全功率变频高速永磁风力发电机技术说明

Goodisgood,butbettercarriesit.

精益求精，善益求善。Goodisgood,butbettercarriesit.

精益求精，善益求善。全功率变频高速永磁风力发电机技术说明1总体简介1总体简介PAGEPAGE1231总体简介PAGE全功率变频高速永磁风力发电机技术规格说明书

目录一、酒钢/2000系列风机特点二、风电场的特性和风电场的设计原则1、风电场的特性资料2、风电场的设计原则三、嘉峪关地区气象、地质条件及能源介质条件四、风力发电机组的设计要求1、风力发电机设计的基本原则2、风力发电机设计的外部条件3、风力发电机等级要求4、其它环境影响5、外部电网条件的影响6、载荷方面的影响五、风力发电机组主要技术参数1、技术参数2、轮毂高度的设计风速3、安全系统参数4、风机设计主要技术参数六、风力发电机的技术规格与要求1、叶轮2、增速箱3、偏航系统4、液压系统5、润滑与冷却系统6、制动系统7、锁紧装置8、电控系统1）变桨控制系统2）风机主控系统3）中央监控系统4）机舱控制柜主要功能5）塔基控制柜主要功能6）变流器主要功能9、发电机1）永磁发电机的结构组成2）高速永磁同步发电机基本技术参数3）永磁同步发电机制造要求4）发电机出厂测试要求10、全功率变流器1）变流器控制原理图2）变流器功能要求3）变流器技术指标和参数4）变流器设备的可靠性及维护性5）变流器的国际标准和电网法规6）低电压穿越功能的实现7）保护功能8）接口和通讯内容11、滑环12、防雷保护13、联轴器14、风机主轴15、风机轴承16、风机塔架17、风机机舱1）机舱罩2）底座18、雷电保护、接地、等电位联结和浪涌保护19、机舱内部的密封、隔音和保护20、提升机21、机组安全系统22、风力发电机的基础23、机舱总装流程图七、风机主要部件供货说明1、风机的主要部件供货清单1）叶片2）高速永磁发电机3）液压系统4）变流器5）控制系统供货范围6）中央监控系统供货范围7）风机刹车系统8）风机变桨系统9）全功率风能变流器10）公辅系统方面2、风机的其它供货内容八、风机的设计图纸和文件交付内容1、通用资料2、叶片3、连轴器4、液压系统；5、发电机6、变流器7、滑环8、控制系统9、中央监控系统九、产品制造标准1、设计和制造必须执行的标准2、风力发电行业通用标准3、风力发电建设土建标准4、电气控制方面的标准十、产品质量保证1、齿轮增速箱2、叶片3、发电机和变流器4、电控柜的检验和试验十一、技术服务及人员培训十二、风力发电机整机开发进度计划1、2.0MW风力发电机整机开发计划2、2.5MW风力发电机整机开发计划十三、功率曲线十四、附图附录1：酒钢高原风力发电机组的开发和设计附录2：低温型风力发电机组的开发和设计附录3：风机设备的维护说明附录4：风机的检测认证说明附录5：风电机组供应链质量管理附录6：变速恒频发电技术

全功率变频高速永磁风力发电机技术规格说明书风能是一种取之不尽、用之不竭的清洁环保可再生资源，风能发电与太阳能、地热、海洋能、氢能、可燃冰等新能源发电相比，技术成熟，将成为21世纪最绿色动力之一。风力发电机是一种风能动力机械。风以一定的速度和攻角作用在桨叶上，使桨叶产生旋转力矩，转动轮毂，并通过低速轴、增速箱、高速轴等部件桨风能转变成机械能，最后驱动高速发电机发电，电能通过变压器馈入电网。风力机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变风向、变负荷的风力作用以及强阵风的冲击。常年经受酷暑、严寒和极端温差的影响，风电场所处的自然环境交通不便。风轮叶片转速低、叶片长，在高空安装。风轮塔架高且重，安装在地面上。风力发电机组采用远程控制、远程运行数据统计分析及远程故障分析和远程故障排除等。风力机的风轮叶片是接受风能的最主要部件，叶片设计是风力发电机设计最关键的设计。要求有高效的翼型，合理的安装角，优化的升阻比、叶尖速比和叶片扭曲规律等；有合理的结构、先进的复合材料和制造工艺；要求叶片重量轻、结构强度高、疲劳强度高、运行安全可靠、易于安装、维护方便、制造容易、制造和使用成本低。风力机的塔架承载风力发电机的全部载荷，是另一个重要部件。塔架应用有限元进行结构和非线性分析。安装风力发电机组应有可靠的基础。风力发电机组的基础是用以支撑整个风力发电机的重量，要承担转动叶片给予塔架的各种弯矩（扭矩）、强风的推力和风力发电机叶片缺失的弯矩。大中型风力发电机组基础应采用钢筋混凝土，基础要深到冻土层以下，以防冻和防化造成基础倾斜。一、酒钢/2000系列风机特点酒钢/2000系列机组采用水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、全功率变流，永磁同步发电机并网的总体设计方案，额定功率为2000kW。比其它机组具有以下优点：1、机组总体结构采用国际流行的经典设计，技术成熟，性能可靠；具备成熟的产业链配套能力，维修方便，成本低；采用国际最先进的栽花优化控制技术，优化机组载荷，提高可靠性。2、在并网时，保持机组的定子电压与电网电压同相和同频，实现无冲击同步并网。采用符合国际标准的低电压穿越技术，满足电网对大规模风场入网的稳定要求。3、考虑到北方高寒地区的特性，机组采用了抗低温、适应低空气密度和防风沙等特殊设计，保证机组能适应极端环境状况，并能有效运转。4、风机拥有两款塔架高度，可根据风场风力资源的具体情况进行配置，满足各类风电场的要求。5、采用高速永磁发电技术及全功率变流技术提高了风电机组的可靠性，彻底解决了采用变速恒频发电机的低电压穿越问题和电能并网问题。6、风机设计结构简单，变流设备、电控设备等易损件都在塔筒底部，维修非常方便。7、采用全功率变流技术，提高了电能品质。8、操作维护人员可以从内部进入轮毂维护变桨系统，提高了人员的安全性。9、永磁体外转子，励磁方式结构简单，无励磁损失；减小了传统电励磁的体积，降低了可能发生故障。10、变频装置采用经过验证的成熟技术，谐波分量低。11、机舱结构设计采用了人性化设计方案，尽可能地方便运行人员检查维修，在设计中加入爬升助力机构，使运行人员在维护过程中攀登梯子时变得格外轻松。二、风电场的特性和风电场的设计原则1、风电场的特性资料风是风力发电的源动力，风况资料是风力发电设计的第一要素，设计规程对风况资料要求很高，规定一般应收集有关气象站风速风向30年的毓资料，风电场场址实测的风速风向资料应至少连续一年。为满足规范要求，风力资源普查时，以风能资源区划分为依据，拟定若干个风电场，收集有关气象台、站或港口、哨所30年以上实测的多年平均风速、风向和常规气象实测资料。一般要求年平均风速6m/s以上，经实地踏勘，综合地形、地质、交通、电网等其它因素，提出近期工程位置。在候选风电场有代表性的位置上安装若干台测风仪，勘数量位置应根据风电场大小和地形复杂程度来定。一般对于复杂的地形，每3－5台风力发电机应布置1根测风杆，同一测风杆在不同高度可安装1－3台测风仪，平坦位置可布置得稀一些。测风仪安装高度一般分为10米、30米或40米，前者为气象站测风仪的标准高度，后者为风力机轮毂的大致高度。查明风电场风况的时空分布情况，实测1年以上，就具备了可行性研究所需的风况资料。风速资料与其它气象资料一样，其大小有随机性。为避免风能计算时出现大的偏差，风电场实测资料，应与附近气象台、站同期实测资料进行相关分析，以修正并延长风电场的测风资料，使短期资料具有代表性。由于风的方向性，在进行风速相关性分析时，应分不同方向进行风速相关。2、风电场的设计原则风电场设计场址的选择必须从以下方面综合考虑：1）年平均风速较大，拟建风电场的年平均风速应大于6m/s（海淀地区），和5.8m/s（山区），等效年利用小时数大于2000－2600小时，才具有良好的经济和社会效益。2）风电场场地开阔，地质条件好，四面临风。3）交通运输方便。4）并网条件好。5）不利气象和环境条件影响小。3、风电场优化设计1）风力发电机组选型（1）单机容量的选择。对于平坦地形，在技术上可行、价格合理的条件下，单机容量越大，越有利于充分利用土地，越经济。在相同装机容量条件下，单机容量越大，机组安装的轮毂高度越高，发电量越大。（2）机型的选择。在大型风力机中，具有代表性的机型为水平轴、上风向、三叶片、计算机自动控制，达到无人值守的水平。三、嘉峪关地区气象、地质条件及能源介质条件1、气候方面1）气候概况嘉峪关地处河西走廊中部，南临终年积雪的祁连山，北缘巴丹吉林沙漠，东西走向狭长，地带内北炎热、南凉爽的地理特征，昼夜温差大，是典型的大陆型季风气候，其特征是日照充足、降雨稀少。冬季寒冷而干燥，夏季炎热期较短，秋季冷凉多雨，春季干燥多风。河西走廊属于青藏高原与内蒙古高原过渡地带，地势平坦，南高北低，干旱少雨，降水量少，蒸发量大，光照时间长。地理位置为北纬39度48分，东经98度14分，地形由西南向东北倾斜，自然坡度1.225%。无霜期相对较短为153-160天，年最高气温发生月份7月份，年最低气温发生月份1月份。大于10度的有效积温为3000℃，阳光充足。2）大气温度情况·本地区多年平均气温6.7-7.7℃；·全年采暖期180天。·最大气温差14℃·极端最高气温38.4℃·极端最低气温–31.4℃·最热月平均温度23.2℃·最冷月平均温度－8.9℃·冬季采暖室外计算温度－17℃·夏季通风室外计算温度26℃·平均日温差14.9℃。3）太阳能情况年平均太阳辐射量为145.6千卡/cm2，全年日照时数为2854-3053小时，农作物光能利用率为0.23-0.86%。嘉峪关市各高度年日照时数和百分率海拔高度（米）140015001600170018001900200021002200日照时数3053.43027.83000.22976.629512925.429032878.82854日照百分率（%）686867666665656464嘉峪关市各月太阳辐射量和生理辐射量（千卡/cm2）月份123456789101112全年太阳总辐射量7.48.710.814.216.316.716.516.013.3145.6生理辐射量7.08.03.271.3我市太阳能辐射特点是：秋多冬少，夏秋稳定的丰富型，除冬季外，春夏秋利用稳定在25天/月。风能年储量可达800千瓦时/米2左右。酒泉各月日照时数、日照百分率月份123456789101112全年日照时数2182072352582902912812832672672232083033日照百分率73696465666562677278757268嘉峪关市机场年、季、月、旬平均气温月份123456789101112全年上旬-9.5-8.5-1.26.414.620.122.022.917.910.62.1-5.5中旬-9.5-5.72.010.116.521.523.622.116.08.2-0.6-8.2下旬-9.8-17.622.523.420.414.14.3-4.3-9.6月-9.7-16.520.523.121.815.77.9-0.8-7.87.7季度冬：-7.9春：9.3夏：21.8秋：7.6据酒泉市在果园乡的实测资料，年平均温度最高10.0℃发生在1941年；年平均最低温度5.8℃发生在1967年；从历史演变来看，四十年代平均最高气温为8.8℃；五十年代平均最高气温为7.7℃；六十年代平均最高气温为7.0℃；七十年代平均最高气温为7.2℃。可见近四十年来年平均气温总的变化是下降趋势。酒泉年平均气温历史演变值四十年代五十年代六十年代七十年代年份1940-19491950-19591960-19691970-1979平均气温（℃）7.2增减（±℃）-1.1-0.7+0.2嘉峪关市冬季（12月-2月）严寒，平均气温机场和果园分别为-7.9℃和-7.8℃；夏季（6月-8月）炎热，平均气温机场和果园分别为21.8℃和20.8℃；酒泉冬夏季气温历史演变值四十年代五十年代六十年代七十年代年份1940-19491950-19591960-19691970-1979夏季（6月-8月）平均气温（℃）22.521.820.720.4增减（±℃）0.7-1.1-0.3冬季（12月-2月）平均气温（℃）-6.3-7.7-8.5-7.6增减（±℃）-1.4-0.80.9嘉峪关市最热月份为七月，机场温度为23.1℃，最冷月份为元月份，温度为-9.7℃。嘉峪关市年月平均气温日较差月份123456789101112年全年嘉峪关机场8.510.412.715.417.318.518.418.016.214.310.38.914.260年-81年新城13.313.713.914.914.714.613.914.012.513.981年-90年嘉峪关市各点年月气温表嘉峪关乡及市区黄草营及市区安远沟文殊新城机场海拔170016401618159114751554年均气温6.97.07.1七月均气温20.320.720.820.921.621.2一月均气温-9.4-9.5-9.5-9.5-9.7-9.64）风能情况嘉峪关市风能资源比较丰富，年有效风速时数达6000小时左右（风速在3-20m/s），瞬时风速达17m/s（相当于风力八级）的大风年时数就达410.4小时。境内大风日数为全年平均37天，多集中在3-5月份和7-8月份盛行西北风。嘉峪关市年平均大风（17m/s）日数为17天，最多年为40天，最少年只有5天，大风的季节分布是：春季最多，平均为8.9天，约占年大风总数的52%，夏季次之，冬秋季最少。一年中尤以4月大风最多，平均为4.1天，最多年达12天，9月最少，平均只有0.4天。·基本风荷载0.65KN/m2·冬季主导风向SW·夏季主导风向E·年主导风向WSW嘉峪关市各月大风日数统计月份春夏秋冬全年345678910111212季平均1.817.1月平均17.1月最多6127105323326340最大风速34.023.225.722.022.016.016.018.018.719.322.020.034.0风向西北西北西西北西北西西北西西北西北北北西北北西西北西北西北日期6221624152243次151721216/3年份577773737671543年7376635857嘉峪关市历史上出现过12级以上大风有三次，57年3月6日，77年4月14日，79年7月11日，其中57年3月6日19时最大风速34米/秒（嘉峪关市机场），八级以上的大风持续12小时，出现大风时风向均为西北或北北西风，而偏东大风只是偶尔出现，但持续时间不长。嘉峪关市机场与酒泉平均风速对照表（71-74年）月份123456789101112全年机场4.44.03.74.04.03.24.0酒泉2.6偏差1.01.01.21.0春季特大黑风（瞬时速度达到25米/秒以上）常伴随沙暴同时发生，统计63年-82年资料酒泉共出现过9次，嘉峪关市14次（其中持续1小时以上的达7次），大约三年一遇。夏季大风平均4.8天，以6月份最多为2.4天，8月份最少为0.7天。夏季大风经常伴随着雷阵雨天气同时发生，它具有来势猛、时间短、阵性强和局地性等特点。5）降雨和降雪情况本地区降雨季节主要集中在6、7、8三个月，占年降水量的59.3%，·基本雪荷载0.25KN/m·年平均降雨量85.7mm·年最大降雨量165.7mm·小时最大降雨量18.8mm·年平均降雨天数41.3天·最大积雪厚度140mm嘉峪关市连续降雨日数月份123456789101112全年新城3336459554769机场3235325652126嘉峪关市连续无降雨日数月份123456789101112全年新城146788566708420234875105135146机场1711992262507283314048791091402506）其它·最热月平均湿度52%·最冷月平均湿度55%·相对湿度46%·抗震基本烈度7度·冻土深度1.32m·建设区域海拔高度1412-1670m·地质概况本工程所在区域地貌比较平坦，平均坡降为1-2%，地形呈西高东低，该场地地形略有起伏，地区地势开阔，交通便利，利于施工。根据酒钢厂区场地勘察报告，区域场地自地表起即为第四纪冲积而成的卵石层，厚度大于100米，卵石主要由沉积岩碎块组成，呈亚圆型，一般粒径为30-70mm，最大为180mm，碎块坚固，空隙中充填密实的中砂约为30%，3米以上卵石堆积较为松散，处于稍密状态。3米以下卵石堆积致密，且被粘质胶结，处于半胶结-胶结状态。据水资源调查资料，本工程区域处于资源分布的Ⅰ级区，除浅层地下水外，深层地下水（层间水）含水层岩性为砂砾一中、粗砂砾夹亚粘土，总厚度约为10-40m。本工程建设场地地下水埋藏深度大于100米，地基承载力标准值fk>800kpa。·嘉峪关地区能源介质情况1）新水水质（生产水供水）·总硬度：150-300mg/l；·PH值：6.5-8.5；·悬浮物：10.58mg/L；·水温：40℃；·油1mg/L；·总碱度：60-110mg/l；·总溶解物：400-600mg/l；2）水（新水水质）:·硬度：11.760dH；·PH值：7.62；·悬浮物：10.58mg/L；·水压：0.12MPa；·水温：12～15℃；四、风力发电机组的设计要求风电机组的设计主要内容包括风电机组的气动特性、所需认证标准与认证规则、风轮运动形式、发电机特性、风电机组的功率调节方式、控制系统、主传动链和其它传动形式等。1、风力发电机设计的基本原则在设计风力发电机时，采用的参数将直接影响到风力发电机的利用率、企业制造成本和用户使用成本，也直接影响风力发电机市场的开拓和占领。风力发电机设计的基本原则如下：1）重要零部件设计原则是单个零件的失效不会导致整个装置破坏；2）所有重要的零部件能承受全部可预见的各种载荷；3）在设备检查和维护时间间隔内，风力发电装置不会出现严重的恶化，考虑到对相关零部件检查的可行性；4）风机中凡是不能检查的零部件，应保证这些零部件在整个寿命期间有足够的耐久性。2、风力发电机设计的外部条件通常情况下，在风力发电机设计时，应考虑所建风场的外部条件、风况等对风力发电机的影响。1）风力发电机受到环境（风况和其它环境）及电气（电网）条件的限制，可能影响风机的载荷、耐久性和运行状况。为保证合适的安全性和可靠性水平，设计中应考虑环境、电气、土壤等参数。2）外部条件又可分为正常和极端两种条件，正常外部条件一般与长期结构载荷和运行条件有关，而极端外部条件代表了稀少但可能很关键的外部设计条件，风机的设计载荷情况由这些外部条件与风力发电机运行模式组合而成。3、风力发电机等级要求在设计中，需要考虑的外部条件取决于风力发电机安装的预计地点和地点类型。风力发电机的等级用风速和湍流度来进行定义。1）参考风速是能经得起在轮毂高度上50年一遇的10min内平均极端风速的环境条件。2）平均风速是风速瞬时值的统计平均值，一般是指在许多年内的风速年度平均值。3）风力发电机设计使用寿命20年以上。4、其它环境影响气候因素会影响风力发电机的整体性能和安全性，在设计时应考虑下列环境条件：正常和极端的温度范围、湿度、空气密度、阳光辐射及雨、雹、雪、结冰、雷电和地震、盐雾等因素。5、外部电网条件的影响风力发电机适用于正常的外部电网条件如下：1）电压正常值为±10%；2)频率正常值为±10%；3）电压稳定，电压负量与正量的比值不超过2％；4）电网故障为电网一年停电不多于20次；6、载荷方面的影响风力发电机设计时应考虑以下各种载荷：1）惯性力和重力载荷，它是由振动、旋转、重力及地震等作用产生的；2）空气动力载荷，它是由空气流动与风力发电机上固定及运动零部件相互作用而产生的各种静态和动态载荷。3）运行载荷，它是由风力发电机的运行和控制产生的，包括风机的起动和停止、发电机的并网和脱网、偏航运动期间出现的机械制动和瞬变载荷等。4）其它载荷，如尾流载荷、冲击载荷、结冰载荷等都有可能发生。五、风力发电机组主要技术参数1、技术参数1）总体参数·叶轮直径（CE45.3型叶片/CE42.2型叶片）：93m/87m；·桨叶数目：3；·风机额定功率：2000kW；·叶轮转速范围（针对CE45.3型叶片）：8.33-16.8rpm；·额定叶轮转速（针对CE45.3型叶片）：15.35rpm；·额定叶尖速度（针对CE45.3型叶片）：74.75m/s；·额定风速（针对CE45.3型叶片，+15℃）：10.8m/s；·设计空气密度（温度+15℃，海拔0m）：1.225kg/m3；·最佳叶尖速比（针对CE45.3型叶片）：8.5；·配套CE45.3型叶片的风机设计等级：IECTC3A；·叶轮转速范围（针对CE42.2型叶片）：8.33-16.8rpm；·额定叶轮转速（针对CE42.2型叶片）：15.35rpm；·额定叶尖速度（针对CE42.2型叶片）：69.93m/s；·额定风速（针对CE42.2型叶片）：11.4m/s；·设计空气密度（温度+15℃，海拔0m）：1.225kg/m3；·最佳叶尖速比（针对CE42.2型叶片）：8.0；·配套CE42.2型叶片的风机设计等级：IECTC2A+；·切入风速v-in_1：3m/s；·切出风速v-out_1（600s平均值）：25m/s；·切出风速v-out_2（3s平均值）：35m/s；·最大偏航误差：+/-10°；·最大入流角：10°；·设计寿命：20年；·雷电保护等级：IEC61400-241级；2）设计环境条件·风机生存环境温度：-40℃至+40℃；·风机运行状态下允许的外部环境温度（海拔1250m至2000m）：-30℃至+35℃；·年平均环境温度：约-2.3℃；·每年低于-20℃的平均天数：20天；·年平均湿度：58%；·最大湿度：80%；·运行海拔（机位海拔高度）：800至2000m；·是否存在地震危险：是，<VII（0.10g）；·是否存在结冰危险：是；·是否存在沙尘暴危险：是；·沙尘暴集中度：10mg/m3；·平均沙尘/沙砾尺度：约20μm；·年均沙尘暴天数：约10天；3）叶轮·叶轮仰角：5º；·桨叶锥角：3.5º；·相对于塔筒的叶轮位置：上风向；·叶轮质量不平衡度：0.0005*R；·叶轮气动不平衡度：±0.5º；·叶轮旋转方向（从叶轮向机舱方向观察）：顺时针；·叶轮质量：约46吨；4）桨叶·CE45.3型桨叶质量：8313kg；·CE45.3型桨叶重心位置：+15.72m；·CE42.2型桨叶质量：8322kg；·CE42.2型桨叶重心位置：+14.79m；·与轮毂进行螺栓连接的节圆直径：2110mm；·叶片螺栓质量（全部3支叶片）：1152kg；5）机舱·机舱总质量（不含桨叶和轮毂）：约80t；·不含叶轮机舱重心位置（位于塔筒后方）：约3.5m；·机舱惯量：约1.4E+6kgm2；·轮毂罩直径：4.0m；·轮毂罩长度：3.6m；·轮毂罩前部区域面积：12.5m2；·轮毂罩侧面区域面积：6.5m2；·轮毂罩阻力系数：1.2；·机舱长度：13.0m；·机舱宽度：4.7m；·机舱高度：4.5m；·机舱罩前部区域面积：约3.5m2；·机舱罩侧面区域面积：约61.1m2；·机舱罩阻力系数：1.2；6）塔筒·类型：管状钢塔筒；·顶部直径：3005mm；·底部直径：4200mm；·最大单节重量：70t；·最大单节长度：小于28.1m；·塔筒内附件质量：约10t；·轮毂高度（IECTC2A+）：80m；·节数（IECTC2A+）：4；·塔筒重量（不含内附件）（IECTC2A+）：197t；·轮毂高度（IECTC3A）：90m；·节数（IECTC3A）：4；·塔筒重量（不含内附件）（IECTC3A）：220t；7）发电机·原理：高速永磁同步发电机；·输入旋转方向（从驱动端观察）：顺时针；·额定功率（电力输出）：2081kW；·辅助系统供电功率均值（如变桨，偏航，液压等）：约50kW；·额定扭矩（输入）：13.1kNm；·发电机电压：690V；·发电机转速：600-1800rpm；·发电机额定转速：1650rpm；·发电机最大超速：2160rpm；·额定功率下的效率：97.5%；·发电机总重：约7000kg；·转动惯量：约80kgm2；·冷却方式：空空冷；·安装方式：IMB3（DINIEC34）；8）变频器和变压器·额定输出功率：2050kW；·额定功率下的总效率（变频器+线缆）：97.5%；·变频器位置：塔筒底部；·变压器位置：塔筒外部；9）齿轮箱·原理：3级齿轮箱（两级行星一级平行轴）；·传动比（针对CE45.3型叶片）：109.22；·传动比（针对CE42.2型叶片）：100.74；·齿轮箱扭转刚度（低速轴侧，含低速轴）：7.1E+8Nm/rad；·额定功率（输入）：2235kW；·额定扭矩（针对CE45.3型叶片）：1390.3kNm；·额定扭矩（针对CE42.2型叶片）：1390.3kNm；·额定功率下的效率（含主轴轴承）：大于96.5%；·齿轮箱质量：约21500kg；·齿轮箱转动惯量（低速轴侧）：62800kgm2；·冷却方式：空冷；10）带刹车盘和扭矩限制器的高速轴·类型：带两套弹性元件的挠性联轴器；·最大超速：2380rpm；·轴间距：约800mm；·最大刹车速度：600rpm；·总重量（含刹车盘）：约420kg；·扭转刚度（高速侧）：5300kNm/rad；·最小滑动差（高速轴侧）：20.4kNm；·额定滑动差（高速轴侧）：24.0kNm；·最大滑动差（高速轴侧）：27.6kNm；11）低速轴·扭转刚度（低速侧）：6230kNm/rad；·转动惯量（低速侧）：1390kgm2；·总重量：11.5t；12）主轴轴承·浮动轴承型号：SKFC39/750M或239/750CA/W33；·止推轴承型号：SKF240/600ECAF/W33；·轴承润滑方式：油脂润滑；13）轮毂·轮毂质量（含变桨轴承及其它安装部件）：约18300kg；·轮毂重心：位于叶轮中心；·轮毂转动惯量：约1.0E+4kgm2；·轮毂半径：920mm；14）偏航系统·原理：电驱动齿传动；·供电：400-690/50Hz；·偏航速率：0.8º/s；·最大偏航制动力矩：3503kNm；·最小偏航制动力矩：2860kNm；·偏航驱动数目：4；·偏航驱动齿轮箱传动比：1335±3；·偏航轴承齿数z2：-134.00；·偏航驱动齿数z1：14.00；·偏航驱动刹车力矩：66Nm；·偏航驱动位置：偏航轴承内侧；15）叶轮锁定系统·原理：机械锁定；·叶轮锁定系统位置：轴承座上；16）主机架·原理：焊接方式；·主机架质量：约12t；17）发电机支架·原理：焊接方式；·发电机支架质量：3.5t；2、轮毂高度的设计风速1）TC2A+(对应CE42.2型叶片)；TC1极限风速被用到，以下值基于TC2A+风场的常温环境给出：·年平均风速：8.5m/s；·1年内3秒极限阵风：56.0m/s；·50年内3秒极限阵风：70.0m/s；·50年内10分钟极限平均风速：50.0m/s；以下值基于TC2A+风场的低温环境给出：·年平均风速：8.5m/s；·1年内3秒极限阵风：47.6m/s；·50年内3秒极限阵风：59.5m/s；·50年内10分钟极限平均风速：42.5m/s；2）TC3A(对应CE45.3型叶片)以下值基于TC3A风场的低温环境给出：·年平均风速：7.5m/s；·1年内3秒极限阵风：42.0m/s；·50年内3秒极限阵风：52.5m/s；·50年内10分钟极限平均风速：37.5m/s；3、安全系统参数1）安全系统·第一安全系统：单独叶片顺桨；·第二安全系统：单独叶片顺桨并且机械制动；2）转速限制·正常停机n4（针对CE45.3型叶片）的转速限制：16.8rpm；·紧急停机nA（针对CE45.3型叶片）的转速限制：18.5rpm；·正常停机n4（针对CE42.2型叶片）的转速限制：16.8rpm；·紧急停机nA（针对CE42.2型叶片）的转速限制：18.5rpm；3）电功率限制·基于power-max_1控制参数正常停机的600s平均值：2150kW；·基于power-max_3控制参数正常停机的3s平均值：2250kW；4）风速限制·基于v-out_1控制参数正常停机的600s平均值：25m/s；·基于v-out_3控制参数正常停机的3s平均值：35m/s；5）偏航错误限制·正常停机的1s平均值：60º；6）叶片变桨系统·最小桨距角：0º；·基于pitch-set_1控制参数在准备运行状态下的桨距角：90º；·基于pitch-set_1控制参数在正常停机1和2后的最大桨距角：90º；·基于pitch-set_2控制参数在正常停机3，紧急停机1+2后的最大桨距角：91º；·基于pitch-set_3控制参数在紧急停机1+2后的最大桨距角：91º；·基于pitch-speed_1控制参数用于正常停机1的变桨速率1：5º/s；·用于紧急停机1+2的的变桨速率：约7.0º/s；·用于正常停机3的变桨速率：约7.0º/s；·正常运行状态的最大变桨速率：10º/s；7）机械制动·所有力矩都作用于高速轴侧。·最小刹车力矩：10.1kNm；·额定刹车力矩：12.1kNm；·最大刹车力矩：14.1kNm；·机械制动响应时间：0.5s；·机械制动时间常数（1号控制命令延时）：0.4s；4、风机设计主要技术参数名称单位参数型号酒钢90/2000；酒钢80/2000额定功率KW2000叶轮直径m93轮毂中心高m90；80；（根据塔筒高度）切入风速m/s3额定风速m/s10.8切出风速m/s25抗最大风速m/s52.5运行温度范围℃－30－40设计使用寿命年≥20六、风力发电机的技术规格与要求风力机主要由叶片、偏航系统、传动系统、发电机系统、机舱、控制系统及塔架等组成。由于风力发电机运行工况的特殊性，组成风机的部件需要满足强度、刚度和耐久性要求。1、叶轮风机的叶轮由叶片、轮毂、变桨系统组成。每个叶片有一套独立的变桨机构，主动对叶片进行调节，叶片配备雷电保护系统。风机维护时，叶轮可通过锁定销进行锁定。1）轮毂轮毂是用来固定叶片和组成叶轮的重要部件之一。轮毂是叶片的枢扭，也是叶片根部与主轴的连接件，从叶片传来的力都要通过轮毂传递到传动系统，再传递到风力机驱动的对象，同时轮毂也是控制叶片桨距的地方。轮毂的作用是连接叶片和低速轴，要求能承受较大和复杂的载荷，并且承受叶片上传递的各种载荷，然后传递到发电机转主轴上。轮毂是由三个放射形喇叭口拟合在一起的。轮毂的结构是按带有行星和球形相结合的铸造结构来设计和制造的，这种轮毂结构实现了负荷的最佳分配，同时具有结构紧凑和质量轻的优点。轮毂的材质采用高等级球墨铸铁，具有优良的机械性能和可延展性，特别是抗低温性能。轮毂主要参数及主要技术要求：轮毂涂层：采用HEMPEL油漆；轮毂采用整体和树脂砂腊铸造，要求加工面饱和，非加工面光滑圆顺。轮毂的铸造、质量控制和评定、加工制造等应严格执行以下标准：JB/JQ82001-90铸件质量分等通则；JB/T7528-94产品质量按铸件质量评定办法；GB6414-86CT10轮毂铸件尺寸公差；GB/T11351-89轮毂重量公差按MT9级控制；GB/T11351-89CT10MA/H轮毂加工余量；GB6060.1-85轮毂表面粗糙度评定；铸造轮毂的材料应符合EN1563标准的QT350-22AL，并应符合DINEN10204-3.1标准的材料测试。轮毂的所有外部防腐应符合现行的铸造规范，表面采用电喷镀或涂漆处理。2）变桨系统风力发电机的变桨机构采用电动变桨，可分别对各叶片进行控制，变桨的驱动装置安装于轮毂与各叶片的连接位置。变桨设备主要由电动机、大速比减速机和开式齿轮传动副组成。变桨距驱动电动机采用含有反馈和电热调节器的伺服电动机。在驱动装置的功率输出端，安装与变桨距轴承齿轮传动部分啮合的小齿轮，并与变桨距轴承的大齿轮组成开式齿轮传动副。变桨系统的主要功能是根据风电机组的控制指令，通过改变叶片的入流角，实现对风轮转速及功率调节或制动。一般变桨距角度调节范围为0度－90度，高于额定风速时用于功率调节的变桨距速度一般为1度/秒左右，而制动顺桨的变桨距速度一般为15度/秒左右。变桨距轴承是变桨距装置的关键部件，除保证叶片相对轮毂的可靠运行外，同时提供了叶片与轮毂的连接，并将叶片的载荷传递给轮毂。变桨距轴承有多种形式，国内外标准中对此都有相关规定。变桨电机为变桨系统提供扭矩，变桨系统把扭矩增加大约100倍后，通过另一端的变桨小齿轮（小齿轮带有一个齿形带，齿形带与叶片上面的变桨轴承相连），把力矩传递到变桨轴承上，使变桨轴承旋转，以改变风机叶片的迎风角度。叶片在不同风速时，变桨系统通过改变叶片的桨距角，使叶片处于最佳的吸收风能的角度，当风速超过切出风速时，变桨系统使叶片顺桨刹车。（1）变桨电机是为变桨减速器提供扭矩，带动变桨减速器工作。（2）变桨减速器为3级行星减速结构，它将变桨电机传递过来的扭矩增大，然后带动叶片改变叶片的桨距角。（3）变桨轴承的形式为双排四点接触球轴承，带有一定的阻尼力矩，外圈与叶片连结，带动叶片转动。（4）变桨控制柜是控制变桨电机和变桨减速器以带动风机叶片，从而控制叶片的桨距角。变桨距风力机组与定桨距风力机组相比，具有在额定功率点以上输出功率平稳的特点。变桨距风力机组的功率调节不完全依靠叶片的转动性能。当功率在额定功率以下时，控制器将叶片桨距角置于零度附近，不做任何变化，可认为等同于定桨距风力机组，发电机的功率根据叶片的气动性能随风速的变化而变化。当风机功率超过额定功率时，变桨距机构开始工作，调整叶片桨距角，将发电机的输出功率限制在额定值附近。变桨减速机技术参数如下：·驱动电机功率0.5KW，数量3个；·电源频率50HZ；·额定扭矩4177Nm；·最大输出扭矩16200Nm；·减速比1：164；·变速形式：三级行星变速；·最大输入速度3000rpm/min；·单重130kg；·产品型号：2T706T3164A03。3）叶片风机的风轮叶片是接受风能的最主要部件。叶片的设计要求有较高地接受风能的翼型、合理的安装角（或迎风角）、科学的升阻比、叶尖速比和叶片型线扭曲。由于叶片直接迎风并获得风能，所以要求叶片有合理的结构、采用先进的材料和科学的工艺，以使叶片能可靠地承担风力、叶片自重、离心力等作用于叶片的各种弯矩和拉力，而且还要求叶片重量轻、结构强度和疲劳强度高、运行安全可靠、易于安装和方便维护、制造简单、制造和使用成本低。另外，叶片表面要光滑，以减少叶片转动时与空气的磨擦阻力。叶轮是吸收风能的单元，用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能，叶轮的转动是风作用在叶片上产生的升力导致，要求具有可靠的防雷击措施。（1）风电叶片的总体要求·风电叶片要求有良好的空气动力学外形，能够充分利用风电场的风能资源，获得尽可能多的风能。·风电叶片要有可靠的结构强度，具备足够的承受极限载荷和疲劳强度的能力；·风电叶片要有合理的叶片刚度、叶尖变形位移，能够避免叶片与塔架碰撞；·风电叶片要有良好的空气动力学特性和气动稳定性，避免发生共振和颤振现象。·风电叶片应具有耐腐蚀、防雷击性能好和维护方便的特点；·在进行风电叶片设计时，要优化结构设计，尽可能减轻叶片重量，降低制造成本。（2）叶片结构叶片根部材料一般为金属结构，外壳材料一般为玻璃钢，叶片龙骨（加强筋或加强框）一般为玻璃纤维增强复合材料或碳纤维增强复合材料。叶片的制造工艺主要包括：阳模－翻阴模－铺层－加热固化－脱模－打磨表面－喷漆等。设计的重点包括：叶型的空气动力学设计及强度、疲劳、噪声设计和复合材料铺层设计。（3）叶片结构设计的要点叶片是风力发电机组最关键的部件，叶片外形的设计涉及到机组能否获得所设计的功率。叶片的疲劳强度十分突出，由于它即要承受较大的风载荷，同时又是在地球引力场中运行，重力变化相当复杂，在叶片的强度设计中，要充分考虑所用材料的疲劳特性。首先要了解叶片所承受的力和力矩以及在特定的运行条件下负载的状况，其次要考虑叶片的最大受力部位，在这些位置负载很容易达到材料承受极限。（4）叶片运行环境条件安装地点：内陆地区运行温度：-30°C+50°C环境温度：-45°C+55°C户外气候条件：露天，风场相对湿度：15%90%工作寿命：20年3、系统参数叶片数目：3旋转方向（面向风轮）：顺时针功率控制：变桨风轮俯仰角：5°转速范围：8.23～16.8RPM额定转速：15RPM切入风速：3.0m/s切出风速：25.0m/s（10min平均值）30叶尖速比：9.5额定风速：10.8m/s极限风速：5247.6m42.5m/s（50年一遇10min平均风速）（5）叶片设计技术参数风力等级：TC3A额定功率：2000kW叶片长度：4最大弦长：3.总扭角：16°所用叶形：Aerodyn系以及修正过的NACA系列翼形叶片重量（不含螺栓等）：8734kg（±3%）叶尖预弯：1最高气动效率CPmax：0.486一阶固有频率,挥舞方向：0.68-0.76Hz一阶固有频率,摆动方向：1.24-1.37Hz叶片尖部至叶根防雷装置电阻值：≤1Ω（6）叶片与轮毂的螺栓连接及方法·螺栓圆直径（mm）2110·螺栓数量60·螺栓规格M36·叶根法兰外部直径（mm）2205·叶根法兰平面度（mm）±0.2双头螺柱：Z-18.22-00.FL.01.01-B 参见图纸要求，在叶根安装完毕后露出法兰面的长度可依照用户要求进行确定；预埋横向螺栓（用于接雷电保护导线）：参见图纸Z-18.22-00.FL.03.01-A预埋横向螺栓（不接雷电保护导线）：参见图纸Z-18.22-00.FL.02.01-A（7）叶片零刻度标牌在叶片上要求设置0刻度标牌，确保主机上的指针能够与0刻度标牌刻度对应。（8）叶片防雷电保护叶片的雷电保护必须按照GL规范中的要求进行设计：·叶片接闪器必须通过一根尺寸足够大的电缆（至少70mm²）进行连接。·防雷所选择的电缆，必须保证足够的低感应系数。·从接闪器出线的电缆直接连接在相应的横向螺栓上。·涂层颜色：根据当地的有关标准进行确定；·叶片采用：RAL7035；（9）叶片表面要求叶片表面必须是均质的，并在视觉上均匀和光滑，没有油漆流淌的痕迹及粉尘颗粒物。叶片光泽度可根据DIN67530标准执行。2、增速箱风电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要功能是将风轮在风力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。通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱的增速作用来实现，同时为了增加风电机组的制动能力，在齿轮箱的输出端设置有刹车结构，配合叶尖制动或变桨距制动装置共同对机组传动系统进行联合制动。对于增速箱的设备结构材料，要求除了常规状态下的机械性能外，还应具有低温状态下抗冷脆特性，以保证齿轮箱的平稳工作，防止机体的振动和冲击，并保证充分的润滑条件等。对于冬夏温差较大的地区，还应配置合适的加热和冷却装置，设置必要的温度监控点，对风机运转和润滑状态进行监控。1）增速箱设计要求·风电机组齿轮箱属于大传动比、大功率的增速传动装置，在运行过程中要承受多变的风载荷作用及其它冲击载荷。由于设备维护不便，对其运行可靠性和使用寿命要求很高，要求使用寿命不低于20年。·风电机组齿轮箱常年运行于酷暑、严寒等极端自然环境下，并且安装在高空，设备维修较为困难。因此，设备除常规的机械性能之外，对各购件的材质选择还要求在低温状态下有抗冷脆的特性。由于风电机组长期处于自动控制的运行状态，需要考虑对齿轮传动装置的充分润滑条件及温度监测，并需设置适当的加热与冷却装置，以保证润滑系统的正常工作。·齿轮箱的体积和重量对风电机组各部件的载荷和成本等影响较大，减小其设计结构和减轻设备重量尤为重要。但设备的结构尺寸和可靠性方面存在矛盾，在设计时需要两者同时兼顾。·对齿轮箱内的轴承和齿轮采用强制润滑，防止轴承和齿轮因润滑和冷却不够而导致损坏的现象发生。·齿轮箱全部采用非接触式密封，这种密封设计不需更换，防止了密封件因磨损而导致密封更换的现象发生。·润滑管路的接头和管子全部采用进口元件，接头全部带有软密封，可有效防止漏油，适应风电齿轮箱的工作环境。·齿轮箱除常规状态下机械性能外，箱体材料还具有低温状态下抗冷脆性和自动加热性能。·为保证齿轮箱平稳工作，防止机体的振动和冲击，齿轮箱与机舱座采用弹性支撑连接。·由于风电机组主机的制动器安装在齿轮箱高速轴输出端，风机制动所产生的载荷对传动链的构件具有不良影响，齿轮箱设计应考虑防止冲击和振动的措施，并设置合理的传动轴系结构。·齿轮增速箱安装在机舱底座上，并置于60-100m高的塔架上，风机工作中齿轮增速箱有较大的振动和摆动，设计中必须考虑减少振动和摆动的措施。·由于风速变化频率较高，齿轮增速箱的输入、输出转速处于经常变化状态，导致输出功率变化幅度较大，增速齿轮箱的齿轮要求能够承受较大的交变负荷。·齿轮增速箱置于机舱内不会受到日晒和雨淋，但秋冬季节机舱内容易出现冷凝水，且风机周边空气含尘量较大，增速箱需作防潮和防沙尘处理措施。·齿轮增速箱工作环境温度为-30℃～40℃，生存温度为-40℃～502）齿轮增速箱技术数据·齿轮箱形式：3级增速；·设计寿命：20年；·发电机额定功率：2081KW；·齿轮箱额定功率：2235KW；·齿轮箱效率：额定功率时不低于0.965；·使用系数KA：1.3；·齿轮箱传动比：118.17或103.2；·额定功率时输入转速：15.35转/分；·额定功率时输出转速：1812或1600；·转速范围：8.33～18.5rpm（输入轴）；·额定功率时输入扭矩：1390.2kNm；·最大正向扭矩：4200kNm；·最大负向扭矩：2200kNm；·旋转方向：从风轮叶片侧看，输入轴为顺时针，输出轴为顺时针；·润滑方式：压力润滑；·安装倾角：5°（输入轴高）；·密封形式：非接触式，终身免维护。运输过程中可以采用临时接触式密封，但要便于拆卸；·噪音等级：不大于100dB；3）齿轮箱制造技术要求·齿轮箱外形设计应与增速箱外形图相一致。·齿轮增速箱应配有润滑油油位报警装置（油位开关）。·齿轮增速箱润滑油箱油温应有油温传感器PT100接口。若拆装比较困难应配置双PT100接口。·齿轮增速箱高速轴轴承处应有温度传感器PT100接口。若拆装比较困难应配置双PT100接口。·齿轮增速箱应配备润滑油电加热装置，加热器的电源电压为690V和50Hz。·润滑系统应保证下列特殊要求。-润滑系统所有电机电源为690V，50Hz。-润滑系统的过滤器规格为10/50μm。-润滑系统应配置润滑油压报警开关。-润滑系统应配置滤油器压差传感器。-齿轮增速箱应在油箱最低处设置放油阀。·齿轮增速箱重量（包括收缩盘和润滑系统）不大于21500KG。·齿轮增速箱及润滑系统部件喷漆要求如下：-底漆：环氧富锌漆干膜厚度：40-50μm。-中间漆：聚酰胺环氧漆干膜厚度：80-100μm。-面漆：聚氨酯漆干膜厚度：50μm。·齿轮增速箱设计时应考虑高速轴便于拆卸。·齿轮增速箱低速轴与主轴连接应便于拆卸，并预留有高压注油孔。·齿轮增速箱出厂前应按规定的润滑油进行充分润滑清洗，清洗后的润滑油应达到规定的要求标准。3、偏航系统偏航系统是根据风向的变化，偏航操作装置按系统控制单元发出指令，使风轮处于迎风状态，同时还要提供必要的锁紧力矩，以保证风电机组的安全运行和停机状态的需要。1）偏航系统的设备要求·偏航减速机采用立式结构，结构形式为多级行星轮系传动，以实现大速比、紧凑型的传动要求。·偏航减速机要求采用硬齿面啮合设计，齿轮传动的精度要求外啮合为6级，内啮合为7级，主要传动部件采用低合金钢材料。在疲劳设计方面，要求表面接触载荷安全系数SH>0.8-0.9，弯曲强度安全系数SF>1.3-1.5。对于构件的极限强度设计，要求表面接触载荷安全系数SH>1.15-1.2，弯曲强度安全系数SF>2。·偏航减速箱的结合面间需要设计良好的密封，并严格要求结合面形位与配合精度，以防止润滑油的渗漏。·偏航轴承是保证机舱相对塔架可靠运动的关键部件，采用滚动体支撑的轴承，要求轴承部件有较高的承载能力和可靠性，可同时承受风电机组几乎所有运动部件产生的轴向力、径向力和倾翻转矩等载荷。·考虑到风电机组的运行特性，此类轴承需要承受载荷的变动幅度较大，对在动载荷条件下滚动体的接触和疲劳强度设计要求较高，同时在极限载荷的作用下，滚动体的接触应力分析也是保证勘可靠工作的设计因素之一。·对偏航制动器的基本要求是保证风电机组在额定负载下的制动转矩稳定，所提供的阻尼转矩平衡，且制动过程中没有异常噪声。制动器在额定负载下制动时，制动衬垫和制动盘的贴合面积不小于设计面积的50％，制动衬垫周边与制动钳体的配合间隙不大于0.5mm。·制动器设有自动补偿机构，以便在制动衬块磨损时进行间隙的自动补偿，以保证制动转矩和偏航阻尼转矩的要求。2）偏航系统的设备结构·偏航操作装置主要由偏航轴承、传动、驱动与制动等功能部件或机构构成。偏航系统的运行速度较低，要求要有足够的安装空间和较大的载荷能力。·偏航操作装置安装于塔架和主机架之间，采用滑动轴承实现主机架轴向和径向的定位与支撑，设计有四组偏航操作装置实现偏航的操作。·在偏航系统的设计中，大齿圈与塔架固定连接，在齿圈的上表面、下表面和内圈表面分别装有复合材料制作的滑动垫片，通过固定齿圈与主机架运动部位的配合，构成了主机的轴向和径向支撑。·在主机架上安装主传动链部件和偏航驱动装置，通过偏航滑动轴承实现与大齿圈的连接和偏航传动。·当需要随风向改变风轮位置时，通过安装在驱动部件上的小齿轮与大齿圈的啮合，带动主机架使机舱旋转，并使风轮对准风向。·为保证风电机组的稳定性，偏航系统需要设置制动器，其结构形式为液压钳盘式制动器，制动的环式制动盘安装于塔架上。制动器的制动盘材质要求具有足够的强度和韧性，能在风电机组寿命期内，制动盘主体不出现疲劳失效和损坏。·制动钳由制动钳体和制动衬块组成，钳体通过高强度螺栓连接于主机架上，制动衬块由专用的耐磨材料制成。3）偏航系统各部件功能·偏航电机：结构为电磁制动三相异步电动机，并在此结构基础上附加一个直流电磁铁制动器。电磁铁的直流励磁电源由设置在电机接线盒内的整流装置供给，制动器具有手动释放装置。当偏航系统工作时，电磁刹车通电，刹车被释放进行偏航转动。当偏航系统停止工作时，电磁刹车断电，制动器将刹车盘刹死，同时电机锁死。附加的电磁刹车手动释放装置，在需要时可将手柄抬起进行刹车释放。·偏航减速器：采用四级行星减速机构，寿命长、功率大，体积小。行星齿轮使负载均匀分布，经磨制的齿轮表面可使噪音减少到最小。·偏航轴承：采用四点接触球面轴承。风机机舱通过偏航轴承可以在360°范围内转动进行跟踪风向。偏航轴承采用外齿圈结构。·偏航制动器：风电机组采用5台制动器，每台制动器由上下两个闸体组成。刹车闸为液压卡钳形式，在偏航刹车时，由液压系统提供140～160bar的系统压力，使刹车片紧压在刹车盘上，提供制动力。在风机偏航时保持20～25bar的余压，产生一定的阻尼力矩，使偏航运动更加平稳，减小机组振动。4）偏航减速机技术参数·驱动电机功率5.5KW，数量4个；·电源频率50HZ；·额定扭矩33000Nm；·最大输出扭矩102650Nm；·减速比1：1335.5·变速形式：四级行星变速；·最大输入速度1440rpm/min；·单重570kg；·防护等级：IP55；·产品型号：MT712T027。4、液压系统风电机组液压系统的主要作用是为风机的各种刹车系统提供液压动力，通常也叫做液压刹车系统。液压刹车系统是控制风电机组的刹车状态，包括转子制动状态和偏航制动两部分。液压泵站的动力源是电动机。机组正常运行时，电动机带动柱塞泵旋转，把油箱内的油泵送到管路中，相应的换向阀得到指令后开始动作，其中一路压力油推动高速轴制动器的油缸，使转子处于松刹状态，另一路压力油推动偏航制动器的油缸使偏航制动。当系统压力达到设定值后，液压泵停止工作，蓄能器在系统压力的作用下起到一定的补压和稳压作用。系统油路中并联了高精度压力传感器，当系统压力降低到设定值时，可以触发油泵再次启动给系统进行补压，以使系统压力保持在一定的范围之内。风机高速轴还配有手动打压装置，在不启用油泵时，也能通过手动给油泵向高速轴刹车系统油路供油打压，同时换向阀也可通过手动方式控制其阀位来实现阀门的开关。因高速轴刹车只有在变桨系统故障时才动作，平时很少启动使用，而由于风向变化和电缆扭转的原因，偏航刹车的开启比较频繁。当偏航系统需要偏航对风时，偏航电磁换向阀得电，偏航制动器油缸内的压力油通过背压阀回油箱，由于系统存在一定的背压，偏航时机构运行比较平稳，当系统需解缆时，偏航电磁换向阀开启，此时偏航油路的压力全部卸完，这样可以减小偏航刹车片的磨损。液压系统主要构成部分：由液压泵站、电磁元件、蓄能器、联结管路等组成，各部件均采用特殊的材料和密封元件组成，完全适应风砂和盐雾腐蚀环境。液压系统主要部件有：蓄能器、偏航余压阀、压力表、空气过滤器、手动阀、油位计、手动泵、放油球阀、压力继电器、电磁阀、安全阀等。1）液压系统各主要部件原理说明（1）偏航液压控制：通过提供工作压力和释放压力控制偏航制动器的制动和释放。在无需对风及停机时提供制动压力，使机舱不发生相对塔架转动。在偏航对风、解缆、侧风偏航时，液压系统需要将制动器处于释放状态，同时保证制动器内留有较小的制动压力，以便偏航系统在较小阻力下工作，能使机组偏航时整机平稳无冲击地转动。（2）风机转子液压制动控制：通过提供系统工作压力和释放压力，控制转子制动器的制动与释放。（3）手动泵：主要实现系统在断电的情况下，提供应急能源，使偏航系统正常工作。2）液压系统技术要求液压系统必须满足用于驱动1台主轴制动器和5台偏航制动器的正常工作。2）环境温度要求乙方设计制造的液压系统必须满足甲方的常温型和低温型两种风机的要求。常温型风机的机舱内运行温度范围：工作环境温度-10～+50℃；生存环境温度-20～+60℃；低温型风机的机舱内温度范围：工作环境温度-30～+50℃；生存环境温度-40～+60℃。3）设计使用寿命按照风机使用要求，液压系统的设计使用寿命为20年。4）主要技术数据系统油压160Bar电机型号0.75KW电机电压..690VAC,50Hz油箱容量......8升泵流量:1.18L/min电磁阀电压24VDC5）液压系统原理液压原理图、外形图及电气接线图见下图所示。5、润滑与冷却系统1）冷却系统设备在运行过程中，由于摩擦做功、电阻发热、屏蔽不良、电涡流等原因而导致设备发热，设备过高的工作温度会影响正常运行，冷却与润滑系统可有效降低工作温度，使设备长期、稳定的运行。本次2MW的两台风力发电机组，其中一台发电机采用水冷系统，而另一台发电机采用空冷系统。采用空冷系统的发电机，系统从外界吸入冷空气与发电机散热片进行热交换，并将热空气排出舱外。采用水冷系统的发电机，其机体产生的热量需要将经过换热后的水通过散热器与机舱空气进行热交换。增速齿轮箱采用油液喷射方式冷却各部件，并将油液通过散热器与机舱空气进行热交换，散热器将交换后的热空气排出舱外。2）干油润滑系统自动干油润滑系统由润滑泵、油分配器、润滑小齿轮、润滑管线等组成，主要用于各齿面的润滑。自动干油润滑系统通过油脂润滑泵将偏航润滑油脂以及偏航小齿润滑脂连续地输入到轴承及偏航齿轮外齿面起到连续润滑效果，避免了手动润滑的间隔性以及润滑不均问题（过润滑，欠润滑）的产生。（1）润滑方式风电机组中变桨轴承、主轴承、发电机轴承采用半固体集中自动润滑方式：·变桨润滑采用集中润滑方式，它由润滑油泵、主分配器、二级分配器和润滑小齿轮组成，润滑系统可以自动地控制润滑周期，定期进行润滑，并进行油位的监测。当油泵工作时，润滑油被输出到分配器，在主分配器里润滑油以合适的比例分配到二级分配器，然后二级分配器再把润滑油以合适的比例供应到各润滑点上。·主轴润滑是由一个集中润滑油泵和主分配器组成，工作原理和变桨自润滑相似。·发电机轴承的润滑方式与主轴承相似。·偏航轴承采用半固体手动润滑方式，由于偏航系统动作发生的频率较低，无需采用集中自润滑系统，只需采用手动定期加注润滑油脂的方式进行系统润滑。（2）润滑油润滑油的品质是影响润滑效果的决定性因素，对润滑油的基本要求是对齿轮和轴承有良好的保护作用。选择润滑油应关注的性能包括减少摩擦、较高的承载与防止胶合能力、降低振动冲击、防止疲劳点蚀和冷却防腐蚀等。（2）稀油润滑系统风电齿轮箱的润滑系统是保证系统可靠运行的必要条件，齿轮箱采用液体润滑方式，包括飞溅润滑和喷油润滑。润滑系统由油泵、油管和各种接头阀体等组成。运行时齿轮油泵把齿轮箱内的润滑油通过高精度过滤器过滤后，再泵送到各喷油管中，对各润滑点进行喷油润滑，同时旋转的齿轮带动油液飞溅，也能起到一定的润滑作用。风电系统齿轮箱通常采用强制稀油润滑系统，它由齿轮泵和其它液压元件组成，在油循环管路上应设置润滑油的加热和冷却系统。由于风电机组齿轮箱传动属于闭式硬齿面齿轮传动，润滑油的选择应保证齿轮有足够的油膜厚度和边界膜强度，以及润滑油在使用一段时间后性能的降低，因而风电机组应选用高品质的润滑油，以保证在风机运行期间设备具有良好的抗磨损与抗胶合性能。为提高齿轮的承载能力和抗冲击能力，润滑油的粘度应根据环境和操作条件，适当选择一些添加剂构成的润滑油，但应注意在选择合成润滑油时应保证在极低温度状况下具有良好的流动性，而在高温时的化学稳定性好，并可抑制粘度降低的现象。在风电机组每次启动之前，须先启动润滑与冷却系统，待齿轮箱的各润滑点得到充分润滑后才能投入工作。要求齿轮箱的润滑油工作温度不低于-15℃。当系统温度低导致润滑油粘度大时，润滑油需先通过加热回路进行加热，润滑油的正常工作温度为-15℃-45℃。当系统的油温超过一定值时，需要对润滑油进行冷却，此时润滑油经过热交换器冷却后，再流回齿轮箱进行润滑。为解决风机低温下启动时普通矿物油解冻问题，在高寒地区安装风电设备需要设置油加热器，这种装置一般安装在油箱底部，在冬季低温状况下，可将油液加热至一定温度再启动风电机组，避免因油流动性降低而造成的润滑失效。为保证油液的清洁度，即使是第一次使用的新油，也要经过过滤后才能使用，同时润滑系统需要设置完善的滤油环节，以保证油液的清洁。6、制动系统1）总体要求酒钢2000系列风电机组采用三套独立的叶片变桨系统，其机械刹车系统可在一套变桨系统出现故障使叶片不能顺桨的情况下，实现系统独立刹车。机械刹车系统安装在发电机的输入端，可在液压系统加压的情况下进行刹车，在液压减压时松闸，主要用于将风电机组保持在停机位置。2）刹车产品规格型号·高速制动器型号KTAB3000A，数量为1套。·偏航制动器型号KTAB120A，数量为5套。3）使用环境要求制动器同时满足常温型和低温型风机的要求。常温型机舱内温度范围：运行环境温度-10～+50℃，生存环境温度-20～+60℃。低温型机舱内温度范围：运行环境温度-30～+50℃，生存环境温度-40～+60℃。4）刹车设计使用寿命按照整机使用寿命，制动器的设计使用寿命为20年。5）主要技术数据（1）偏航制动器KTAB120A技术参数·制动盘厚度40mm·安装位置内侧安装·制动钳总重量1·摩擦垫厚度.138·摩擦垫面积(有机材料organicpad)...58000mm2·摩擦垫最大磨损量(有机材料organicpad).7·额定摩擦系数..μ=0.45·油缸活塞直径.120mm·每个钳活塞总面积679cm·每个钳动作1mm的油量68cm·动作时间(理论计算值)0.8sec·最大制动液压力165bar·最小制动液压力150bar·压力连接/接口1/4”BSP·泄油油管接口….1/4”BSP·运转温度范围-40至+80℃（2）高速轴制动器KTAB3000A技术参数：·制动盘厚度40mm·制动钳净重/带支架160kg·摩擦垫宽度200mm·摩擦垫面积(粉末冶金)36000mm2·摩擦垫最大磨损量(粉末冶金)5mm·额定摩擦系数μ=0.4·油缸活塞直径120mm·每个钳活塞总面积113cm2·每个钳动作1mm的油量11.31cm3·每个钳动作3mm的油量33.9cm3·动作时间(理论计算值)0,3sec·最大液压力115bar·最大液压力115bar时的夹紧力130KN·压力连接/接口¼”BSP·运转温度范围-40至+80℃7、锁紧装置2000KW机组的锁紧装置为：叶轮变桨锁定装置和发电机转子锁定装置。锁紧装置在设备维护、检修时使用。1）叶轮变桨锁定装置：将固定在变桨盘上的变桨锁锁定在轮毂槽内，以实现叶轮锁定功能。2）发电机锁紧装置：在机舱前部发电机定子处有两个手轮，就是发电机的锁定装置。进入叶轮内部实施维护、检修工作前，检修人员应启动刹车系统，旋入转子刹车止动销将转子锁住，使风机处于锁定状态。只有指定的人员可以操作这个手轮，如果操作不正确，可能会导致严重的设备损坏或人身伤害。注意:未经许可的人不得操作锁定装置。8、电控系统控制系统是整个风力发电机组实现最佳运行的关键。控制系统一般由机舱控制柜、塔底控制柜及传感器等部件组成，主要实现风力发电机运行控制、状态监测和安全保护等功能。风力发电机的电控系统包括：主控系统、变流系统和中央控制系统三部分，其电气控制设备由低压电气柜、电容柜、控制柜、变流柜、机舱控制柜、三套变桨柜、传感器和连接电缆等组成。电控系统功能包括正常运行控制、运行状态监测和安全保护三个功能。风力发电机组硬件可以选用多种PLC控制器，控制器的核心位于塔下控制柜中。机舱柜与塔下柜采用光纤通讯，机舱柜与变桨系统采用串行通讯，塔下柜可将光纤信号转变为以太网信号，以实现与其它风场的通讯。而模块交换机将其它风场送来的太网信号转换为光纤信号，以实现与本系统的通讯，同时它可与变流器通过光纤信号进行通讯。风场的风机之间采用光纤通讯，并通过以太网转光纤交换机，以实现风场的环网通信。1）变桨控制系统变桨电控系统主电路采用交流直流---交流回路，变桨电机采用交流异步电机，变桨速率或变桨电机转速的调节，采用闭环频率控制，这种结构相比采用直流电机调速变桨控制系统，可在保证电机调速性能的前提下，避免了直流电机存在碳刷容易磨损，维护工作量大和成本高的缺点。叶片变桨控制的每个控制柜，都配备一套由超级电容组成的备用电源。超级电容储备的能量，可在保证变桨控制柜内部电路正常工作的前提下，足以使叶片以10°/s的速率，从0°顺桨到90°进行三次。当来自滑环的电网电压掉电时，备用电源直接给变桨控制系统供电，可保证整套变桨电控系统的正常工作。当超级电容电压低于软件设定值，且主控在控制风机停机时，还能进行电网电压掉电故障的报警。（1）设备组成·中控箱1套·轴控箱（含电池组）3套·变桨电机（含A编码器） 3套·编码器 3套·桨叶小齿轮3套·机械式限位开关6个·各部件间的连接电缆及电缆连接器1套·箱体安装支架1套·弹性支撑（ESM） 1套·调试工作站1套（2）技术要求·变桨系统采用4箱式设计。变桨系统必须可执行手动操作。变桨系统的所有控制器件必须进行防盐雾处理，控制箱的设计应符合机械电气设备标准IEC60204-1。··中控箱中控箱要求采用2mm不锈钢材料或碳钢喷塑。设备防护等级为IP54。中控箱主要用于电能分配，其与外部所有接口电路必须考虑过压和防雷措施，供货方需要提供变桨系统的防雷设计等级。··轴控箱轴控箱采用2mm不锈钢材料或碳钢喷塑。设备防护等级为IP54。传动采用伺服变流器控制电机，额定电流为20A，峰值电流为40A。备用的电池箱额定输出电压为288V，电池的使用寿命不小于3年。电池回路断开（即电池开关是OFF状态），最大充电间隔时间为3个月；电池回路闭合（即电池开关是ON状态），最大充电间隔时间为2个月。··变桨电机最大转速：3000r.p.m最大转矩：100Nm额定转矩：36Nm刹车力矩：82Nm保护等级：IP55对变桨系统工作环境的要求：必须采用可靠的措施保证产品满足风机安全、可靠和长期运行，并考虑风机在20年内可能遇到的低温情况及在环境温度回升到-30℃（低温型）或-10℃（常温型）后风机能够自动运行·变桨系统对外的接口··变桨系统主电源：3x400V+N+PE（+/-10%）、50Hz。··变桨系统控制电源：DC24V/8A··硬接线信号。所有硬接线信号必须以24VDC电的形式通过滑环进行传输，变桨系统与风机主控系统之间的硬接线信号应包括以下几种：安全信号1-watchdog1（风机主控给变桨系统）。安全信号2-watchdog2（变桨系统给风机主控）。紧急顺桨命令信号-EFC（风机主控给变桨系统）。··通信接口变桨系统与风机主控之间采用CANbus现场总线的形式进行通信。（3）变桨系统性能·控制系统应确保在至少有两个叶片紧急顺桨的情况下，控制信号不会被一个普通的错误信号所打断。·变桨系统的所有螺栓（螺钉）均应采用不锈钢或满足要求的非不锈钢材料。·产品出厂前所有部件必须进行防腐处理。·产品必须满足以下环境条件：运行环境温度：-30℃~+40生存环境温度：-40℃~+平均工作湿度：70％；存在沙尘暴影响；·变桨系统的整体使用寿命不低于20年，系统中任何部件使用寿命不得低于1年，电池的使用寿命不得低于3年。·系统零部件的故障率：小于1%（20年内）。·所有部件的抗震性必须达到7mm/s。·变桨系统的角度设定值与实际转动值的偏差±0.1度。2）风机主控系统风电主控系统组成：由CPU模块、I/O模块、通讯模块、计数模块、电源模块、背板和HMI组成。（1）各部件组成·主控站主控站安装于风电机组塔筒底部，与机舱站通过现场总线进行通讯，与远程监控系统和人机界面通过工业以太网进行通讯；对风电机组进行整体控制和监测；通过现场总线实现与变桨系统和变流系统的通讯。·机舱站机舱站