1500KW風機對比介紹

明陽、南車風力發(fā)電機組風力發(fā)電機組集電氣、機械于一體，是一種能把風能轉(zhuǎn)化為電能的清潔能源設備。華能洱源馬鞍山風電場采用的風力發(fā)電機組有兩種：明陽1.5MW高原型風機和南車1.5MW高原型風機。這兩種風機在結(jié)構(gòu)和性能上有著很多的差異，下面是我對這兩種風機進行的簡單分析。1. 葉片葉片是風機采集風能的核心部件，明陽和南車風機的葉片都采用復合材料制作而成，以樹脂為基體、玻璃纖維為增強材料。具有拉伸強度高；易成型性好，耐腐蝕性強，維護少、易修補，比重小等優(yōu)點。明陽風機的葉片長度為40.3m，南車風機的葉片長度為37.25m。2. 輪轂及變漿系統(tǒng)2.1 輪轂簡介輪轂是葉輪的樞紐，葉片裝在輪轂上，也是葉片根部與主軸的連接件。所有從葉片傳來的力，都是通過輪轂傳遞到傳動系統(tǒng)，再傳遞給發(fā)電機，同時輪轂也是控制葉片槳距的所在。變槳系統(tǒng)安裝在風力發(fā)電設備的輪轂內(nèi)，當風速發(fā)生變化時，通過變槳驅(qū)動電機經(jīng)變漿齒輪箱（三級行星）減速后帶動變槳軸承轉(zhuǎn)動從而改變?nèi)~片對風向地迎角，使葉片保持最佳的迎風狀態(tài)，由此控制葉片的升力，以達到控制作用在葉片上的扭矩和功率的目的。2.2 明陽、南車風機輪轂比對南 車明 陽變漿系統(tǒng)變漿驅(qū)動裝置電機、齒輪箱、變漿軸承變漿電機400V交流電機 P=3kW 180V直流電機變槳齒輪箱變漿電池箱位于機艙內(nèi)，發(fā)電機后。360 V (30x12V)位于輪轂內(nèi)三個軸悾箱內(nèi)變漿軸承 采用雙排深溝球軸承，安裝在輪轂上，通過外圈螺栓把緊。其內(nèi)齒圈與變槳驅(qū)動裝置嚙合運動，并與葉片聯(lián)接。 深溝球軸承主要承受純徑向載荷，也可承受軸向載荷。承受純徑向載荷時，接觸角為零。變漿軸承潤滑自動注油裝置人工刷油變漿控制 變槳中央控制箱執(zhí)行輪轂內(nèi)的軸控箱位于機艙內(nèi)的機艙控制柜之間的連接工作。變槳中央控制箱與機艙控制柜的連接通過環(huán)實現(xiàn)。通過滑環(huán)機艙控制柜向變槳中央控制柜提供電能和控信號?？刂葡到y(tǒng)將葉片以精細的變槳角度向順槳方向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)風機的功率控制。如果一個驅(qū)動器發(fā)生故障，另兩個驅(qū)動器可以安全地使風機停機。三個驅(qū)動器獨立控制。通過三個獨立的編碼器來記錄變漿的角度 每個葉片對應兩個限位開關(guān)：91度限位開關(guān)和95度限位開關(guān)。當葉片變槳趨于最大角度的時候，會觸發(fā)限位開關(guān)，以保護變槳系統(tǒng)，保證系統(tǒng)正常運行。正常停機時候槳葉角度為89度。每個葉片對應1個變槳限位撞塊（89度），當葉片變槳趨于最大角度的時候，變槳限位撞塊會運行到緩沖塊上起到變槳緩沖作用，以保護變槳系統(tǒng)，保證系統(tǒng)正常運行。正常停機是槳葉角度為86度。南車風機的變漿電機是交流電機，靠輪轂內(nèi)的變漿變頻器（交直流性變頻器）供電，停電時通過電池箱供電，再經(jīng)過變漿變頻器逆變后給三個偏航電機供電，控制風機槳葉角度改變；明陽風機的變漿電機是直流電機，靠軸控箱內(nèi)的電池組供電，機組正常運行時電池組處于浮充電狀態(tài)。3. 主軸及齒輪箱3.1 主軸簡介主軸連接著輪轂與齒輪箱，是傳動風輪扭矩的核心部件。用來支持旋轉(zhuǎn)零件，既承受轉(zhuǎn)矩又承受彎矩。齒輪箱通過聯(lián)軸器與發(fā)電機相連，可以將風輪所轉(zhuǎn)化的動能傳遞給發(fā)電機并使其得到所需要的轉(zhuǎn)速。3.2 齒輪箱簡介明陽1.5MW高原型風機和南車1.5MW高原型風機的齒輪箱均由南高齒生產(chǎn)，為了提高齒輪箱速比、降低齒輪箱體積，兩家風機的齒輪箱均采用兩級行星一級平行軸的布置。齒輪箱內(nèi)部設有一些相關(guān)各傳感器輸出接口（油溫檢測、潤滑壓力檢測、濾清器阻塞檢測等），這些溫度、壓力傳感器的檢測結(jié)果來反應了齒輪箱的運行情況，主控系統(tǒng)根據(jù)這些信號來控制齒輪箱的一些輔助元件工作（冷卻系統(tǒng)、加熱器等），從而使齒輪箱更好的工作。3.3 明陽、南車風機齒輪箱冷卻潤滑方式比對齒輪箱工作時，通過齒輪油給其齒輪潤滑和冷卻，兩家風機齒輪箱的潤滑方式均為強制潤滑+飛濺潤滑。強制潤滑：是通過齒輪油泵將齒輪油從齒輪箱內(nèi)抽出直接撒在齒輪上；飛濺潤滑：大齒輪底部浸泡在齒輪油中，齒輪箱工作時，齒輪旋轉(zhuǎn)帶動起齒輪油，通過齒輪的粘合來實現(xiàn)對所有齒輪的潤滑。工作時，齒輪油的溫度會升高，齒輪油中的雜質(zhì)會增多。通過油泵將油從齒輪箱內(nèi)抽出，經(jīng)過冷卻系統(tǒng)冷卻、濾芯過濾后可以降低其溫度、減少其中的雜質(zhì)含量，從而更好的實現(xiàn)其潤滑和冷卻功能。明陽風機的齒輪油冷卻系統(tǒng)是水冷+風冷（風扇給冷卻水降溫）；南車風機的齒輪油冷卻系統(tǒng)是風冷（風扇給齒輪油降溫）。3.4 明陽、南車風機主軸、齒輪箱比對南 車明 陽主軸 空心軸，中間放動力電纜和控制電纜。給輪轂中的電機和控制柜提供電源和控制信號用以實現(xiàn)對變漿系統(tǒng)的控制。 通過螺栓與輪轂相連，通過脹套與齒輪箱一級行星架相連，從而傳遞扭矩。內(nèi)置于齒輪箱箱體外置齒輪箱規(guī)格二級行星軸一級平行軸額定功率1700kw1663kw傳動比90100.74潤滑強制潤滑+飛濺潤滑減震一圈減噪減震裝置兩個彈性支承齒輪油冷卻風冷水冷4. 聯(lián)軸器及制動器4.1 聯(lián)軸器及制動器簡介聯(lián)軸器可以補償齒輪箱輸出軸和發(fā)電機轉(zhuǎn)子的平行性偏差和角度誤差。為了減少傳動的振動，聯(lián)軸器需要有振動和阻尼。制動器是一個液壓動作的盤式制動器，用于機械剎車制動。制動器將作用于制動鉗上的夾緊力轉(zhuǎn)換成制動力矩施加在制動盤上，使制動盤停止轉(zhuǎn)動或在停機狀態(tài)下防止松動。制動均由液壓控制，通過兩組二位一通的電磁閥來實現(xiàn)剎車與松剎，可手動也可自動控制。4.2 明陽、南車風機高速軸制動器比對南車風機的制動器具有襯墊磨損自動調(diào)節(jié)功能，又稱AWA。AWA是指制動襯墊發(fā)生磨損時，制動器會自行調(diào)節(jié)。因此在制動襯墊整個使用壽命內(nèi)，制動器總能保證相同的氣隙（制動盤和制動襯墊的間距）和相同的夾緊力。明陽風機的制動器則不具備這種功能，通過傳感器（接近開關(guān)）測得剎車片間隙過大時（1mm），需要手動調(diào)整剎車片間隙。剎車片襯墊的厚度需要用標尺檢查，如果其磨損量超出5mm(閘瓦剩余厚度小于27mm)，則必須更換。5. 發(fā)電機及變頻器5.1 明陽、南車風機發(fā)電機及變頻器比對明陽和南車風機的發(fā)電機均為雙饋異步發(fā)電機，雙饋異步發(fā)電機可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁交流電的頻率和相序，使轉(zhuǎn)子物理轉(zhuǎn)速加上或減去電磁轉(zhuǎn)速以等于同步轉(zhuǎn)速。這樣通過電磁的方式使異步發(fā)電機運行于類似于同步發(fā)電機的狀態(tài)，從而實現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)速不恒定。發(fā)電機的轉(zhuǎn)子側(cè)采用Y形接線，定子側(cè)采用形接線。為了保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速最優(yōu) ( 即比發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速稍高)，轉(zhuǎn)子葉片的角度通過一個變槳傳動單元進行調(diào)整。但是，角度的調(diào)整是一個非常緩慢的過程。為了補償轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的快速變化，變頻器快速增加或降低轉(zhuǎn)子磁場的旋轉(zhuǎn)速度，保證了發(fā)電機獲得最優(yōu)的滑差。變頻器由于只是補償轉(zhuǎn)速與同步速的偏差，且它接在雙饋電機的轉(zhuǎn)子側(cè)，所能調(diào)節(jié)的功率有限。南車風機的變頻器位于機艙的上方，與機艙柜是一體，變頻器的各個元件集成與一體，壞了需整體更換；明陽風機的變頻器有IDS和瑞能兩種，裝在塔基，與塔基柜獨立，變頻器的各個元件未集成于一體，壞了不必整體更換。發(fā)電機、變頻器內(nèi)均裝有一些PT100，測量各個部位（發(fā)電機軸承、定子、轉(zhuǎn)子、繞組、變頻器等）的溫度，根據(jù)這些信號來控制冷卻系統(tǒng)和加熱器的工作，發(fā)電機尾部還裝有編碼器，測量發(fā)電機實時的轉(zhuǎn)速。南 車明 陽冷卻方式發(fā)電機共用一套水冷系統(tǒng)風冷：發(fā)電機內(nèi)置風扇、發(fā)電機外置風扇變頻器瑞能IDS風冷水冷5.2 變頻器與低電壓穿越變頻器是風機具有低電壓穿越功能的核心部件，當電網(wǎng)電壓跌落時（625ms），會造成DFIG的定子電流增加。由于轉(zhuǎn)子和定子之間的耦合，快速增加的定子電流會導致轉(zhuǎn)子電流急劇上升，造成發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè)變流器過流。通過變頻器的旁路有源Crowbar（小電阻）可以降低轉(zhuǎn)子電流，同時消耗功率，消除轉(zhuǎn)子側(cè)過流與直流側(cè)過壓。得使風電場并網(wǎng)點電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復到額定電壓的90%，保證風機不脫網(wǎng)連續(xù)運行。6. 偏航系統(tǒng)6.1 偏航系統(tǒng)簡介偏航系統(tǒng)的主要作用有兩個：其一是與風機的控制系統(tǒng)相配合，根據(jù)風速儀和風標儀的傳感檢測，調(diào)節(jié)整個機艙的對風向位置，使風輪自動對準風向，以提高風機的發(fā)電效率；其二是提供必要的緊鎖力矩，以保證風力發(fā)電機組的安全運行。偏航系統(tǒng)的偏航軸承是實現(xiàn)偏航的核心部件，主要受軸向力，風機振動時，其也受徑向力。6.2 明陽、南車風機偏航系統(tǒng)比對明陽的風機偏航軸承為滾動軸承（深溝球軸承），其內(nèi)圈連接著機艙，外圈連接著塔筒，且內(nèi)圈上做有偏航齒輪（內(nèi)齒粘合）。四個690V、2.2kw的交流電機經(jīng)過四組偏航齒輪箱（三級行星）的減速后帶動軸承內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動，從而帶動機艙轉(zhuǎn)動。風機偏航（自動、手動）時滾動摩擦，阻尼較小。因此采用了液壓剎車夾鉗（10組）+偏航電機電磁抱閘的方式來剎車保持機艙的禁止。自動偏航時，由于風機可能仍然處于運行，所以液壓系統(tǒng)有45bar的壓力，使得剎車夾鉗不能完全松開，機艙轉(zhuǎn)動有一定阻尼，防止偏航時機艙振動過大。自動偏航通過一個二位一通的電磁閥+一個設定值為45bar的溢流閥來控制。手動偏航時，風機處于停機狀態(tài)，液壓系統(tǒng)壓力為0，剎車夾鉗完全松開。手動偏航通過一個二位一通的電磁閥來控制。偏航剎車與主軸剎車用用一套液壓系系統(tǒng)，即可手動控制也可自動控制。南車風機的偏航軸承為滑動軸承，其內(nèi)圈連接著塔筒，外圈連接著機艙，且外圈上做有偏航齒輪（外齒粘合）。四個690V、2.2kw的交流電機經(jīng)過四組偏航齒輪箱（三級行星）的減速后帶動軸承外齒圈轉(zhuǎn)動，從而帶動機艙轉(zhuǎn)動。由于在外圈表面裝有滑墊（6組）并且偏航時滑動摩擦，阻尼較大。所以僅采用了偏航電機電磁抱閘的方式來制動。兩家風機的偏航大齒輪上均裝有偏航編碼器，用于測量紐纜的角度和方向，并于主控連接，當紐纜角度過大時，會觸發(fā)紐纜限位開關(guān)動作，自動解纜（明陽的風機紐纜觸發(fā)信號接入了安全鏈，紐纜觸發(fā)后安全鏈斷開，風機緊急停機，無法實現(xiàn)自動解纜功能）。南 車明 陽偏航驅(qū)動裝置偏航電機4個 2.2kw 690V交流電機偏航齒輪箱三級行星式減速偏航小齒輪偏航軸承滑動軸承滾動軸承偏航大齒輪潤滑自動注油裝置人工刷油偏航制動電磁抱閘機械剎車+電磁抱閘7 傳感器7.1 傳感器簡介傳感器是風機的眼睛，是我們查看風機運行狀態(tài)的依據(jù)。一臺風機上裝設了不同種類的傳感器，他們記錄著溫度、轉(zhuǎn)速、角度、壓力等的信息。7.2 明陽風機的傳感器7.2.1 輪轂的傳感器a）變漿軸承、輪轂、（三個）槳葉電機PT100b）變漿編碼器三個分別記錄三個葉片的角度，若三個葉片角度的同步偏差大于2度，風機故障停機。7.2.2 機艙的傳感器7.2.2.1 主軸a）前、后軸承PT100記錄前、后軸承的溫度b）低速軸轉(zhuǎn)速傳感器（滑環(huán)編碼器實現(xiàn)）記錄低速軸的轉(zhuǎn)速，若轉(zhuǎn)速大于而定轉(zhuǎn)速（17.4r/min）的10%，風機故障停機。7.2.2.2 齒輪箱a）前、后軸承、油溫PT100若10min平均油溫大于55，水泵冷卻風扇啟動。b）油位傳感器記錄著齒輪箱油位c）油濾芯信號壓力傳感器濾芯是否柱塞d）油壓傳感器記錄齒輪油冷卻系統(tǒng)油壓e）水冷系統(tǒng)壓力傳感器齒輪箱水冷系統(tǒng)水壓d）剎車片磨損接近開關(guān)裝配時保持11mm間隙，若剎車片磨損，則報警，剎車片磨損厚度大于5mm，則需更換剎車片7.2.2.3 發(fā)電機a）前、后軸承、定子、繞組PT100b）高速軸傳感器（發(fā)電機編碼器實現(xiàn)）檢測高速軸轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速為1740rpm，若檢測轉(zhuǎn)速大于1965rpm，故障停機7.2.2.4 機艙a）機艙柜、機艙、戶外PT100b）振動傳感器c）偏航編碼器反應紐纜角度和方向d）風速儀、風向標記錄實時的風速、風向；風機10min平均風速大于3.5m/s，風向角度小于10度（與機艙角度偏差），風機啟動，若風小角度過大，風機會自動偏航對風后起機；風機10min平均風速大于25m/s、5min平均風速大于30m/s、1s瞬時風速大于35m/s，風機停機；風機10min平均風速小于2.9m/s，風機進入待機模式。e）液壓站壓力、油位傳感器7.3 塔基的傳感器塔基、塔基柜PT100明陽風機傳感器運行參數(shù)定值表格序號子系統(tǒng)名稱報警數(shù)值停機數(shù)值極限數(shù)值上限下限上限下限上限下限1戶外PT10035-2540-3040-302塔基PT10040-2540-3050-303塔基柜PT1005010555-4輪轂PT10050-2555-3060-305機艙PT10040-1545-2550-256機艙柜PT1005010555-7機艙變壓器PT100120-10130-20-8主軸前軸承PT10055-1465-20-9主軸后軸承PT10055-1465-20-10齒輪箱油溫PT1007010805-11齒輪箱驅(qū)動端軸承PT10080-1590-20-12齒輪箱非驅(qū)動端軸承PT10080-1590-20-13發(fā)電機繞組PT100130