风电场风机运行操作规程

宁夏嘉泽发电有限公司企业标准

QB/JZFD-232-2014

嘉泽风电场

风机运行规程

版本：A/1

编制：

审核：

批准：

受控状态：

2014年01月201日修订2014年01月15日实施

宁夏嘉泽发电有限公司发布

目录

1范围.................................................................................-2-

2概述.................................................................................-2-

2.1系统说明........................................................................-2-

2.2金风93/1500风力发电机系统总图（见图2.1）.........................................................................-2-

3安全规范............................................................................-3-

3.1安全规范概述.................................................................-4-

3.2人身安全.........................................................................-4-

3.3紧急撤离........................................................................-7-

3.4急停开关、灭火器................................................................-7-

3.5风机的保护措施..................................................................-7-

3.6防火.............................................................................-8-

3.7危险状况........................................................................-8-

3.8消防通道........................................................................-9-

3.9救护.............................................................................-9-

3.10电气安全....................................................................-9-

3.11焊接、切割作业.............................................................-10-

4主要零部件说明...................................................................-10-

4.1叶轮........................................................................-10-

4.2发电机..........................................................................-12-

4.3底座及机舱.....................................................................-12-

4.4偏航系统.......................................................................-12-

4.5液压系统....................................................................-14-

4.6润滑系统......................................................................-19-

4.7塔架...........................................................................-21-

4.8变流装置.......................................................................-22-

5运行系统的说明...................................................................-22-

5.1运行状态......................................................................-22-

5.2安全保护系统...................................................................-24-

5.3风机运行的控制.................................................................-24-

5.4停机的几种原因.................................................................-25-

6维护................................................................................-26-

6.1总体检查......................................................................-26-

6.2塔架...........................................................................-26-

6.2.1变流器.......................................................................-26-

6.3偏航系统.......................................................................-28-

6.4底座与机舱.....................................................................-35-

6.5发电机.........................................................................-37-

6.6叶轮部分.......................................................................-41-

1范围

本规程规定了金风1500kW系列风力发电机组的运行维护操作规程。

本规程适用于宁夏嘉泽风场金风1500kW系列风力发电机组的运行维护。

2概述

2.1系统说明

2.1.1本机组采用水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、直接驱动、永磁同步发电

机并网的总体设计方案。

2.1.2功率控制方式采用变桨距控制，当风速超过额定风速时，通过调整叶片的桨距

角，使风机的输出功率限制在1500kW,从而防止发电机和逆变系统过载。

2.1.3发电机采用多极永磁同步电机，采用外转子结构，叶轮直接与发电机转子连接。

2.1.4变速恒频系统采用AC-DC-AC变流方式，将发电机发出的低频交流电经整流转变

为脉动直流电(AC/DC),经斩波升压输出为稳定的直流电压，再经DC/AC逆变器变为与

电网同频率同相的交流电，最后经变压器并入电网，完成向电网输送电能的任务。

2.1.5机组自动偏航系统能够根据风向标所提供的信号自动确定风力发电机组的方

向。当风向发生变化时，控制系统根据风向标信号，通过电机驱动偏航减速器使叶轮自

动对风。偏航系统在工作时带有阻尼控制，使机组偏航旋转更加平稳。

2.1.6液压系统由液压泵站、电磁元件、蓄能器、连结管路等组成，为偏航刹车系统

及转子刹车系统提供了动力源。

2.1.7自动润滑系统由润滑泵、油分配器、润滑小齿轮、润滑管路等组成，主要用于

润滑偏航轴承滚道及偏航齿面。

2.1.8制动系统采用叶片顺桨实现气动刹车，降低叶轮转速。

2.1.9机舱设计采用了人性化设计方案，工作空间较大，方便运行人员检查维修，同

时还设计了电动提升装置，方便工具及备件的提升。

2.1.10整个机组由PLC控制，数据自动采集处理、自动运行并可远程监控。

2.2金风93/1500风力发电机系统总图(见图2.1)

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3安全规范

安全是一切工作的根本，为了保证安全操作风机设备，须认真阅读和遵守手册的安

全规范。任何错误的操作和违章的行为都可能导致严重的设备损坏或危及维修人员的安

全。所有在风机附近工作的人员都要认真阅读、理解和使用该手册。该手册仅涵盖了针

对风机的安全措施，除此之外，所有的专业操作通用规程和事故防范手册均适用本手册。

风机制造厂家保留因改进风机而更改手册的权利。

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3.1安全规范概述

3.1.1在风力发电机组附近必须要戴安全帽。

3.1.2在风力发电机组上工作时必须要穿戴工作服、安全帽和工作鞋。

3.1.3攀爬塔架时要穿戴有防滑锁扣的安全带，防滑锁扣要与安全钢丝绳正确连接。

3.1.4任何时候在机组上工作都要保证至少有2人。

3.1.5在使用一些材料如油或脂时要仔细查看其牌号及使用说明书。

3.1.6当要在轮毂内进行维护工作时,应当使风机停机、发电机转子刹车并将发电机转

子锁定后，才允许从机舱通过发电机人孔进到轮毂内工作。

3.1.7在使用风机上的安全设备时，应先检查安全设备的可操作性及安全性。

3.1.8所有工作完成后，清洁风机，并把所有的工具、备件、清洁布、包及其他易燃

的物品带走。

3.2人身安全

3.2.1塔架攀爬

3.2.1.1只能在停机和安全的时候才能登机作业。

3.2.1.2不论什么时候上下塔架，一定要穿戴如下的安全设备：安全帽、安全带（见图

3.1）、带挂钩的安全绳和防坠落的机械安全锁扣（见图3.2）,并且这些安全设备必须要

符合安全设备标准，见表3.1。

图3.1安全帽、安全带图3.2机械安全锁扣和安全钢丝绳

表3.1安全设备标准

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安全设备安全设备标准

安全带EN361-2002

机械安全锁扣EN355-2002

锁扣导轨EN353-1-2002

连接（绳子，吊钩）EN354-2002

安全帽EN397-2000

3.2.1.3允许攀爬的前提条件是：

a）身体健康；

b）没有心脏血管疾病；

c）没有使用药物或醉酒。

3.2.1.4在上风机之前，每个人都要能正确的使用安全设备，认真阅读安全设备的说

明书，使用不当则会造成生命危险，尤其重要的是检查所有的安全设备，同时注意其失

效期。

3.2.1.5安全带在使用前必须要进行安全测试。在靠近地面处要进行悬挂试验，测试

防坠落制动器是否能正常工作和确保安全带正确穿戴。

3.2.1.6一次只允许一个人攀爬塔架，到达平台的时候将平台盖板打开，继续往上爬

时要把盖板盖上。只有当平台盖板盖上后，第二个人才能开始攀爬，这样，可以防止下

面的人被上面掉落的东西砸伤。到达塔架顶部时，盖上盖板后才能解开安全绳。攀爬塔

架时或在塔架内工作时必须要戴安全帽。

3.2.1.7每次在爬塔架时，要检查梯子、塔架平台，机舱内平台、下平台是否有油、

油脂或其他危险物品。必须将污染区域清洗干净以免滑倒发生危险。

3.2.1.8禁止在梯子结冰的情况下攀爬塔架。

3.2.1.9在攀爬过程中，随身携带的小工具或小零件应放在袋中或工具包中，固定可

靠，防止意外坠落。不方便随身携带的重物应使用提升机输送。

3.2.1.10一般情况下，一项工作应由两个或以上的人员来共同完成。相互之间应能随

时保持联系，超出视线或听觉范围，应使用对讲机或移动电话等通讯设备来保持联系。

3.2.1.11只有在特殊情况下，工作人员可以进行单独工作。但必须保证工作人员与基

地人员始终能依靠对讲机或移动电话等通讯设备保持联系。

3.2.1.12风速212m/s时，禁止在机舱外作业，风速218m/s时，禁止在机舱内工作。

3.2.1.13工作人员进入风机维护操作时，应先按下“stop”键，然后将主控柜正面

的“操作钥匙”开关扳到“repair”状态，使风机处于维护状态。当维护完毕，先按下

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“reset”键，然后按下“start”键，启动风机，最后将“操作钥匙”开关扳到

“operation”状态，待风机正常运行后方可离开。（见图3.3）。

图3.3主控柜操作按钮

3.2.2吊物提升

3.2.2.1用提升机吊物时，应使用导向绳稳定吊物，以免吊物与塔壁碰撞，同时确保

此期间无人在塔架周围，避免坠物伤人。

3.2.2.2人从机舱下到吊物孔门处,开启或关闭吊物孔门时，必须带全身安全带并将安

全绳固定在机舱内可靠的位置。

3.2.3运动部件的危险性

3.2.3.1机舱是运动部件，通过偏航轴承与塔架连接。在此区域里，塔架和机舱的相

对运动是一个危险因素。在机舱底座下部，有3个偏航驱动，偏航小齿轮与偏航齿圈啮

合。不要在偏航齿轮附近逗留，以免被偏航驱动夹伤。

3.2.3.2在塔架顶部，有一截通往机舱的爬梯，此爬梯与机舱固定，并随机舱的运动

而运动，因此，不要站在机舱爬梯和塔架顶部爬梯之间，以免被夹伤。

3.2.3.3偏航刹车闸安装在机舱底座下部，闸片贴着偏航刹车盘运动。不要接触偏航

刹车系统的内部，以免被偏航刹车夹伤。

3.2.3.4发电机上有两个进口，下面进口上安装了推拉式的带安全锁扣的门。这个门

只能在转子锁定的时候才能打开，未经许可，不得擅自操作转子锁定装置。如果误操作,

可能会导致严重的设备损坏或人身伤害。只有接受过厂家培训的人员才能进入发电机。

注意：无关人员严禁进入发电机！

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3.2.3.5控制柜只允许电气技术人员打开，只有经运行方许可的人员才能开启计算机

柜，操作风场服务器。

注意：控制柜带电，操作时注意安全！

3.2.3.6在塔架下平台下部安装有变压器和一些电气设施，只有获得许可的技术人员

可以进入。

3.3紧急撤离

发生紧急事件的时候，塔架门作为紧急出口，工作人员应快速撤离，塔架内无需钥

匙可随时打开塔架门，如果在机舱上也应快速下到塔架底部从塔架门撤离。

3.4急停开关、灭火器

3.4.1从塔架门进入塔架，对面是控制柜，控制柜的控制面板上有一个紧急停机键（红

色），在紧急情况下使用，控制柜只允许运行人员打开。灭火器放在塔架门旁边，个人

安全装备放在计算机柜的右侧。

3.4.2从塔架上方的人孔可以进入机舱，紧急停机键（红色）在机舱内的顶舱控制柜

上，在紧急情况下使用，灭火器（红色）在机舱入口处。

3.5风机的保护措施

3.5.1主动保护

风力发电机组的监控是由运行控制系统实现的。该系统检查所有的传感器信号和风力发

电机组的运行参数，参数如下：

a）转速；

b）功率；

c）温度；

d）塔架振动；

e）风速；

f）桨距角；

g）机舱位置。

3.5.2安全保护系统独立于运行控制系统，其检查的参数有：

a）过速；

b）振动开关；

c）扭缆开关；

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d）急停开关。

如果上述中的任何一个开关报告故障，安全链断开，风机立即紧急停机。

3.5.3被动保护

3.5.3.1被动保护系统能保护风机免受外部环境的影响，如雷电、重载荷等。叶片里

安装有雷电感应器，内部的导电系统可以防止叶片受到雷击。另外，变桨系统可以一直

保持正常工作，即便是在风机受到雷击的时候。

3.5.3.2顺桨刹车时，叶轮的自由运转产生的扭矩很小，因此，风机受到的载荷也很

小，这就是不锁定叶轮（即便是紧急停机）的原因。

3.5.4刹车系统

本机组的刹车系统用于让风机停机或紧急停机。通过变桨机构调整叶片桨距角到顺

桨（90°）位置，使风机完全能够在气动刹车的作用下停下来，每只叶片都有自己的独

立的变桨机构。

3.6防火

3.6.1防火措施

严禁在风机内吸烟！所有的包装材料、纸张和易燃物品必须在离开风机的时候全部

带走，要保证风机内的清洁。

3.6.2发生火灾时处理方法

若风机内起火，可以使用塔筒内的灭火器进行扑救，同时通知电场人员以寻求更多

的帮助。如果发生火灾，所有人员必须远离风机的危险区，及时通知电场人员快速将风

机与电网断开，拨打“119”火警电话，讲明着火地点、风机现场编号、着火部位、火

势大小、外界环境风速、报警人姓名、手机号，并派人在路口迎接，以便消防人员及时

赶到。

注意：不要打开通风口（如塔架门、机舱天窗、吊物孔），防止空气流通，扩大火势。

3.7危险状况

3.7.1应对过速的措施

正常情况下，叶轮的转速是不可能超过规定范围的，一旦发生过速，机组会自动紧

急停机。

3.7.2应对雷暴的措施

如果遇到雷暴或暴风雨，不允许滞留在风机附近，因为风机能传导雷电流。至少在

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雷电过去1小时后再进入风机。

3.7.3应对结冰的措施

如果风机附近有公共道路或距离风机250m范围内有建筑物，运行人员应在风机叶

片结冰的时候停机，以免发生危险。结冰的情况可能有以下几种：

3.7.3.1结冰：霜冻期，雨滴落到冰冷的叶片表面上；

3.7.3.2霜冻：当温度低于冰点时出现湿度高的云雾。

注意：在有结冰层的风机附近逗留是危险的！

3.8消防通道

为了保证在紧急情况时实现快速救护，必须保证到现场的道路畅通，而且保证道路

可以通行车辆。

3.9救护

不允许单独进入风机，如果这种情况不能避免，建议进入的人员必须随身携带对讲

机或手机，并注意检查对讲机和手机信号。

3.10电气安全

3.10.1为了保证人员和设备的安全，只有经培训合格的电气工程师或经授权人员才允

许对电气设备进行安装、检查、测试和维修。

3.10.2安装调试过程中不允许带电作业，在工作之前，断开控制柜主开关，并挂上警

告牌（见图3.4）。

警告：

有人正在工作

严禁合闸！

图3.4

3.10.3如果必须带电工作，只能使用绝缘工具，而且要将裸露的导线作绝缘处理。应

注意用电安全，防止触电。

3.10.4现场需保证有两个以上的工作人员，工作人员进行带电工作时必须正确使用绝

缘手套、橡胶垫和绝缘鞋等安全防护措施。

3.10.5对超过1000V的高压设备进行操作，必须按照工作票制度进行。

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3.10.6对低于1000V的低压设备进行操作时，应将控制设备的开关或保险断开，并由

专人负责看管。如果需要带电测试，应确保设备绝缘和工作人员的安全防护。

3.11焊接、切割作业

3.11.1在安装现场进行焊接、切割等容易引起火灾的作业，应提前通知有关人员，做

好与其他工作的协调。

3.11.2作业周围清除一切易燃易爆物品，或进行必要的防护隔离。

3.11.3确保灭火器有效，并放置在随手可及之处。

4主要零部件说明

金风1500kW系列风力发电机组的主要零部件，见图4.1。

1.叶片2.变桨系统3.轮毂4.发电机转子5.发电机定子6.偏航系统

7.测风系统8.辅助提升机9.顶舱控制柜10.底座11.机舱罩12.塔架

图4.1金风1500kW系列风力发电机组主要零部件

4.1叶轮

叶轮由叶片、轮毂和变桨系统三部分组成。

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4.1.1叶片

4.1.1.1本机组装有3只带主动变桨机构的叶片，叶片材料为玻璃纤维增强树脂。

4.1.1.2叶片配备雷电保护系统。当遭遇雷击时，通过间隙放电将叶片上的雷电经塔

架导入接地系统。

4.1.2轮毂

4.1.2.1轮毂采用球形结构，该结构铸造性好。

4.1.2.2轮毂材料为QT400T8AL,强度较高。

4.1.3变桨系统

4.1.3.1本机组的变桨系统（见图4.2）使叶片绕其中心轴转动。它既能控制输出功

率还能使风机降速。当风速超过额定风速时，通过调整叶片的桨距角，风机的输出功率

可以限制在1500kW,从而防止发电机和逆变系统过载。

4.1.3.2运行控制系统可连续记录风机的输出功率和叶片的桨距角，同时根据风速相

应的调整桨距角，结合变速控制，可以实现1500kW功率的恒定输出。

4.1.3.33个独立的变桨系统也是风机的刹车系统。该系统将叶片调整到顺桨（90°）

的位置，可减少叶轮的转距。变桨后，风机的转速下降直到风机停机。

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1.齿形带2.变桨盘3.叶片4.变桨驱动5.电容和控制系统

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图4.2变桨系统

4.2发电机

发电机的功能是将叶轮传递来的机械能转换成电能。金风1500kW系列发电机是永

磁多级同步发电机，由叶轮直接驱动，其结构设计中没有齿轮箱。

发电机由定子、转子、定子主轴、转动轴及其他附件构成。

4.2.1发电机定子

4.2.1.1发电机定子由定子支架、铁芯和绕组以及其它附件组成。

4.2.1.2定子支架是焊接结构，通过定子主轴固定在底座上,它是铁芯叠片和3相绕组

的支撑部件。

4.2.1.3其冷却系统是自然风冷式的，冷空气通过风道直接吹到叠片上。如果风速增

加，风机的输出功率也随之增加，内部损耗使温度升高。同时，风道内冷空气的流速

也会增加，这样，冷却效果就比较好。采用这种自调节系统，就可以不用风扇冷却系统。

4.2.2发电机转子

4.2.2.1发电机转子由转子支架和永磁磁极组成。

4.2.2.2发电机转子支架是焊接结构，它是一个外转子，发电机转子通过螺栓固定在

转动轴上，转动轴直接与轮毂连接并由叶轮驱动。

4.2.2.3永磁材料粘贴在转子支架内壁上，由其建立磁场。

4.3底座及机舱

4.3.1底座传递所有的影响叶轮、发电机或塔架的静态和动态载荷。

4.3.2底座通过偏航轴承与塔架连接，这样机舱在偏航机构的驱动下使叶轮对准风向，

主要的零部件都安装在底座上。

4.3.3维护人员上到塔架上平台，通过爬梯可以进入机舱。机舱内有足够的空间，方

便维护人员接触所有的零部件。通过机舱尾部提升机下的盖板孔可以将重物吊进或吊出

机舱，开启或关闭吊物孔门时，必须系全身安全带并将安全绳固定在机舱内可靠的位置。

4.4偏航系统

本机组采用主动偏航对风形式。在机舱外后部有两个互相独立的传感器一风速仪和

风向标。当风向变化时，由安装在机舱壳体上部的风向标检测风向，计算机根据风向标

采集的数据计算叶轮与风向的偏差，然后启动偏航电机，偏航系统工作，使叶轮对风。

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对准风向后，偏航刹车制动，使机舱停在对风向的位置。

4.4.1该系统具有以下特点：

4.4.1.1偏航刹车为液压驱动刹车，静止时，10组偏航刹车闸在150bar〜160bar压力下

将机舱牢固制动；偏航时，刹车仍然保持一定的余压（20bar-30bar的余压），使偏航

过程中始终有阻尼存在，保证偏航运动更加平稳，避免可能发生的振动现象；

4.4.1.2偏航电机采用大功率低转速的设计方案，选用了力矩特性较软的多极电机驱动,

结合风电场的工况，优化机组偏航转速，保证较小的冲击，从而使偏航过程更加平稳；

4.4.1.3位于偏航电机驱动轴上的电磁刹车具有失效保护功能，在出现外部故障（如断

电）时，电磁制动系统仍能使机组的偏航系统处于可靠的制动状态；

4.4.1.4偏航轴承采用“零游隙”设计的四点接触球轴承，以增加整机的运转平稳性，

增强抗冲击载荷能力；

4.4.1.5优化设计偏航控制系统，对偏航的路径选择进行智能判断，机组在风速较小的

状态下，自行解缆，避免了高风速段偏航解缆造成的发电量损失。

4.4.2偏航系统主要包括3个偏航驱动机构、一个经特殊设计的带外齿圈的四点接触球

轴承、偏航保护以及一套偏航刹车机构组成。

4.4.3偏航驱动机构包括一个偏航电机，一个减速比为1159.5:1的4级行星减速齿轮

箱、一个齿数为14的偏航小齿轮。

4.4.4偏航刹车分为两部分。一为与偏航电机轴直接相连的电磁刹车，另一为液压刹车,

在偏航刹车时，由液压系统提供约150bar〜160bar的压力，使与刹车闸液压缸相连

的刹车片紧压在刹车盘上，提供制动力。偏航时，液压压力释放但保持21bar〜24bar

的余压，这样，偏航过程中始终保持一定的阻尼力矩，大大减少风机在偏航过程中的冲

击载荷使齿轮破坏。偏航系统见下图（见图4.3）：

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1.偏航电机2.偏航减速器3.偏航釉承4.偏航刹车盘5.偏航制动器

图4.3偏航系统

4.5液压系统

4.5.1功能介绍

4.5.1.1偏航制动控制回路

4.5.1.1.1液压系统偏航控制回路主要通过提供工作压力和释放压力控制偏航制动器(5)

的制动和释放。偏航制动器属于提供制动压力后活塞伸出制动类型，作用在塔顶的刹车

盘上，在风机正常运行及机组停机时，制动器处在最大压力下，防止机舱的转动；

4.5.1.1.2在机组偏航对风、偏航侧风时，液压系统将偏航制动器压力释放，但同时保

证偏航制动器内留有较小的制动压力存在，使偏航驱动系统在较小阻力下工作，保证机

组偏航时整机平稳无冲击，此部分功能通过系统偏航控制回路中换向阀(12.2)的工作

来实现；

4.5.1.1.3当需要解缆时，液压系统将偏航制动器压力完全卸掉，以防止在较长的一段

时间内偏航制动器摩擦片不必要的磨损，此部分功能通过系统偏航控制回路中换向阀

(12.1)的工作来实现。

4.5.1.2转子制动控制回路

4.5.1.2.1液压系统转子制动控制回路同样是通过提供工作压力和释放压力控制转子制

动器的制动与释放，转子制动器与偏航制动器一样属于提供制动压力后活塞伸出制动类

型；

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4.5.1.2.2当需要进入轮毂进行维护、检修时，首先使机组顺桨停机，然后对转子进行

锁定，转子制动器在对转子锁定过程中起到对转子进行刹车的作用，当转子锁定后，转

子制动器不再工作。此部分功能通过系统转子制动控制回路中换向阀(9.1)的工作来

实现。

4.5.2技术参数

a)工作电压400V/50HZ；

b)控制电压24VDC；

c)工作压力150bar~160bar；

d)偏航余压21bar〜24bar。

4.5.3液压系统功能元件(见图4.4、图4.5、图4.6)

1.蓄能器(7)2.偏航余压阀(12.4)3.压力表(6)4.空气过滤器(1.5)

5.手阀(11.2)6.手阀(6.1)7.手阀(7.1)8.油位计(1.4)

9.手动泵(13)10.放油球阀(1.8)11.压力继电器(10)12.电磁阀(9)

13.安全阀(5)14.电磁阀(12.1)

图4.4液压系统功能元件

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15.电磁换向阀(12.2)16.手阀(12.6)

图4.5液压系统功能元件

17.污染指示器(3.1)

图4.6液压系统功能元件

4.5.3.1压力继电器11(10)用来监测液压站的系统压力。当系统压力降低到设定值

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约150bar时，压力继电器发讯给控制器，控制器发出指令液压泵开始工作建压，直到

系统的压力达到系统最高压力设定值160bar时，压力继电器发讯给控制器发出指令，

液压泵停止工作。压力继电器11(10)输出为开关信号。最高压力设定值可通过旋动

头部螺栓调整，顺时针旋转压力设定值增大，逆时针旋转压力设定值减小。

4.5.3.2压力表3(6)实时显示系统压力值

4.5.3.3蓄能器

液压站设有1个蓄能器1(7),它的功能是：

a)对液压泵间歇工作时产生的压力进行能量存贮；

b)在液压泵损坏时做紧急动力源；

c)泄漏损失的压力补偿；

d)缓冲周期性的冲击和振荡；

e)补偿温度和压力变化时所需的容量。

4.5.3.4手阀

顺时针旋转关毕回路，逆时针旋转打开回路。

4.5.3.4.1手阀5(11.2)关闭时可切断偏航制动回路与系统之间的通路，系统压力

不能够进入偏航制动回路。

4.5.3.4.2手阀6(6.1)主要在更换压力表时使用，手阀关闭后，可实现在液压系统

不停机、不卸压情况下更换压力表。

4.5.3.4.3手阀7(7.1)打开时可卸去系统主回路以及蓄能器中的压力(不能够卸除

偏航回路中的压力)。

4.5.3.4.4手阀16(12.6)主要用于维护时偏航系统的卸压。

4.5.3.5安全阀13(5)

安全限压作用，保证系统压力始终不高于200bar。

注意：此阀严禁人为调整。

4.5.3.6偏航余压阀2(12.4)

在机组偏航时，为偏航制动回路提供24bar压力，偏航余压值大小可调，调节范围

20bar~30baro

4.5.3.7过滤器

4.5.3.7.1过滤器(3)串接在油泵出油口，用于过滤进入系统的液压油。

4.5.3.7.2过滤器(11.1)串接在偏航卸压回路，用于过滤制动器内部的杂质颗粒，

-17-

可防止偏航制动器中的杂质进入油箱。

4.5.3.7.3空气过滤器4(1.5)安装在油箱上，油箱内的油位在油泵工作中和油温发

生变化时会上下波动，油箱内的空气压力会随着增大或减小，空气过滤器可保证油箱内

空气与外部空气产生对流，使油箱内的气压稳定不致过大，同时也能阻止外界杂质的进

入。

4.5.3.8油位

油位计8(1.4)用来监测油箱内液压油的油位。当油位低于最小限定值时，油位

开关动作，计算机收到信号后会发出故障信息，风机正常停机。在油位计上装有一个油

位观察窗，可清晰的显示出当前的油位。

4.5.3.9手动泵

液压系统手动泵9(13)主要实现在系统断电的情况下提供应急能源。它在液压系

统中起着与电动液压泵一样的功能，提供系统工作压力。为配合手动泵在系统断电情况

下或在检修时转子制动器能够实现制动，控制转子动作的电磁阀12(9)配备有手动控

制限位功能。

4.5,3.10电磁阀14(12.1)

用于卸除偏航制动器中的压力或执行偏航制动器中杂质过滤功能。

备注：以上元件括号前数字为图中的序号，括号中数字为液压原理图中的件号。

4.5.4液压原理见图4.7

-18-

V=2.81

-12Sbar

｛二KObar

i：160bar

s

图4.7液压原理图

4.6润滑系统

4.6.1功能简介

自动润滑系统通过油脂润滑泵定时、定量地将润滑脂连续的输送到偏航轴承内部及

偏航齿轮齿面，起到连续自动润滑的效果，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）。

主要部件有润滑油泵组件（油箱8L、泵单元（定量泵，变量泵）、低油位报警器）、

管路接头、安全溢流阀（300bar）、一级分配高压油管、油脂分配器、分配器堵塞检测

装置、二级分配管路软管、轴承进油接头、齿面润滑油毡齿轮。

4.6.2润滑系统功能元件（见图4.8、图4.9、图4.10）

-19-

1.油箱2.安全阀

图4.8润滑系统功能元件

3.递进式分配器

图4.9润滑系统功能元件

-20-

4.油毡齿轮

图4.10润滑系统功能元件

4.6.3润滑系统原理及配置见图4.11。

।

1.递进式分配器2.安全阀3.润滑泵4.塑料胶管

图4.11润滑原理及配置图

4.7塔架

4.7.1塔架主要起着支撑机舱、发电机和叶轮的作用，并将载荷传递到基础上。

4.7.2塔架段数可参见各项目机组技术数据，在法兰处用螺栓连接。塔架下端与基础

环连接。塔架上端通过螺栓与偏航轴承连接。

-21-

4.7.3控制柜，逆变器，变压器和开关柜都安装在塔架底部。

4.7.4塔架内装有安全爬梯并一直通到塔架最上面的平台，进入机舱的梯子是单独的。

每段塔架上部都设一个休息平台。

4.7.5塔架和机舱内都装有照明灯。

4.7.6所有的动力和信号电缆在塔架内布放。电缆固定在电缆夹板上，不会影响机舱

的转动。发生扭缆时，风机能自动解缆。

4.8变流装置

本机组直驱永磁同步风力发电机通过变流装置和变压器接入电网，其中变流系统主

电路采用AC-DC-AC变流方式，将永磁同步风力发电机发出的电通过变压器送入电网。

变流装置按照我公司永磁同步风力发电机的特点专门设计，与六相永磁同步发电机具有

很好的适应性。本机组直驱永磁同步风力发电机变流装置是全功率变流装置，与各种电

网的兼容性好，具有更宽范围内的无功功率调节能力和对电网电压的支撑能力。同时，

变流装置先进的控制策略和特殊设计的制动单元使风机系统具有很好的低电压穿越能

力（LVRTCapability）,以适应电网故障状态，在一定时间内保持与电网的联接和不脱

网。通过独到的信号采集技术、接口技术等提高了变流装置系统的电磁兼容性，如直流

环节的均压接地措施，有效减少了干扰。

宁夏嘉泽红寺堡项目机组采用Freqcon变流装置，其特点为：

其变流器通过六相不可控整流，有效减少或抑制了电机侧的谐波转矩脉动，同时对

电机绕组几乎没有du/dt的影响。另外，变流装置主回路采用多重化并联技术，提高了

系统容量（小容量功率器件可用在大容量系统中）、减少了输出电流谐波。中间斩波升

压是三重斩波升压，起到了稳压和升压作用，适应了风机的最大风能捕获策略，即把变

动的发电机输出电压，与整流回路一起最终稳定在DC-Link电压设定值附近,使DC-Link

电压稳定在逆变环节所需的直流电压上。DC/AC变换部分采用两重逆变策略，通过采用

先进的PWM脉宽调制技术，有效减少了输出谐波（THD%V5%）、提高了系统容量。通

过控制上的优化，使电压闪变指标在国际技术标准允许范围之内。

5运行系统的说明

5.1运行状态

本机组是全天候自动运行的设备，整个运行过程都处于严密的监控之中。它能根据

-22-

外部条件的变化自动做出反应，控制系统从外部获取所有的信息（风速，风向等），并

从传感器获取有关的风机数据（功率，速度等），根据这些信息，系统调整风机的运行，

保证风机一直在优化的、安全的环境里运行。在运行系统中有不同的逻辑状态，状态的

选择取决于外部条件、风机运行的工况和系统自身的状况。

这些状态有：

a）初始化；

b）待机；

c）启动；

d）增速；

e）并网；

f）停机、紧急停机。

风机的当前状态可从风电场服务器或远程监控系统上查看。对每种状态发生的条件

和次数都有记录和说明。

5.1.1初始化状态只在PLC掉电后发生，PLC系统重新启动，运行系统从初始化开始

进行系统检查，如有故障，进入“停机”状态，如无故障，进入“待机”状态。

5.1.2待机是无故障时风力发电机组慢速运转无功率输出的状态。叶片在顺桨位置，

叶轮自由空转。

5.1.3启动是从待机到风机运行的状态。满足启动的条件是达到启动风速，风机无故

障，叶轮处于可运转状态。操作启动按钮后，叶片被调整到预设的角度（55°）,如此时

风轮的转速达到lr/min并持续一段时间，变桨系统将使叶片的桨距角变桨到一设定角

度，此角度根据不同风区而定，叶轮转速将会增加，进入增速状态。

5.1.4增速状态是风机从启动到进入并网发电的过渡过程，叶轮的转速不断增加。达

到某一转速后（10.2r/min）,风机并网，进入发电运行。

5.1.5并网是指风机在发电状态运行。通过调整发电机输出、叶片桨距角和变桨系统,

控制系统使风机保持在较优的运行状态。以下情况发生时，发电运行状态发生改变，进

入其它状态：

a）风速过高或过低今待机或停机；

b）发生故障-＞停机或紧急停机；

c）运行人员手动停机个停机。

5.1.6停机分为正常停机、快速停机和紧急停机，风机根据不同的情况选择不同的停

-23-

机方式，停机时叶片被调整到顺桨的位置，叶轮降速，叶轮转速降到4.5r/min时，变

流器脱网，风机进入“停机”状态。

5.1.7一旦发生故障，停机使风机进入安全运行状态，通过安全系统，叶轮的转速能

很快地降低。当停机过程结束后，风机进入“停机”状态，只有将故障消除后，才能退

出该状态。

5.2安全保护系统

风机的安全保护系统分三层结构：计算机系统，独立于计算机的安全链，器件本身的保

护措施。在机组发生超常振动、过速、电网异常、出现极限风速等故障时保护机组。对

于电流、功率保护，采用两套相互独立的保护机构，诸如电网电压过高，风速过大等不

正常状态出现后，电控系统会在系统恢复正常后自动复位，机组重新启动。

具体运行过程为：

a）当风速持续lOmin（可设置）超过3m/s,风机将自动启动。叶轮转速大于10.2r/

min时并入电网；

b）随着风速的增加，发电机的出力随之增加，当风速大于llm/s时，达到额定出力，

超出

额定风速机组进行恒功率控制；

c）当风速高于22m/s持续lOmin,将实现顺桨正常停机（变桨系统控制叶片进行顺桨,

转速低于切入转速时，风力发电机组脱网）；

d）当风速高于28m/s并持续10s时，实现顺桨正常停机；

e）当风速高于33m/s并持续Is时，实现顺桨正常停机；

f）当遇到一般故障时，实现顺桨正常停机。

当遇到特定故障时，实现紧急停机（叶片以7。/s的速度顺桨）。

5.3风机运行的控制

5.3.1概述

风力发电机组的运行控制系统能够优化输出功率，并能限制设备的机械应力达到比较小

的值。由于风力发电机组可以变速运行，因此就能保证设备在大多数时间里保持较好的

效率值。风力发电机组的运行控制系统是依据功率曲线执行的，并保证风力发电机组在

对应风速段内有较佳的输出功率。同时，该系统根据风速采取了不同的控制方式，如下:

a）部分负荷；

-24-

b）满负荷。

5.3.2部分负荷

风速低于额定风速时，风力发电机组的输出功率低于额定功率。风力发电机的控制主要

为功率调节控制。通过增减输出功率保证叶轮转速在规定的速度曲线数据范围内。

5.3.3满负荷

风速高于额定风速时，输出功率会超过额定功率。为防止该现象的发生，要限制叶轮吸

收风能的能力。为保持发电机输出额定功率，调整叶片桨距角使输出功率保持在额定功

率点上。调整范围是额定功率的±10虬

5.4停机的几种原因

下面给出了几种风机停机的原因和控制系统所作的相应的操作，遇到如下情况时，风机

执行正常停机：

5.4.1风速过高，伴随强阵风：

lOmin后系统判断是否重启；

5.4.2零部件过热：

温度降低后自动重启；

5.4.3环境温度低于-30℃：

温度回升后自动重启；

5.4.4液压系统故障：

不自动重启；

5.4.5理论和实际的功率曲线偏差太大：

不自动重启；

5.4.6逆变系统故障：

不自动重启；

5.4.7扭缆：

解缆后，自动重启；

5.4.8偏航系统故障：

根据不同的故障，系统判断是否重启；

5.4.9速度检测故障（无紧急停机速度）：

自动重启。

-25-

6维护

6.1总体检查

6.1.1检查全部零部件的裂纹、损伤、防腐和渗漏，如有裂纹、损伤等破损情况应停

机并通知金风客服中心，如有防腐破损应进行修补，对渗漏应找到原因，进行修理并通

知金风客服中心。

6.1.2检查风机的运行噪音，如果发现与风机正常运行有异常噪音，应通知金风客服

中心。

6.1.3检查灭火器和警告标志以及防坠落装置的功能是否完好。

6.2塔架

6.2.1变流器

6.2.1.1检查电缆绝缘是否有老化现象。

6.2.1.2检查保护隔板，电缆接头，电缆连接和接地线。

6.2.1.3检测通风，检查温度传感器是否能控制风扇工作（通过软件更改温度参数控

制风扇动作）。

6.2.2控制系统

6.2.2.1检查电缆，是否有老化现象。

6.2.2.2检查柜体内是否有杂物，并清洁柜体。

6.2.2.3紧固柜体内螺栓。

6.2.2.4清洁通风滤网并检测通风，检查温度传感器是否能控制风扇工作（通过软件

更改温度参数控制风扇动作）。

6.2.3低压开关柜

6.2.3.1检查柜体内螺栓是否松动，检查电缆连接情况，检查保护隔板，清洁柜体。

6.2.3.2检查熔断指示器，正常显示为绿色。

6.2.4电抗器

6.2.4.1检查电抗器上的螺栓是否松动，如有松动，紧固。

6.2.4.2检查电缆是否老化。

6.2.4.3检查是否有杂物，清洁塔架下平台。

6.2.4.4检测通风，检查温度传感器是否能控制风扇工作（通过软件更改温度参数控

-26-

制风扇动作）。

6.2.5塔架和基础

6.2.5.1检查塔架和基础是否有裂纹、损伤、防腐破损。如有裂纹、损伤等破损情况

应停机并通知金风客服中心，如有防腐破损应进行修补，并通知金风客服中心。

6.2.5.2检查塔架和基础连接处有无防腐破损，有无进水。

6.2.5.3检查入口、百叶窗、门、门框和密封圈是否遭到损坏，检测锁的性能（开、

闭、锁）。

6.2.5.4检查基础内支架的紧固，有无电缆烧焦、基础内有无进水、昆虫并清洁。

6.2.5.5检查塔架内梯子、平台是否损坏，防腐是否破损并清洁。

6.2.5.6检查灯及各连接处的接头。

6.2.6塔架法兰连接

在维护过程中，通常按一定比例抽检螺栓，具体比例见螺栓紧固力矩表，紧固力矩

值时，先作好标记，转角超过20°时，紧固所有螺栓，转角超过50。时，必须更换螺

栓和螺母，更换螺栓时应涂M0S2。

6.2.6.1紧固塔架底法兰与基础环法兰连接螺栓。

6.2.6.2紧固塔架各段法兰之间连接螺栓。

6.2.6.3紧固偏航轴承与塔架法兰连接螺栓。

6.2.7塔架平台

6.2.7.1下平台

6.2.7.1.1检查平台的螺栓是否松动，平台是否有损坏，并清洁平台。

6.2.7.1.2检查爬塔设备、安全绳、防坠落装置、灭火器、警告标志。

6.2.7.1.3测试攀登用具的功能，安全绳的张紧度，安全锁扣是否完好。

6.2.7.2塔架平台和底座内平台。

6.2.7.2.1检查平台的螺栓是否松动，平台是否有损坏，并清洁平台。

6.2.7.2.2检查电缆夹板处的电缆老化、松动情况，检查机舱接地连接是否完好，检

查扭缆开关。

6.2.8爬梯

6.2.8.1检查梯子是否损坏、漆面是否脱落，并清洁梯子。

6.2.8.2检查梯子的焊缝是否有裂缝，检查安全绳和安全锁扣是否符合要求。

6.2.8.3检查并紧固梯子连接螺栓。

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6.2.8.4检测防坠制动器的功能，在爬升不超过2m的高度通过坠落来进行测试。

6.2.9塔架灯和插座

6.2.9.1检查塔架灯支架螺栓是否松动，是否有损坏，并作清洁。

6.2.9.2检查所有平台的照明灯和插座的功能。

6.2.9.3检查灯线外观，是否有破损。

6.2.10塔架筒体

检查塔架筒体表面是否有裂纹、变形，检查防腐和焊缝并作清洁。

6.2.11塔架内电缆

6.2.11.1检查电缆固定是否有松动，是否有损坏，并作清洁。

6.2.11.2测量电缆的绝缘性能和电阻。

6.2.11.3测试扭缆开关的性能。

6.2.11.4扭缆不能超过3圈，如果发生扭缆开关动作，则需要解缆后检查扭缆设定。

6.3偏航系统

只有在lOmin平均风速低于15m/s时才能够对偏航系统进行维护。

6.3.1偏航制动器

6.3.1.1检查液压接头是否有漏油现象，如有需进行清洁和处理。

6.3.1.2按照螺栓紧固力矩表紧固偏航制动器与底座的连接螺栓。

6.3.1.3检查偏航制动器的闸间隙，未建压前闸间隙应在2mm〜3mm之间，并保证上、

下闸间隙一致。偏航制动器在使用后，需定期检查偏航制动器的摩擦片厚度，当摩擦

片厚度为2mm左右时，需要更换新的摩擦片。

6.3.1.4摩擦片更换方法

6.3.1.4.1正常停机后，主控柜上的开关扳到“repair”状态。

6.3.1.4.2将偏航电机刹车，液压系统释放压力（逆时针旋转手阀12.6）。

6.3.1.4.3拆去连接油管，拆去偏航制动器8个M27X260T0.9螺栓，取下偏航制动器

上、下闸体。6.3.1.4.4换上新的摩擦片，用橡胶锤均匀敲击偏航制动器上下闸摩擦

片表面，使制动器内的活塞缸处于最低位置。

注意：用力不要过猛，按原位置装回，上闸体的0型圈必须安装上。

6.3.1.4.5在底座与偏航制动器上下闸体间加相应厚度的刹车调整垫片，保证偏航制

动器上下闸体与偏航刹车盘间隙为2mm〜3mm。

6.3.1.4.6安装8个M27X260T0.9螺栓，螺栓力矩要求为1200N.m,螺栓紧固顺序

-28-

为对称紧固,分3次紧固，Tl=600N.m,T2=900N.m,T3=1200N.mo

6.3.1.4.7最后连接好油管。

6.3.1.4.8螺栓紧固完后,如MD-硬膜防锈油被破坏，再均匀涂抹MD-硬膜防锈油。

(见图6.1、图6.2)

使用工具：套筒(1in)41mm1个

力矩扳手2000N.m1把

电动冲击扳手980N.m1把

力矩倍增器10.6：11个

塞尺200mm1套

6.3.1.4.9将制动器周围油液清理干净。

1.制动器连接螺栓2.制动器3.油管1.0形密封圈2.摩擦片

图6.1偏航制动器图6.2偏航制动器

6.3.2偏航刹车盘

6.3.2.1偏航刹车盘是一个固定在偏航轴承上的圆环板，风机在运行过程中，有可能

使油脂滴落到刹车盘上。油脂的存在会降低摩擦系数使刹车片失去功效，同时由于刹车

盘上有油脂的存在，在偏航过程当中会形成刹车片破坏油脂粘力造成的风机振动和噪

音，对风机有很大的影响，应及时用丙酮将其擦拭干净。

6.3.2.2检查偏航刹车盘盘面是否有划痕、磨损和腐蚀现象，运行时是否有异常噪音

并及时排除。

6.3.3液压系统

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6.3.3.1油位检查

通过油位观察窗检查油位，油位应在观察窗的1/2处（见图6.3）,如果液压油位

太低，必须要补加。

1.油位观察窗

图6.3液压站

6.3.3.2过滤器检查

液压油过滤器上安装了一个污染指示器，如果指示出污染（红色），则必须更换过

滤器。

6.3.3.3接头渗漏检查

检查所有的油管和接头是否有渗漏，如果发现有渗漏，必须要找到原因并排除。清

除渗漏出的油渍。

6.3.3.4油管渗漏和脆化检查

液压系统中使用的胶管必须要检查是否有脆化和破裂。如果发现有脆化和破裂，则

必须更换有问题的油管。

6.3.3.5启动和停机时的压力检查

液压系统启动和停机时的压力必须要检查。其压力值通过压力表观察。启动压力约：

150bar,

停止压力：160baro

6.3.3.6偏航余压检查

将测压表连接到偏航制动器通气帽的位置，在机组偏航时检查偏航余压（或通过电

磁阀12.2手动功能，使电磁阀手动换位后，再测量偏航余压）。偏航余压范围为21bar〜

24bar。