组结构设计时的满足以下要求:a 强度、刚度要求各受力构件及其组合部件能承受设计规范规定的各种状态载荷。除此以外,还满足刚度的要求。b 空气动力要求风力发电机组是利用风能转换为机械能,再转化为电能的一个系统,因此,对

8、于构成气动外形的部件满足空气动力方面的要求,如气动效率高、废阻小等。这个要求不仅影响部件的外形设计还影响到部件的结构设计,即气动外形设计既要考虑有效外形要求,又要考虑结构强度和刚度的要求。c 动力学要求风力发电机组动部件所受载荷是交变载荷,设计时,考虑质量、刚度分布对构件、整机的固有特性的影响,使得部件、整机的固有频率避开激振力频率,降低动应力水平、提高部件以及整机的寿命、可靠性。d 工艺性要求结构的工艺性是指在具体生产条件和一定产量的前提下,所设计的结构能使其在生产过程达到多快好省的可能性程度。工艺性也是风力发电机组能否产业化的关键。风力发电机组的构成从整体上看,风力发电机组可分为风轮、机舱

9、、塔架和基础几个部分。风轮由叶片和轮毂组成。叶片具有空气动力外形,在气流作用下产生力矩驱动风轮转动,通过轮毂将转矩输入到主传动系统。机舱由底盘、导流罩和机舱罩组成,底盘上安装除主控制器以外的主要部件。机舱罩后部的上方装有风速和风向传感器,舱壁上有隔音和通风装置等,底部与塔架连接。塔架支撑机舱达到所需的要求,其上安置发电机和主控制器之间的动力电缆、控制和通信电缆,还装有供操作人员上下机舱的扶梯。基础为钢筋混凝土结构,根据当地地质情况设计成不同的形式。其中心预埋与塔架连接的基础部件,保证将风力发电机组牢牢地固定在基础上,基础周围还要设置预防雷击的接地装置。机组组成主要有三支叶片组成的风轮、独立的电

10、动变桨距系统、主轴与主轴承装置、增速箱与热交换器系统、高速及低速轴连轴器、发电机及发电机热交换器系统、机舱底盘、机舱罩机舱热交换系统、偏航系统、液压系统、刹车系统、塔架、电气设备和控制系统、防雷系统等主要部分组成。双馈型风力发电机组总体及动力系统采用一字型总体布置布置方式(图1。其主要特点是对中性好,负载分布均匀。 CCWE-1500风力发电机组是目前国际上技术最先进的一种机型,新机型中融合了许多新技术,主要体现在以下几个方面:(1变桨系统带蓄电池,在电网掉电下能够实现机组保护功能。保证机组在电网脱离时,仍能实现桨叶调节,保证了风机的安全。(2周全的防雷击措施叶片前端部采用金属制结构,以保护叶

11、尖不受损坏。在各可动部分都装设电刷,迅速泄放电流。机舱顶部还设置避雷针。(3采用高性能的发电系统通过双馈异步发电机和IGBT控制器,可以做到功率控制和抑制冲击电流的发生,风速变化引起的转矩变化小,变速运行,发电量大,并网时不产生突入电流。由于采用了IGBT的四象限控制,正常运行以功率因数为1运行,同时功率因素具有容性0.95感性0.95范围运行能力,在必要时可以向电网补偿无功功率。(4变速恒频及磁链解耦控制变速恒频技术大幅延长了核心部件的使用寿命,同时显著提高系统的发电品质和发电量,并具有相当大的抗电网跌落能力。1、风机的转速随风速得到最优控制,可以高效运行。2、改变转速可以避免瞬间的风速变动

12、引起转矩的波动、吸收阵风或紊流引起的受力载荷变化,提高关键部件寿命和电力品质。3、控制系统采用丹麦MITA公司高端的CPU为中央处理器控制整台风机的控制和数据采样,实现风机的全自动控制和远程监控。(5电动变桨控制电动变桨具有更为快速的响应速度、更为准确地控制桨距,三个桨距系统互相独立,即使其中之一出故障,也能安全停机,电动变桨,没有漏油隐患,可靠性更强,维护量更少。(6独特的紧凑型主轴风机转子轴内置于齿轮箱内,同外伸主轴相比,机舱重心可以更加靠近塔架中心,大大减少了由于风载荷及设备自重对偏航系统、塔架基础的倾覆力矩,提高部件和整机的承载能力。(7变频器置于塔底风力发电机组将变频器置于塔底,不用

13、登机变可以维护检修 。(8制动系统风力发电设备具有两个独立的制动系统,即空气制动和机械制动,在正常工作过程中和紧急情况下,任何一种制动都可以使风机安全停机。(9 防盐雾措施(防腐措施CCWE-1500风力发电机组按照海岛的环境条件进行设计,适用于沿海地区;机组外部按照ISO12944 C5M,内部接照C4等级要求;电气元件接照三防要求采购,电缆采用船用电缆。(10防止机内振动的措施机采取了下列措施来防止机内振动:齿轮箱与主机架连接处安装了两层减振块,在发电机底座,电控柜与主机架、机舱罩与主机架的连接处都设置了减振块,从而有效的防止和减少了机舱内的振动。风机采用了弹性联轴器,弹性联轴器除传递扭矩

14、外还可以吸收水平方向及垂直方向上的振动。风机的塔筒、机舱、叶片的固有频率各不相同,避免了风机各部件的共振现象。1 基础 为独立的重力式基础,钢筋混凝土组成,主要依靠自身重力来承受上部塔架传来的竖向荷载、水平荷载和颠覆力矩。基础外观形式主要为圆形承台。 基础为主要承载部件,用于平衡机组自身重量、风轮产生的正压力、风载荷、机组调向时产生的扭矩等载荷,以确保机组安全、稳定运行。 设计计算包括:基础混凝土重量、几何尺寸的计算、基础底部压力所产生的偏心距计算、土壤压力的计算、设计配筋、抗冲切强度校核。 2 塔架 采用柔性塔架,为锥形筒状钢结构,方便人员通行。材 料选用低合金高强度结构钢Q345。 是机组

15、的主要承载部件,具有足够的静、动强度,能承受作用在叶轮、塔架上的力及叶轮引起的振动载荷,包括 启动、停机过渡状态时的周期性交变载荷,以及阵风响 应、塔影效应等产生的影响。 机舱通过偏航轴承安装在塔架上钢制塔架由塔筒、塔架门、爬梯、外爬梯、平台、照明设备、消防设备等组成。 塔筒塔筒是塔架的主体承力构件。为了吊装及运输的方便,一般将塔筒分成若干段,并在塔筒底部内、外设法兰,或单独在外侧设法兰盘采用螺栓与基础坏相连,其余连接段得法兰盘为内翻形式,均采用螺栓连接。根据结构强度的要求,各段塔筒可以用不同厚度的钢板。由于风速的剪切效应影响,大气风速随地面高度的增高而增大,因此普遍希望增高机组的塔筒高度,可

16、是增加塔筒高度将使其制造费用相应增加,随之也带来技术及吊装的难度,需要进行技术与经济的综合性考虑。当风力发电机组处于偏离设计风速分布较大的风电场运行时,很可能难以获得预期的发电效果,在机组风轮一定的条件下,最佳的弥补方法是改变塔筒的高度,使机组能获得满意的风速而运行,为此同一种风力发电机组中,经常配有不同高度的塔筒。 平台塔架中设置若干平台(见下图,为了安装相邻段塔筒,放置部分设备和便于维修内部设施。塔筒连接处平台距离法兰接触面1.1m左右,以方便螺栓安装。另外还有一个基础平台,位置与塔架门位置相关,平台是由若干个花纹钢板组成的圆板,圆板上有相应的电缆桥与塔梯通道,每个平台一般有不少于3个的吊

17、板通过螺栓与塔筒壁对应的安装基座相联接,平台下面还设有支撑钢梁。 图 平台 电缆及其固定电缆由机舱通过塔架到达相应的平台或拉出塔架以外。进入塔架后经过电缆托架与支架。电缆托架位于上段塔筒底部,电缆支架位于机舱底部,保证电缆有一定长度的自由旋转,同时承载通过支架随机舱旋转,达到解缆设定值后自动消除旋转,安装维护时应检查电缆与支架间隙,不应出现电缆擦伤。经过电缆支架与电缆托架后,电缆由若干电缆夹固定。 塔架内爬梯与外爬梯塔架内爬梯与外爬梯用于管理和维修人员登上机舱,有些机组内采用电梯。塔架外爬梯有直梯和螺旋梯两种。3 机舱机舱由机舱罩、测风系统、机舱底架、偏航系统、液压系统、主轴、齿轮箱、联轴器、

18、高速轴制动器、发电机、提升机等组成。 风力发电机组总体结构 机舱罩机舱罩可分为下机舱罩和上机舱罩两部分。机舱罩由玻璃钢制造,上下舱罩可通过向机舱内部凸起带数十个螺钉孔的凸缘,用不锈钢螺栓连接成整体。上下舱罩均带有加强筋,加强筋之间距离约为1m。网格式的加强筋分布在上下舱罩的里面。由于偏航回转支撑轴承内圈与机舱底盘的凸缘用一组螺钉固定连接在一起,而偏航回转支撑轴承的带外齿的外圈与塔筒顶部的凸缘用一组螺栓紧固连接在一起,为防止雨水,下舱罩底部设有一个大圆孔,此圆孔应将上述带外齿的回转支撑轴承外圈包含在机舱内部,为圆孔与塔筒外壁的间隙约为4050mm。下舱罩底部还设有两个可遮盖的通风孔以及吊车起吊重

19、物用的孔(吊车的起重链条通过此孔;舱罩后部设有百叶窗式的通风孔。下舱罩下部内表面上一定的位置和高度处,间隔的固定有若干个与机舱底架的支架互相固定的机舱连接板;带有橡胶减振器的螺栓穿过机舱连接板上的孔和机舱底架支架上相应孔,用减振螺栓将机舱罩固定在机舱底架上。机舱罩的上舱罩顶部设有通风口,(便于人员到机舱顶上去安装、修理在舱顶的风速风向仪以及两个安装风力发电机组用的吊孔。 机舱罩主视图减震器支架天窗吊装孔底部通风口天窗吊环机舱罩俯视图 测风系统风的测量包括风向测量和风速测量。风向测量是指测量风的来向,风速测量是测量单位时间内空气在水平方向上所移动的距离。 风向标是测量风向的最通用的装置。风向标一

20、般是由尾翼、指向杆、平衡锤及旋转主轴4部分组成的首尾不对称的平衡装置。其重心在支撑轴的轴心上,整个风向标可以绕垂直轴自由摆动。在风的动压力作用下取得指向风的来向的一个平衡位置,即为风向的指示。 旋转式风速仪测定风速的传感器是风杯。杯形风速仪一般由3个或4个半球形或抛物锥形的空心杯壳组成。风杯固定在互成120°角的三叉星形支架上或互成90°角的十字星支架上,杯得凹面顺着同一方向,整个横臂架则固定在能旋转的垂直轴上。由于凹面和凸面所有的风压力不相等,在风杯受到扭力作用而开始旋转时,它的转速与风速成一定的关系。 机舱底架机舱底架上布置有风轮、轴承座、齿轮箱、发电机、偏航驱动等部件

21、,起着定位和承载的作用。机组载荷都通过机舱底架传递给塔架,机舱底架具有高的强度和刚度,还具有良好的减震特性。机舱底架分为前后两部分。前机舱底架多为铸件,后机舱底架多用焊接件。 前机舱底架 后机舱底架 偏航系统水平轴风力发电机风轮轴绕垂直轴的旋转叫偏航。偏航系统可以分为被动偏航系统和主动偏航系统。被动偏航系统偏航力矩由风力产生,下风向风力发电机和安装尾舵的上风向风力发电机的偏航属于被动偏航。主动偏航系统应用液压机构或者电动机和齿轮机构来使风力发电机迎风,大型风力发电机多采用主动偏航。 偏航系统的功能由于风向经常改变,如果风轮扫掠面和风向不垂直,不但功率输出减少,而且承受的载荷更加恶劣。偏航系统的

22、功能就是根据风向标接受的信息,由控制系统执行机舱的偏转,使风轮始终处于迎风状态,使风力发电机组更有效的获得风能,提高风轮的工作效能。(偏航速率:约0.6°/s;对风敏感度:±10°对风精度:±5°风机在对风过程中会根据风机转子与风向的最小夹角方向进行偏航,在反复调整方向的过程中,有可能发生沿着同一方向累计转了许多圈,造成机舱与塔底之间的电缆扭绞,因此偏航系统应具备解缆功能。电缆由机舱通过塔架到达相应的平台或拉出塔架以外。进入塔架后经过电缆托架与支架。电缆托架位于上段塔筒底部,电缆支架位于上段塔筒顶部,保证电缆有一定长度的自由旋转,同时承载通过支

23、架随机舱旋转,达到解缆设定值后自动消除旋转。经过电缆支架与电缆托架后,电缆由若干电缆夹固定。电缆的扭缆有双重保护,一是软件保护,设定电缆扭缆度数的参数值,通过控制系统命令进行解缆,二是硬件保护,设定扭缆开关的保护动作位置,在软件保护失效的情况下,触发硬件保护,使电缆解缆回到安全位置。偏航计数器是记录偏航系统旋转方向及度数的装置,并将信号发送给控制器,当偏航系统旋转度数达到系统参数设定值时,控制系统会发出安全停机命令,在风机正常停机后启动解缆程序。软件参数解缆最高设定值为680°,当达到680°时,触发软件保护进行解缆,硬件设定值为760°,无论达到软件保护和硬件保

24、护,风机首先安全停机,然后再执行解缆程序,进而保护风机级电缆的安全。 执行机构偏航系统的执行机构一般由偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航液压回路等部分组成。下图为外齿式偏航系统执行机构的安装图。风力发电机组的机舱与偏航轴承内圈用螺栓紧固相连,而偏航轴承的外齿圈与风力发电机组塔架紧固连接。调向是通过多组偏航驱动机构完成的。在机舱底架上装有盘式制动装置,以塔架顶部法兰为制动盘。 偏航减速机、偏航轴承安装图1. 偏航轴承偏航轴承的内外圈分别与机组的塔体和机舱用螺栓连接。轮齿可采用内齿或外齿形式。外齿形式是轮齿位于偏航轴承的外圈上,加工相对来说比较简单;内齿形式是轮齿位于偏航轴承的内圈上,啮合受

25、力效果较好,结构紧凑。2. 偏航驱动偏航驱动用在对风,解缆时,驱动机舱相对于塔筒旋转,一般为驱动电机或液压驱动单元,安置在机舱中,通过减速机驱动输出轴上的小齿轮,小齿轮与固定在塔筒上大齿圈啮合,驱动机舱偏航。3. 偏航制动偏航制动的功能是使偏航停止,同时可以设置偏航运动的阻尼力矩以使机舱平稳转动。偏航制动装置由摩擦盘和偏航制动器组成。摩擦盘固定在塔架上,偏航制动器固定在机舱座上。偏航制动器采用液压力矩驱动的钳盘式制动器。 偏航系统的维护1. 偏航制动器必须定期进行检查,偏航制动器在制动过程中不得有异常噪音;应注意制动器壳体和制动摩擦片的磨损情况,如有必要,进行更换;检查是否有漏油现象;制动器联

26、接螺栓的紧固力矩是否正确;制动器的额定压力是否正常,最大工作压力是否为机组的设定值;偏航时偏航制动器的阻尼压力是否正常;每月检查制动盘和摩擦片的清洁度,以防制动失效;定期清洁制动盘和摩擦片。当摩擦片的摩擦材料厚度达到下限时,要及时更换摩擦片。更换前要检查并确保制动器在非压力状态下。2. 偏航轴承必须定期进行检查,应注意轴承齿圈的啮合齿轮副是否需要喷润滑油,如果需要,喷规定型号的润滑油;检查齿轮齿面的磨损情况;检查啮合齿轮副的侧隙是否正常;检查轴承是否需要加注润滑脂,如需要则加注规定型号的润滑脂;检查是否有非正常的噪音;检查联接螺栓的紧固力矩是否正确。密封带必须保持没有灰尘。避免任何溶剂接触到密

27、封带或进入滚道内,不要再密封带上涂漆。3. 偏航驱动装置必须定期检查减速器齿轮箱的油位,如低于正常油位应补充规定型号的润滑油到正常油位;检查是否有漏油现象;检查是否有非正常的机械和电气噪声;检查偏航驱动紧固螺栓的紧固力矩是否正确。 偏航系统的常见故障1. 齿圈齿面磨损导致原因:齿轮副的长期啮合运转;互相啮合的齿轮副齿侧间隙中渗入杂质;润滑油或润滑脂严重缺失使齿轮副处于干摩擦状态。2. 液压管路渗漏导致原因:管路接头松动或损坏;密封件损坏。3. 偏航压力不稳导致原因:液压管路出现渗漏;液压系统的保压蓄能装置出现故障;液压系统元器件损坏。4. 异常噪声导致原因:润滑油或润滑脂严重缺失;偏航阻尼力矩

28、过大;齿轮副齿轮损坏;偏航驱动装置中油位过低。5. 偏航定位不准确导致原因:风向标信号不准确;偏航系统的阻尼力矩过大或过小;偏航制动力矩达不到机组的设计值;偏航系统的偏航齿圈与偏航驱动装置齿轮之间的齿侧间隙过大。6. 偏航计数器故障导致原因:联接螺栓松动;异物侵入;连接电缆损坏;磨损 液压系统液压系统是以有压液体为介质,实现动力传输和运动控制的机械单元。液压系统具有传动平稳、功率密度大、容易实现无极调速、易于更换元器件和过载保护可靠等优点,在大型风力发电机组中得到广泛应用。 主要清单元件序号数量名称订货号0201-002 2 1 电机 50Hz 3*380VAC 1.1KW电机 50Hz 3*

29、690VAC 1.1KW3 1 吸油过滤器0301-0034 1 齿轮泵 1.8L/min0101-0046 1 空滤器0302-0067 1 液位继电器0303-0078 1 单向阀0102-0089 1 溢流阀0103-00910 1 截止阀0104-01011 1 压力开关0401-01212 1 压力表 0-250bar0105-02213 1 隔膜式蓄能器 2.0L0106-01314 2 换向阀 2 位 3 通0107-01615 1 单向阀0704-00316 1 减压阀 50-150bar0109-010 17/22 1 测压接头0304-02218 1 压力开关 10bar0

30、602-00119 1 隔膜式蓄能器 0.16L0106-03020 1 换向阀 2 位 2 通0108-01721 1 背压阀0702-010 23/24 1 换向阀 2 位 2 通0701-01125 1 手动泵0501-02426 1 温度传感器1001-001 本系统由电机(2、泵(4、溢流阀(9、换向阀(14、20、23、24、减压阀(16、 背压阀(21、蓄能器(13、19以及检测元件等构成。工作时,由电机(2带动泵(4 顺时针方向旋转,由溢流阀(9调定工作压力,经换向阀(14输出到主轴制动器进行 主轴制动;压力经换向阀(20输出到偏航制动器进行偏航制动,压力经换向阀(24、背压阀

31、(21输出到偏航进行偏航阻尼制动。由压力表(12和压力开关(11检测系统 工作压力,液位继电器(7检测油箱液位。油站电机处于间隙工作状态,电机不工作时, 系统压力由蓄能器(13保持。序号(25为手动泵,序号(18为主轴处输出压力检测 开关,序号(17、22为输出压力检测口,序号(26为温度传感器 PT100. 液压系统工作原理1. 正常运行状态主轴处于高速旋转状态,主轴制动器松闸,油站主轴油路无压力油输出,换向阀(14失 电。偏航处于停止状态,偏航自动器制动,油站偏航油路输出压力油,此时,换向阀(20、(23、(24同时处于失电状态。2. 主轴系统控制换向阀(14得电,主轴油路输出压力(100

32、bar,主轴制动器制动。换向阀(14失电,主轴油路无压力输出,主轴松闸,压力开关(18闭合,输出信号。注意:只有在主轴低速运转时,才可启动换向阀(14对主轴制动。3. 偏航系统控制换向阀(20、(23、(24同时失电,偏航油路输出压力(160bar,偏航完全制动;换向阀(20、(24得电,(23失电,偏航油路输出低压压力(15bar,偏航阻尼制动;换向阀(20、(23、(24同时得电,偏航卸压,无压力油输出; 液压系统的维护1. 设备的检查启动前检查油位是否正常,行程开关和限位块是否紧固,手动和自动循环是否正常,电磁阀是否处于原始状态等。设备运行中监视工况的项目有:系统压力是否稳定并在规定范围

33、内,设备有无异常振动和噪声,油温是否在允许范围内(一般为3555范围内,不得大于60,有无漏油。2. 液压油液压系统的介质是液压油,一般采用专门用于液压系统的矿物油。对于液压系统,油液的情节十分重要。液压系统中的油液或添加到液压系统中的油液必须经常过滤,即使初次用的新油也要过滤。 液压系统的常见故障1. 出现异常振动和噪声原因可能是:液压泵超载或吸油受阻;管路松动;液压阀出现自激振荡液面低;油液黏度高;过滤器堵塞;油液中混有空气等。2. 输出压力不足原因可能是:液压泵失效;吸油口漏气;油路有较大的泄漏;液压阀调节不当;液压缸内泄等。3. 油温过高原因可能是:系统内泄漏过大;系统的冷却能力不足;

34、在保压期间液压泵未泄荷;系统的油液不足;周围环境温度过高;系统散热条件不好。4. 液压泵的起停太频繁原因可能是:系统内泄漏过大;在蓄能系统中,蓄能器和泵的参数不匹配;蓄能器充气压力过低。 主传动风力发电机组主传动装置的功能是将风力发电机的动力传递给发电机。主传动装置主要由主轴、主轴承、齿轮箱、联轴器等部分组成。主轴及增速箱在风轮和发电机之间用于转速匹配和传递扭矩,受力复杂,承载大,是风力发电机组中一个非常重要的系统。在机舱底架前端设有手动定位滑动销,以便在设备检修或故障情况下需确保风轮停止转动时,可机械锁紧风轮,确保风力发电机组检修时安全。高速轴联轴器与发电机输入轴的固定,采用胀套联接,传扭大

35、、尺寸小、疲劳性好、可靠性高。 主轴及主轴承主轴安装在风轮和齿轮箱之间,前端通过螺栓与轮毂刚性连接,后端与齿轮箱低速轴连接,承力大且复杂。受力形式主要有轴承力、径向力、弯矩、转矩和剪切力,风机每经历一次启动和停机,主轴所受的各种力,都将将经历一次循环,因此会产生循环疲劳。所以,主轴具有较高的综合机械性能。根据受力情况主轴被做成变截面结构。在主轴中心有一个轴心通孔,作为控制机构通过或电缆传输的通道,如下图所示。 主轴主轴承选用调心滚子轴承,这种轴承装有双列球面滚子。其外圈滚到呈球面形,因此滚子可在外圈滚道内进行调心。下图为主轴、主轴承和轴承座转配示意图。 主轴、主轴承和轴承座 齿轮箱风力发电机组

36、中的齿轮箱是一个重要的机械部件,其主要的功能是将风轮在风力的作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。风机的转速较低,在多数风力发电机组中,达不到发电机发电的要求,必须通过齿轮箱齿轮副的作用来实现增速,故也将齿轮箱称之为增速箱。1. 齿轮箱体与安装传动齿轮副至于箱体之中,箱体必须具有足够的刚性去承受力和力矩的作用,防止变形,保证传动质量。机座旁一般设有连体吊钩,供起吊整台齿轮箱用。为减小齿轮箱传动机舱机座的振动,齿轮箱可安装在弹性减振器上。主轴与增速箱采用胀紧连接套。它是靠拧紧高强度螺栓使包容面产生压力和摩擦力来传递负载的一种无键联接方式。 2. 常用齿轮副直齿和斜齿圆柱齿轮 直齿和

37、斜齿圆柱齿轮由一对转轴相互平行的齿轮构成。直齿圆柱齿轮的齿与齿轮轴平行,而斜齿圆柱齿轮的齿与轴线呈一定角度。人字齿轮在每个齿轮上都有两排倾斜方向的斜齿。各种圆柱齿轮如图。 直齿和斜齿圆柱齿轮行星齿轮 行星齿轮是一个或多个所谓的行星轮绕着一个太阳轮公转,本身又自转的齿轮传动轮系。下图为行星齿轮原理图。 行星齿轮原理3. 启动与停机启动前应先开启齿轮箱油泵,使油循环润滑35分钟,检查无异常再启动齿轮箱。如环境温度低于5时,应对齿轮箱内部油进行预热至10以上方可小负荷启动。运行过程中,应对高速轴两轴承油温进行监控,当轴承温度达80时报警,达85时应停机检查原因。 联轴器大型风力发电机组常用的分离膜片

38、联轴器。每一膜片由单独的薄杆组成一个多边形,杆的形状简单,制造方便,但要求各孔距精确,其工作性能与连续环形基本相同,适用于联轴器尺寸受限制的场合。中间带力矩限制器,当传动力矩过大时可以自动打滑。下图为拆分图。 分离膜片联轴器1-带测速偶按的齿轮箱侧组件 2-带力矩限制器的中间体 3-胀紧螺母 4-发电机侧的组件 5-胀紧轴套表1:联轴器的技术数据Nm额定扭矩 TKN 15000最大扭矩TK max. 30000 NmNm交替扭矩(± TKW 3750Nm打滑扭矩(±20% Tsetting 20800N/mm径向刚度 Cr 15N/mm轴向刚度 Ca 100扭转刚度CW 2

39、400 2400 Nm/rad绝缘等级1000V直流电压时,10MOhm 制动大型风力发电机组设置制动装置的目的是保证机组从运行状态到停机状态的转变。制动装置由两类,一类是机械制动,一类是空气动力制动。在机组的制动过程中,两种制动形式是相互配合的。 机械制动机械制动的工作原理是利用非旋转元件与旋转元件之间的相互摩擦来阻止转动或转动的趋势。机械制动装置一般由液压系统、执行机构(制动器、辅助部分(管路、保护配件装置等组成。1. 制动器风力发电机所用的制动器是一个液压动作的盘式制动器,用于锁住转子。按照工作状态,制动器可分为常闭式和常开式。常闭式制动器靠弹簧或重力的作用经常处于紧闸状态,而机构运行时

40、,则用人力或松闸器使制动器松闸。与此相反,常开式制动器经常处于松闸状态,只有施加外力时才能使其紧闸。2. 风轮的锁定由于安全的需要,风力发电机设有风轮锁定装置。锁定装置由锁紧手柄、机械销轴等组成。当需要锁定风轮时,先使风力发电机组停止运行,确定叶片处于顺桨位置。然后顺时针摇动锁紧手柄,直至机械销轴完全插于定位盘。如果需要可以转动转子锁定圆盘,使定位圆盘上的孔与机械销轴相对。操作方法是:松开高速轴制动器,用手盘动高速轴制动盘。直到机械销轴传入定位盘为止。 风轮锁定装置 空气动力制动对于大型风力发电机组,机械制动已不能完全满足制动需求。必须同时采用空气动力制动。空气动力制动并不能使风轮完全静止下来

41、,只是使其转速限定在允许的范围内。正常制动时,先由空气动力制动使转速降下来,然后进行机械制动。 发电机在并网运行风力发电机组中,发电系统把机械能变成电能,并输送给电网。双馈异步发电机的并网过程是:风力发电机起动后带动发电机至接近同步转速时,由转子回路中的变流器通过对转子电流的控制实现电压匹配、同步和相位的控制,以便迅速地并入电网,并网时基本上无电流冲击。技术参数:电机型号RA4 1.5MW双馈风力发电机额定输出 1540kW运行模式 S1额定电压 690±10%频率 50Hz额定速度 1800r/min速度范围 1000-2000r/min旋转方向 顺时针(从轴伸端看效率 97%转动

42、惯量 118kg·m2声压等级 84.5d B振动值 振幅1.8mm绝缘等级 H冷却方式 空/空冷却加热器 750W;220V A C环境温度 -30到+40 提升机提升机形式为链式结构,主要由链盒、吊钩装置、提升机本体(电机、齿轮等、控制按钮、支架等组成。功能:方便工具及备件的提升,吊重小于200kg。技术参数:产品型号:LGT-300;额定载重量:200kg;提升高度:据风力发电机轮毂中心高度链条长度:80米提升速度:18m/min ;额定电压:400V;690V额定频率:50HZ ;60HZ绝缘等级:F;H防护等级:IP56;IP65操作控制电压:36V环境温度:-40

43、6;- +50°C4 风轮风力发电机组最主要的参数是风轮直径(或风轮扫掠面积和额定功率。风轮直径决定机组能够在多大的范围内获取风中蕴含的能量。额定功率是正常工作条件下,风力发电机组的设计要达到的最大连续输出电功率。风轮直径应当根据不同的风况与额定功率匹配,以获取最大的年发电量和最低的发电成本,配置较大直径风轮供低风速区选用,配置较小直径风轮供高风速区选用。 风轮 轮毂轮毂是将叶片和叶片组固定到转轴上的装置,它将风轮的力和力矩传递到主传动机构中去。 变桨系统变桨系统是通过改变叶片迎角,实现功率变化来进行调节的。从额定功率起,通过控制系统将叶片以精细的变桨角度向顺桨方向转动,实现风机的功

44、率控制。如果一个驱动器发生故障,另两个驱动器可以安全地使风机停机。一对一的电动变桨距,实现了每支叶片0-90度的变桨距控制,在非正常工况下也能使机组迅速的停机。电动变桨驱动机构带有备用电池,在电网故障的情况下,备用电池就能使叶片迅速收桨,机组安全停机。当风速变化时,变桨系统改变风机桨叶的角度,从而控制发电功率等。当需要停机时,变桨系统使桨叶停止在90°收浆位置,从而保证风机停止时的安全。变桨系统使用一对一的电动变桨距,实现了每支叶片0 - 90°的变桨距控制。每个桨叶都有独立的变频控制器、电池柜。变桨系统电源及通讯都由机舱柜通过接在低速轴端的滑环供给。电源出现故障时,有电池

45、柜的备用电源供电给变频器,使变桨收桨,停在安全位置。轮毂齿轮上有角度传感器,能使桨叶定位在准确的角度位置,实现最大程度的风机发电效率。 变桨控制系统有四个主要任务通过调整叶片角把风机的电力速度控制在规定风速之上的一个恒定速度。当安全链被打开时,使用转子作为空气动力制动装置把叶片转回到羽状位置(安全运行。调整叶片角以规定的最低风速从风中获得适当的电力。通过衰减风转交互作用引起的震动使风机上的机械载荷极小化。 变浆距系统的技术参数一对一的电动变桨距,实现了每支叶片0-90度的变桨距控制,气动刹车安全性比同步盘变桨距提高了3倍。形式:电动变桨、独立变桨变距轴承:带内齿圈的四点接触双排球回转支承变桨调

46、节方式:叶片独立变桨调节、电动变桨变桨距电机:三台5.5kW电动机;220V;1440rpm 变桨速度:约6°/s变桨角度:-5°-89°控制检测系统:变桨角度传感器刹车系统:空气动力刹车蓄电池:铅酸,250-300VDC 变桨轴承变桨轴承安装在轮毂上,通过外圈螺栓把紧。其内齿圈与变桨驱动装置啮合运动,并与叶片联接。 变桨轴承和驱动装置变桨轴承工作原理:当风向发生变化时,通过变桨驱动电机带动变桨轴承转动从而改变叶片对风向地迎角,使叶片保持最佳的迎风状态,由此控制叶片的升力,以达到控制作用在叶片上的扭矩和功率的目的。 叶片叶片是主要的吸收风能的单元,具备可靠的防雷击

47、措施。通过变桨轴承连接到轮毂上。叶片表面受工作环境影响易出现污垢和灰尘滞留,由于叶片表面粗糙度有严格的限制规范,在风的吹拂和雨水的洗涤作用下,叶片表面基本上能保持清洁。叶片表面光洁度很高,灰尘污垢不易附着;表面不需要设置湍流发生器,所以不会导致污垢存留。叶片防雷:叶片具有良好的互换性,外部漆有国际通用的航空标志。叶片在末端安装有避雷器,由一根电缆与法兰相连,并在叶片轴承部位通过柔性电缆连接到轮毂。提供一个火花放电隙作为第二可能,放电隙不大于1mm。作为风力发电机组中位置最高的部件,叶片是雷电袭击的首要目标,因此叶片的防雷击保护至关重要。因此,在叶片设计中,叶片叶尖部位安装一个金属接闪器,通过叶

48、片内部预埋的导线引至轮毂的变桨法兰处。通过法兰间跨接与轮毂可靠链接在一起,通过轮毂传至机舱底座。 四、现场吊装安装调试流程图; 吊装(安装参考进度,吊装对风速、降雨等气象条件的要求;如现场的吊装平台面积合适,各部件卸货时位置摆放合理,天气情况良好的情况下,吊装1台1.5MW的风机需要2天的时间。吊装3节塔筒及机舱并打完力矩需要1天的时间,组装叶轮,打叶片力矩及起吊叶轮需要一天的时间。在有大雾、雷雨天、照明不足及大风的情况下,禁止起吊风机。吊装塔身下段、中段时风速不得大于12m/s。吊装塔身上段、机舱时风速不得大于8m/s。吊装轮毂和叶片时风速不得大于6m/s。塔底平台以及塔底控制柜、变频器的吊装 轮毂与叶片的组装 塔筒的吊装 塔筒在吊装前的准备工作包括:塔筒电缆铺设、塔筒电气安装、塔筒内部及法兰的清理,以及变压器及其冷却风道的安装等。此外,塔筒在存放及吊装过程中,采取相关措施防止雨水和沙尘进入。中段塔筒吊装完毕后,必须根据现场实际情况决定是否吊装上段塔筒。吊装前机舱及轮毂必须确保已经安装完成,如果上段塔筒吊装完成,则必须尽快将机舱及叶轮吊装至塔筒上,不允许上段塔筒吊装后