風力發(fā)電機的基本結構

1、各種風力發(fā)電機各種風力發(fā)電機垂直風力發(fā)電機水平軸風力發(fā)電機自動變形雙組風葉多層組裝式風力發(fā)電機概述概述 當今面對能源和環(huán)境領域的各種不同程度的壓力，社會各個層次不同職業(yè)的每一個人需要做的是提高資源的利用率，同時也降低對自然環(huán)境的破壞力度，以創(chuàng)造一個和諧的自然環(huán)境，而節(jié)能也就成為當今社會的一個永恒的話題。我們不僅僅要在已有的、可以大規(guī)模利用的資源方面做文章，更多的是發(fā)現(xiàn)、發(fā)展新能源，如太陽能、風能、地熱能、潮汐能，提高其利用的程度。風力發(fā)電也是新能的一個主打，在今后的十年里，中國計劃國內的風電容量將達到30000MW。Repower MM系列風機系列風機MM系列風機產品結構系列風機產品結構1 基

2、礎2 踏筒3 機艙4 風輪5 箱變一、風力發(fā)電機的基礎一、風力發(fā)電機的基礎 1風力發(fā)電機基礎的作用 11用于安裝支撐風力發(fā)電機組 12平衡風力發(fā)電機組在各種工況下所產生的載荷（各方向的力、彎矩、扭矩、疲勞載荷和振動等）。 13保證風機高聳結構安全，運行穩(wěn)定。 2工程現(xiàn)場的地質勘察 作為風力發(fā)電機組的根基，制定基礎設計方案前，需要充分了解研究機位的地質土層情況，物理性能，所處區(qū)域地震帶設防烈度要求等，對現(xiàn)場工程地質條件作出正確評價。如土層分布情況，物理指標、力學參數(shù)等，水文地質情況，地下水位，對混凝土的腐蝕性等，各巖土層的地基承載力推薦值。 3基礎設計滿足以下兩個條件 31要求作用于地基上的載荷

3、不超過地基的容許應力，保證地基有足夠的安全儲備 32控制基礎的沉降，使其不超過地基容許變形值 4風電機組基礎的種類 風力發(fā)電機基礎均為鋼筋混凝土獨立基礎，根據(jù)風電場工程地質條件和地基承載力和風機載荷的不同分為：天然重力基礎和樁基礎（本風場選用樁基礎）。 天然重力基礎：當基礎下層土質具有較好的承受能力時，選用天然重力基礎。 樁基礎：根據(jù)地質勘探情況，當基礎下層土質承載能力較弱時，選用打樁基礎或灌注樁基礎。樁基礎示意圖 5風機受力情況 機組自身重量Q 風輪產生的正壓力P 風載荷 偏航轉向扭矩Mn 以上載荷均靠基礎予以平衡 當風機正常運行時機組受力情況如圖 6風機機組基礎的受力情況（上述荷載在基礎上

4、的作用情況） 機組和機組的自重 Q和G 傾覆力矩 M (由機組自重的偏心、風輪產生的正壓力P以及風載荷q的因素產生的合力矩) 扭矩 Mn (機組偏航轉向時產生的) 剪切力F (由風輪正壓力P和風載荷q 產生) 風力發(fā)電機機組對基礎的所產生的載荷主要應考慮機組自重Q和傾覆力矩Mn 7REpower對風機基礎的具體要求 混凝土和鋼筋用量（如圖） 8預埋管 布置保護電纜，但同時對基礎結構不利，施工時布置均勻相互間留有間距，盡量減少對基礎結構的影響。預埋管 9基礎接地環(huán)（未附圖） 接地規(guī)格材料，熱鍍鋅扁鋼，寬*厚：30*3.5?；A澆筑基礎澆筑 1風機制造商對風機基礎檢查項目及依據(jù) 11基樁鋼筋連接情

5、況，底層、頂層鋼筋綁扎情況，基礎環(huán)錨固穿孔鋼筋綁扎情況。 12基礎環(huán)放置情況（滿足塔筒門朝向要求），澆筑前、后基礎環(huán)上法蘭水平度圓度測量值。 13預埋管放置尺寸及彎曲半徑、接地系統(tǒng)布置等。 14混凝土澆筑情況。 15混凝土基礎與基礎環(huán)防腐密封情況。 16其余按國家現(xiàn)行建筑施工和監(jiān)理質量驗收標準和規(guī)范進行，并請?zhí)峁┦┕?、監(jiān)理全過程的質量檢查記錄、驗收記錄和施工監(jiān)理報告。 2鋼筋綁扎前的準備 21樁檢合格 a.單樁承載力豎向抗壓、抗拔靜載試驗和水平承載力試驗合格 b.樁位偏差合格（1/3D） c.樁頭清理（油污，砼碎塊） 22鋼筋檢驗 a出廠合格證 b復檢合格證明 c.鋼筋機械連接抗 拉試驗合格證

6、明 d表面清理 23基礎環(huán)的檢驗和固定 a基礎環(huán)合格證明，外觀檢查 b基本尺寸的現(xiàn)場檢驗（L法蘭） c基礎環(huán)的吊運固定（起重機械120t吊車,d4000） d基礎環(huán)固定與塔筒門間的關系（盛行風向） 24鋼筋綁扎的注意要點 a不得焊接，優(yōu)先機械連接（25%） b機械連接牢固可靠，尤其環(huán)形筋 （套筒滿足國標要求） c搭接長度滿足圖紙要求，需要重點檢查 d重點檢查基礎環(huán)加強筋12號筋，穿孔筋21號筋3.混凝土的澆筑3.1 混凝土的澆筑 1.隱蔽工程的驗收 a.鋼筋綁扎驗收 b.預埋管的保護 c.基礎環(huán)的再次調整及保護（止水條） d.接地系統(tǒng)的檢查 e.模板檢查 d.雜物清理 32澆筑前的準備 a 原

7、材料檢驗合格 b機械設備和工具(罐車、泵車、發(fā)電機、振搗棒、照明、覆蓋物等） c各崗位技術交底 d應急預案（天氣情況、設備工具等） 33澆筑中的注意事項 a澆筑時間（12-14h,40min) b基礎環(huán)水平度的測量（專人測量） c基礎環(huán)周圍振搗到位，減少磕碰 d坍落度測量和試塊制做 e澆筑完成后，砼頂面壓光，便于防腐施工 f基礎環(huán)排水孔暢通，清理法蘭表面 g文明施工 34養(yǎng)護及回填 a及時覆蓋養(yǎng)護（淡水） b混凝土溫度控制（25） c拆模后的檢查（表面缺陷的處理） d接地扁鐵施工 e混凝土表面防腐，滿足施工條件 d回填夯實（18kN/m3） f基礎環(huán)水平度及圓度測量二、風力發(fā)電機的塔架（塔筒）

8、二、風力發(fā)電機的塔架（塔筒） 1風力發(fā)電機塔架的作用 11作為風力發(fā)電機支撐承載部件，有足夠的強度剛度承受各工況下的載荷。 12電力輸送載體和設備及人員的保護體。 13使風機更加美觀。 2REpower 風機塔架簡介 風機塔架設計為錐形、圓筒式鋼塔筒，依據(jù)輪轂高度和特殊的塔架設計由三段組成，如圖。每個塔筒均具有一個允許經許可人員進入到塔筒底部的可上鎖的門，內部有一個符合歐洲安全標準的爬梯可到達機艙且裝有防跌落保護系統(tǒng)。底部塔筒設計有通風裝置以保證塔架內部空氣流通。塔架的每一段都設置有平臺和照明燈以供休息或在緊急情況時提供保護。一旦掉電，用于應急照明系統(tǒng)的蓄電池可以確保安全撤離風機。同時在各平臺

9、安全的位置還裝設有安全電壓的照明插座和使用電動工具的電源插座。 3載荷工況 風機塔架承受載荷不得超過限制狀態(tài)，各類工況根據(jù)當?shù)貧庀筚Y料和安裝場地類型確定。各等級風機基本參數(shù)規(guī)定如下表 4風機設計載荷工況分類 41慣性力和重力載荷 作用于風電機組的靜態(tài)和動態(tài)載荷，由振動、旋轉、地球引力及地震的作用產生 42空氣動力載荷 由氣流與風機的固定或運動旋轉相互作用引起 43運行載荷 由風機操作和控制產生。 44其他載荷 如波動載荷、尾流載荷、沖擊載荷等 5REpower風機塔架材料 塔架常用材料為低合金高強度結構鋼Q345D、Q345E，該材料具有韌性高，低溫性能好，焊接性能好等特點。（本風機塔筒采用Q

10、345D鋼結構） 6REpower風機塔架的防腐 由于風力發(fā)電機通常安裝于荒野、高山、海邊，承受日曬雨淋、強紫外線、沙塵和鹽霧。表面防腐至關重要。防腐涂層設計壽命大于15年，漆膜堅硬耐磨附著性好，耐候性、耐水性好。 7風機塔架制造允許偏差 要求允許偏差主要包括法蘭平面度，圓度，塔筒法蘭與軸線垂直度等三、風力發(fā)電機機艙部分三、風力發(fā)電機機艙部分 風機根據(jù)不同的分類標準，存在以下分類： 水平軸水平軸與垂直軸 離網(wǎng)與并網(wǎng)并網(wǎng) 定速與變速變速 阻力與升力升力 葉片數(shù)量（三葉片三葉片） 上風向上風向與下風向 定槳距與變槳距變槳距 有齒輪箱有齒輪箱與直驅 自由式與主動式主動式 電動變槳電動變槳與液壓變槳

11、機艙由底盤和機艙罩組成。 機艙內通常布置有偏航系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、發(fā)電機、控制系統(tǒng)。機艙的組成機艙的組成機艙機艙偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng) 風機的偏航系統(tǒng)也稱為對風裝置，是上風向水平軸式風力機不可少的組成系統(tǒng)之一，而下風向風力機的風輪能自然地對準風向，因此一般不需要進行調向對風控制。風機偏航系統(tǒng)分類風機偏航系統(tǒng)分類 風機偏航系統(tǒng)分為主動偏航系統(tǒng)和被動偏航系統(tǒng)，而MM82風機采用的是主動偏航系統(tǒng)，它指的是采用電力或液壓拖動來完成對風動作的偏航方式。風機偏航系統(tǒng)的作用風機偏航系統(tǒng)的作用 與風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)相互配合，使風力發(fā)電機組的風輪始終處于迎風狀態(tài)，充分利用風能，提高風力發(fā)電機組的發(fā)電效率提供

12、必要的鎖緊力矩，以保障風力發(fā)電機組的安全運行風機偏航系統(tǒng)的組成風機偏航系統(tǒng)的組成 偏航系統(tǒng)由風向標傳感器、偏航軸承、偏航驅動電機、偏航制動器、扭纜保護裝置等幾個部分組成。風向標傳感器風向標傳感器 MM82風機有兩個待加熱的風速計安裝在氣象塔上。氣象塔被接地并具有圍繞風速計的雷電捕獲回路。 風機同樣具有一個帶加熱的風向標安裝在氣象塔上。它具有360的絕對度量范圍。風向標傳感器的作用風向標傳感器的作用 作為感應元件，對應每一個風向都有一個相應的脈沖輸出信號，通過偏航系統(tǒng)軟件確定其偏航方向和偏航角度，風向標將風向的變化用脈沖信號傳遞到偏航電機的控制回路的處理器里，經過偏航系統(tǒng)調節(jié)軟件比較后處理器給偏

13、航電機發(fā)出順時針或逆時針的偏航命令，為了減少偏航時的陀螺力矩，電機轉速將通過同軸連接的減速器減速后，將偏航力矩作用在回轉體大齒輪上，帶動風輪偏航對準風向，當對風完成后，風向標失去電信號，電機停止工作，偏航過程結束。偏航軸承偏航軸承 偏航軸承的軸承內、外圈分別與機組的機艙和塔體用螺栓連接。輪齒可采用內齒或外齒形式。外齒形式是輪齒位于偏航軸承的外圈上，內齒形式是齒輪位于偏航軸承的內圈上，齒合受力效果較好，結構緊湊。MM82型風機的偏航軸承采用的是外齒形式。偏航驅動電機偏航驅動電機 偏航驅動由4個交流電壓400V的電動機組成，偏航速率達到0.5s。偏航制動器及偏航液壓裝置偏航制動器及偏航液壓裝置 偏

14、航制動器主要由10個安裝于偏航軸承上的液壓制動卡鉗和1個制動盤組成。 a. 制動卡鉗由制動鉗體和制動襯塊組成。制動鉗體一般采用高強度螺栓連接，用經過計算的足夠的力矩固定于機艙的機架上。b. 制動盤位于塔架或塔架與機艙的適配器上，一般為環(huán)狀。偏航制動器作用偏航制動器作用 采用齒輪驅動的偏航系統(tǒng)時，為避免因振蕩的風向變化而引起偏航輪齒產生交變的載荷，應采用偏航制動器（或稱偏航阻尼器）來吸收微小的自由偏轉振蕩，防止偏航齒輪的交變應力引起齒輪過早損傷。 偏航液壓裝置作用偏航液壓裝置作用 主要是通過液壓站對制動卡鉗進行拖動，從而控制制動卡鉗的松開或鎖緊。解纜和扭纜保護裝置解纜和扭纜保護裝置 安裝解纜和扭

15、纜保護裝置的必要性： 解纜和扭纜保護是風力發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)所必須具有的主要功能。大多數(shù)風力發(fā)電機輸出功率的同軸電纜在風力機偏航時一同旋轉，為了防止偏航超出而引起的電纜旋轉，應在偏航系統(tǒng)中設置與方向有關的計數(shù)裝置或類似的程序對電纜的扭絞程度進行檢測，該檢測裝置在電纜達到規(guī)定的扭絞角度前發(fā)解纜信號。偏航系統(tǒng)的解纜分為初級解纜和終極解纜。初級解纜是在一定的條件下進行的，一般與偏航圈數(shù)和風速有關。 扭纜保護裝置的作用： 在偏航系統(tǒng)的偏航動作失效后，電纜的扭絞達到威脅機組安全運行的程度而觸發(fā)該裝置，使機組進行緊急停機。一般情況下，這個裝置是獨立于控制系統(tǒng)的，一旦這個裝置被觸發(fā)，則機組必須進行緊急停機。

16、 扭纜保護裝置組成： 一般由控制開關和觸點機構組成，控制開關一般安裝于機組的塔架內壁的支架上，觸點機構一般安裝于機組懸垂部分的電纜上。當機組懸垂部分的電纜扭絞到一定程度后，觸點機構被提升或被松開而觸發(fā)控制開關。正常運行時，如機艙在同一方向偏航累計超過3圈時，則扭纜保護裝置動作，執(zhí)行解纜。當回到中心位置時解纜自動停止。偏航解纜偏航解纜偏航系統(tǒng)工作原理： 風向標作為感應元件，對應每一個風向都有一個相應的脈沖輸出信號，通過偏航系統(tǒng)軟件確定其偏航方向和偏航角度，風向標將風向的變化用脈沖信號傳遞到偏航電機的控制回路的處理器里，經過偏航系統(tǒng)調節(jié)軟件比較后處理器給偏航電機發(fā)出順時針或逆時針的偏航命令，為了減

17、少偏航時的陀螺力矩，電機轉速將通過同軸連接的減速器減速后，將偏航力矩作用在回轉體大齒輪上，帶動風輪偏航對準風向，當對風完成后，風向標失去電信號，電機停止工作，偏航過程結束。傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng) 葉輪產生的機械能由機艙里的傳動系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機，風力機的傳動系統(tǒng)一般包括低速軸、高速軸、齒輪箱、聯(lián)軸器和一個能使風機在緊急情況下停止運行的剎車機構等。齒輪箱齒輪箱 齒輪箱（南京高速齒輪制造有限公司）用于增加葉輪轉速，從2050r/min增速到10001800r/min，驅動發(fā)電機。齒輪箱采用行星斜齒平行軸式。齒輪傳動比為105.5：1，軸線傾斜度為5，轉動時按順時針方向轉動。聯(lián)軸器聯(lián)軸器 它主要連接發(fā)電機、

18、齒輪箱和風輪，當風力帶動風輪轉動時，聯(lián)軸器作為傳動系統(tǒng)主軸帶動發(fā)電機的轉動。制動系統(tǒng)制動系統(tǒng) 制動系統(tǒng)由初級空氣動力制動系統(tǒng)和次級機械制動系統(tǒng)組成。空氣動力制動系統(tǒng)空氣動力制動系統(tǒng) 它包括風機的三個葉片，每個葉片裝有獨立控制器、變槳驅動和應急電源供應以確保高級別的冗余控制?？諝鈩恿χ苿油ㄟ^調整風輪葉片到順槳位置來實現(xiàn)。這可動態(tài)使用不同的變槳速度進行，因而避免最大負荷。單個風輪葉片變槳系統(tǒng)中的每一個都可以完全獨立運行。一旦電網(wǎng)掉電，變槳系統(tǒng)可通過其各自的應急電源供應進行供電。單葉片的制動力已經足夠能使風機安全停機，這便產生一個三倍冗余的安全系統(tǒng)。 機械風輪制動系統(tǒng)機械風輪制動系統(tǒng) 它作為一個主動

19、系統(tǒng)安裝在高速主軸上，通過卡銷的閉鎖來實現(xiàn)風輪制動。在初級安全系統(tǒng)部分或全部失效時該機械系統(tǒng)可被激活并與葉片調節(jié)系統(tǒng)一起使風輪停止。它同樣可在空氣動力制動系統(tǒng)已經停止風輪的情況下為維修工作給予更多安全保障。發(fā)電機發(fā)電機發(fā)電機采用雙饋異步風力發(fā)電機 雙饋異步風力發(fā)電機結構 它是繞線型轉子三相異步發(fā)電機的一種，其定子繞組直接接入交流電網(wǎng)，轉子繞組端接線由3只滑環(huán)引出，接至塔筒底部的變頻柜，在經過變頻柜內部的調壓和調頻，供給三相變頻交流勵磁電流。雙饋異步風力發(fā)電機的工作原理 當轉子繞組通過三相低頻電流時，在轉子中形成一個低速旋轉磁場，這個磁場的旋轉速度n2與轉子的機械轉速nr相疊加，等于定子的同步轉

20、速n1，即nrn2=n1，從而在發(fā)電機定子繞組中感應出相應于同步轉速n1的工頻電壓。當風速變化時，轉速nr隨之變化。在nr變化的同時，相應改變轉子電流的頻率和旋轉的速度n2，補償電機轉速的變化，保持輸出頻率恒定不變。 異步電機的轉差率s= 雙饋異步風力發(fā)電機轉子三相繞組內通入的電流頻率為f2= ，式中表明，在雙饋異步風力發(fā)電機轉子以變化的轉速轉動時，只要在轉子的三相對稱繞組中通入轉差頻率（即 ）的電流，則在雙饋異步風力發(fā)電機的定子繞組中就能產生50Hz的恒頻電勢。雙饋異步風力發(fā)電機在轉子轉速低于同步轉速時也可運行于發(fā)電狀態(tài)；定子繞組端口并網(wǎng)后始終發(fā)出電功率；但轉子繞組端口電功率的流向取決于轉差

21、率的大小。nnnr11sfnnnpnnnppnrr1)(11112606060sf1控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 100KW以上的中型風力發(fā)電機組及1MW以上的大型風力發(fā)電機組皆配有由微機或可編程控制器（PLC）組成的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)控制、自檢和顯示功能。大、中型風力機的運行及保護需要一個全自動控制系統(tǒng)，它必須能控制自動啟動、葉片槳距的機械調節(jié)及在正常和非正常情況下停機。除了控制功能，系統(tǒng)也能用于監(jiān)測以提供運行狀態(tài)、風速、風向等信息。該系統(tǒng)是以計算機為基礎，可以遠程監(jiān)測控制。 并網(wǎng)運行的風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)通常應具備以下功能： 根據(jù)風速信號自動進入起動狀態(tài)或從電網(wǎng)切出。也就是說按預先設定的風速值（3.5m

22、/s）自動啟動風力發(fā)電機組，并通過軟啟動裝置將異步發(fā)電機并入電網(wǎng)，而當風速大于最大運行速度（25 m/s）時實現(xiàn)自動停機，失速調節(jié)風力發(fā)電機是通過電機控制葉片尖端部分沿葉片樞軸轉動90，從而實現(xiàn)電動剎車。 根據(jù)功率及風速大小自動進行轉速和功率控制。 根據(jù)風向信號自動偏航對風控制。 根據(jù)功率因數(shù)自動投入（或切出）相應的補償電容。 當發(fā)電機脫網(wǎng)時，能確保機組安全停機。 在機組運行過程中，能對電網(wǎng)、風況和機組的運行狀況進行監(jiān)測和記錄，包括電網(wǎng)三相電壓、發(fā)電機輸出的三相電流、電網(wǎng)頻率、發(fā)電機功率因數(shù)等，對出現(xiàn)的異常情況能夠自行判斷并且采取相應的保護措施，并能夠根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，生成各種圖表，以反映風力發(fā)

23、電機組的各項性能指標。 具有以微型計算機為核心的中央監(jiān)控系統(tǒng)（上位機），可以對風力發(fā)電場一臺或多臺風機進行監(jiān)測、顯示及控制，具備遠程通信的功能，可以實現(xiàn)異地遙控操作。通過調制解調器與電話線連接。 具備完善的保護功能，確保機組的安全。 保護功能有：電網(wǎng)故障保護；風機超速保護；機艙的振動保護；發(fā)電機齒輪箱的過熱保護；發(fā)電機油泵及偏航電機的過載保護；主軸過熱保護；電纜扭絞保護；液壓系統(tǒng)的超壓和低壓保護；控制系統(tǒng)的自診斷。 借助各種傳感器自動檢測風力發(fā)電機組的運行參數(shù)及狀態(tài)，包括風速、風向、風力機風輪轉速、發(fā)電機轉速、發(fā)電機溫升、發(fā)電機輸出功率、功率因數(shù)、電壓、電流等以及齒輪箱軸承的溫度、液壓系統(tǒng)的油

24、壓等。當出現(xiàn)惡劣氣象（如強風、臺風、低溫等）情況，電網(wǎng)故障（如缺相、電壓不平衡、斷電等）發(fā)電機溫升過高、發(fā)電機轉子超速、齒輪及軸承溫度過高、液壓系統(tǒng)壓力降低以及機艙振動激烈等情況時，機組也將自動停機，并且只有在準確檢查出故障并排除后，風力發(fā)電機組才能再次自動啟動。MM82風電機組控制系統(tǒng) 圖控制面板RS485頂部控制柜變 槳 控 制器底部控制柜變頻器控制柜筆 記 本 電腦筆記本電腦快速總線以太網(wǎng)光纖路由器DSL/ISDN風機機艙裝配 風機機艙裝配分為機械裝配和電氣裝配 機械裝配 底座預處理：清潔底面檢查各螺縫孔安裝彈性支撐 偏航系統(tǒng)裝配：偏航軸承安裝剎車盤、剎車卡鉗、液壓站、干油潤滑泵、集油環(huán)

25、等的安裝偏航電機的安裝 主軸裝配：軸承安裝軸承座安裝鎖緊螺母安裝注油 齒輪箱裝配：風輪制動盤、卡鉗安裝齒輪箱彈性支撐安裝 傳動連接：主軸與齒輪箱連接在一起 敷設所有電纜，包括動力電纜和控制電纜 傳動對中：安裝傳動系統(tǒng)并調節(jié)對中 對中：指的是風輪、軸承、齒輪箱、發(fā)電機通過聯(lián)軸器將中點保持在同一直線上。（對中的效果影響到機械磨損、發(fā)電機載荷波動等）電氣裝配 發(fā)電機、Topbox、傳感器等安裝，一、二次接線 電氣準備，定值調整 機艙測試（功能測試）：用輪轂模擬盒進行模擬正常的輪轂運行情況，證明各電氣、機械裝配以及一、二次接線的正確性。 機艙罩安裝：梯子安裝清潔表面防腐250kg吊車安裝機艙安全保護系

26、統(tǒng)機艙安全保護系統(tǒng) 風力發(fā)電機組的安全保護系統(tǒng)主要包括防雷擊保護、超速保護、機組振動保護、發(fā)電機過熱保護、過壓及短路保護等。防雷擊保護 風力發(fā)電機組安裝在曠野比較高的塔上，在雷電活動地區(qū)極易遭雷擊。風力機防雷方法主要有采用安裝在機艙頂部的避雷針保護，風機葉片上的接閃器，發(fā)電機定轉子避雷保護以及機艙與塔筒之間的間隙，進行防雷擊保護。避雷保護的動作過程：當發(fā)生雷擊時，葉片接閃器將雷電流引入碳刷，經過塔筒，最后經過接地網(wǎng)，將大電流泄如大地。當雷擊時，大電流經氣象桿上的避雷針，流入底座，再經過塔筒，經過基礎接地極，最后向大地放電。超速保護 當風輪轉速超過允許范圍時，為了防止風輪飛車而損壞葉片，造成更大

27、的損失，風力發(fā)電機組都有速度檢測環(huán)節(jié)，及時采取剎車辦法。機組振動保護 風力發(fā)電機組中有一個振動傳感器，當主機振動較大時，振動傳感器發(fā)出信號，剎車停機。發(fā)電機過熱保護 發(fā)電機內設溫度傳感器，當溫度超過允許值時，控制系統(tǒng)自動停機。 雙饋風力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)運行 我廠的REpower MM82型風機采用的是變速恒頻并網(wǎng)運行方式。即風力發(fā)電機組的轉速隨風速的波動作變速運行，但仍輸出恒定頻率的交流電。這種方式可提高風能的利用率，但將導致必須增加實現(xiàn)恒頻輸出的電力電子設備，同時還應解決由于變速運行而在風力發(fā)電機組支撐結構上出現(xiàn)共振現(xiàn)象等問題的。雙饋風力發(fā)電機系統(tǒng)并網(wǎng)運行的特點: 雙饋發(fā)電機定子三相繞組直接

28、與電網(wǎng)相連，轉子繞組經變頻器連入電網(wǎng)，能夠實現(xiàn)功率的雙向流動。由于在風力機變速運行時發(fā)電機也為變速運行，因此為了實現(xiàn)與電網(wǎng)的并聯(lián)，將由雙饋異步電機和以自關斷器件為功率開關的變頻器組成的系統(tǒng)采用脈寬調制技術（PWM）控制。采用雙饋異步電機，只要根據(jù)風速的變化和發(fā)電機轉速的變化調整轉子的電流頻率，即可實現(xiàn)恒頻控制。這種系統(tǒng)并網(wǎng)的特點如下： （1）風力機啟動后帶動發(fā)電機至接近同步轉速時，由變頻器控制進行電壓匹配、同步和相位控制，以便迅速地并入電網(wǎng)，并網(wǎng)時基本上無電流沖擊。 （2）風力發(fā)電機的轉速可隨風負載的變化及時作出相應的調整，使風力發(fā)電機組以最佳葉尖速比運行，產生最大的電能輸出。 （3）雙饋發(fā)電

29、機勵磁可調量有3個：勵磁電流的頻率、幅值和相位。調節(jié)勵磁電流的頻率，保證發(fā)電機在變速運行的情況下發(fā)出恒定頻率的電力；通過改變勵磁電流的幅值和相位，可達到調節(jié)輸出有功功率和無功功率的目的。當轉子電流相位改變時，由轉子電流產生的轉子磁場在電機氣隙空間的位置有一個位移，從而改變了雙饋電機定子電動勢與電網(wǎng)電壓向量的相對位置，也即改變了電機的功率角，所以，調節(jié)勵磁不僅可以調節(jié)無功功率，也可以調節(jié)有功功率。雙饋風力發(fā)電機的運行方式 （1）超同步運行（轉子旋轉磁場方向與機械旋轉方向相反，磁場的旋轉速度n2為負）。定子向電網(wǎng)饋送電力外，轉子也向電網(wǎng)饋送一部分電力。 （2）亞同步運行（轉子旋轉磁場方向與機械旋轉

30、方向相同，磁場的旋轉速度n2為正）。 （3）同步運行。此種狀態(tài)下轉子的機械轉速nr=定子的同步轉速n1，滑差頻率f2=0，這表明此時通入轉子繞組的電流的頻率為0，也即是直流電流，與普通同步發(fā)電機一樣。變速風力機驅動雙饋異步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行變速風力機驅動雙饋異步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行 （1）頻率的控制。當風速降低時，風力機轉速降低，異步發(fā)電機轉子轉速也降低，轉子繞組電流產生的旋轉磁場轉速將低于異步電機的同步轉速ns，定子繞組感應電動勢的頻率f低于f1（50Hz），同時測速裝置立即將轉速降低的信息反饋到控制轉子電流頻率的電路，使轉子電流的頻率增高，則轉子旋轉磁場的轉速又回升到同步轉速n2，使定子

31、繞組感應電勢的頻率f又恢復到額定頻率f1（50Hz）。 同理，當風速增高時，則使轉子電流的頻率降低，使定子繞組的感應電動勢頻率重新恢復到頻率f1。 當異步電機轉子轉速等于同步轉速時，此時轉子電流的頻率應為零，即轉子電流為直流電流，此時雙饋異步發(fā)電機變?yōu)槠胀ㄍ桨l(fā)電機運行。 （2）電壓的控制。當發(fā)電機的負載增加時，發(fā)電機輸出端電壓降低，此信息由電壓檢測獲得，并反饋到控制轉子電流大小的電路，也即通過控制三相半控或全控整流橋的晶閘管導通角，使導通角增大，從而使發(fā)電機轉子電流增加，定子繞組的感應電動勢增高，發(fā)電機輸出端電壓恢復到額定電壓。反之，當發(fā)電機負載減小時，使轉子電流減小，定子繞組輸出端電壓降回

32、至額定電壓。 （3）變頻器及控制方式。采用脈寬調制（PWM）控制的由IGBTs組成的變頻器。 MM82風力發(fā)電機使用雙饋電機，與電網(wǎng)連接關系如下：齒輪箱變頻器333雙饋發(fā)電機電網(wǎng)定子轉子風力發(fā)電機組的啟動、并網(wǎng)與停機風力發(fā)電機組的啟動、并網(wǎng)與停機 風力發(fā)電機組在投入運行前應具備的條件 （1）電源相序正確，三相電壓平衡。 （2）偏航系統(tǒng)處于正常狀態(tài)，風速儀和風向標處于正常運行的狀態(tài)。 （3）制動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的液壓裝置的油壓和油位在規(guī)定范圍內。 （4）齒輪箱油位和油溫在正常范圍內。 （5）各項保護裝置均在正確投入位置，且保護定值均與批準設定的值相符。 （6）控制電源處于接通位置。 （7）控制計算

33、機顯示處于正常運行狀態(tài)。 （8）經維修的風力發(fā)電機組在啟動前所有為檢修而設立的各種安全措施應已拆除。風力發(fā)電機組的啟動和停機風力發(fā)電機組的啟動和停機 1風力發(fā)電機組的啟動和停機有自動和手動兩種方式 2風力發(fā)電機組應能自動啟動和停機 （1）風力發(fā)電機組的自動啟動。風力發(fā)電機組處于自動狀態(tài)，當風速達到啟動風速范圍時，風力發(fā)電機組按計算機程序自動啟動并入電網(wǎng)。 （2）風力發(fā)電機組的自動停機。風力發(fā)電機組處于自動狀態(tài)，當風速超出正常運行范圍時，風力發(fā)電機組按計算機程序自動與電網(wǎng)解列停機。風力發(fā)電機的手動啟動和停機 手動啟動和停機有四種操作方式： （1）主控室操作。在主控室操作計算機啟動鍵或停機鍵。 （

34、2）就地操作。斷開遙控操作開關，在風力發(fā)電機組的控制盤上操作啟動或停機按鈕，操作后再合上遙控開關。 （3）遠程操作。在遠程終端操作啟動鍵或停機鍵。 （4）機艙上操作。在機艙的控制盤上操作啟動鍵或停機鍵，但機艙上操作僅限于調試時使用。四、風輪四、風輪 風輪由葉片，輪轂組成，風輪有三個葉片，葉片通過葉片軸承以法蘭固定在鑄造輪轂上。風輪葉片因此可以通過變槳驅動沿其縱性軸線進行調整。為確保在掉電或風機故障情況下變槳系統(tǒng)冗余或連續(xù)運行，每個葉片都有其自身獨立的蓄電池組和控制器。 在部分負荷范圍內，即當風機在額定功率以下運行時，風機以固定葉片槳距和可變速度工作獲得最優(yōu)的風輪動力。在額定負載范圍內，即當風機

35、已達到其最大風輪速度時，風機以恒定的發(fā)電機提供的恒定扭矩運行。風速改變是通過變槳系統(tǒng)進行控制。 風輪技術數(shù)據(jù): 風輪技術數(shù)據(jù)風輪直徑： 82.0m 掃風面積： 5281 速度范圍： 8.517.1（+16%）rmp 最大葉尖速度： 約73.4m/s 風輪軸線傾角： 5 風輪椎角： 3.5 旋轉方向： 順時 風輪位置： 上風向 風輪重量（包括變槳系統(tǒng)）： 約36.4t葉片葉片 REpower MM82 葉片設計構成了一個強壯的結構以面對高風速荷載，同樣構成較輕的結構以降低向機艙的負荷傳遞。這通過使用玻璃纖維增強塑料(GPR)來實現(xiàn)，該結構可最佳提供所需的材料性能。 同樣為獲得高空氣動力效率對葉片

36、進行最優(yōu)化以降低風機噪聲傳輸。葉片的防紫外線凝膠漆表面可保護葉片表面免受潮濕影響。同樣在一些特定區(qū)域（例如葉片前緣）采用特定保護措施避免腐蝕。 風輪葉片技術數(shù)據(jù) 風輪葉片數(shù)： 3 風輪葉片長度： 約40.0米 風輪葉片重量： 約6.4t 葉片材料： GRP輪轂輪轂 輪轂的作用及原理介紹: 輪轂是風輪的樞紐，也是葉片的根部與主軸的連接件。所有從葉片傳來的力，都通過輪轂傳遞到傳動系統(tǒng)，再傳到風力機驅動的對象。同時輪轂也是控制葉片槳距的所在。輪轂的構成輪轂的構成 輪轂包括：變槳軸承、變槳電機、蓄電池、控制箱、集油袋、干油潤滑泵、干油分配器、行程開關、傳感器、變槳齒輪箱、輪轂罩等。變槳軸承 風機軸承包

37、括偏航軸承與變槳軸承，相對于偏航軸承來講變槳軸承的沖擊載荷比較大，風垂在葉片上的震動也大，所以要求便將軸承的游隙應為零或稍微的負游隙值，這樣在震動情況下可減少軸承的微小磨損，偏航軸承要求為小游隙。變槳電機 變槳系統(tǒng)的電機是直流電機，3個電機相互獨立、同步運行。電池盒 在輪轂內，共有三只，電網(wǎng)無電時，供變槳用。在單個風輪葉片變槳系統(tǒng)中的每一個都可以完全獨立運行。一旦電網(wǎng)掉電，變槳系統(tǒng)可通過其各自的應急電源（即電池盒）供應進行供電。 控制箱 在輪轂中有三個控制箱，其中一個控制箱含有控制器，可與頂部箱進行數(shù)據(jù)通訊，用以實現(xiàn)同步控制。集油袋 安裝在變槳軸承上，每個軸承上有10個，內有出油噴嘴干油潤滑泵

38、 安裝在變槳軸承上，每個輪轂上有1個干油潤滑泵，給軸承提供潤滑油干油分配器 變槳系統(tǒng)工作7個小時后，由干油潤滑泵通過干油分配器通過油管給變槳系統(tǒng)加油，加油時間持續(xù)2min。行程開關 行程開關又稱限位開關或位置開關。它是一種根據(jù)運行部件的行程位置而切換電路工作狀態(tài)的控制電器。行程開關的動作原理和控制按鈕相似，在機床設備中，事先將行程開關根據(jù)工藝要求安裝在一定的行程位置上，部件在運動中，裝在其上的撞塊壓下行程開關頂桿，使行程開關的觸點動作而實現(xiàn)電路的切換，達到控制運動部件行程位置的目的。這里安裝的為91、95動作的限位開關，兩個開關為主副關系，正常停機情況下變槳極限為90，電網(wǎng)故障時變槳極限為91

39、。傳感器傳感器 1 角度傳感器 通過小齒輪和變槳軸承外齒聯(lián)動，設定變槳軸承的外齒的每個齒的角度值，通過計算小齒輪走過的齒數(shù)就可以計算出變槳的角度。 2 溫度傳感器 采用鉑電阻PT100溫度傳感器，即0度時阻值為100歐，電路采用惠斯登平衡電橋。輪轂罩 保護輪轂內部免受腐蝕等，延長使用壽命。輪轂的裝配過程簡介 變槳軸承裝配 控制盒、電池盒裝配 變槳電機裝配 干油潤滑泵裝配 干油分配器及管線裝配 其他附件，如售后服務燈等裝配輪轂的電氣裝配 （1）將電池盒與控制盒所有插頭按正確的方式連接并緊固； （2）安裝角度傳感器、限位開關。輪轂的測試 需要通電模擬現(xiàn)場進行功能性測試，包括：線與線的絕緣電阻測試、

40、接地電阻測試、漏電流保護測試時間、變槳軸承轉動測試、變槳發(fā)熱情況等。輪轂罩的安裝 玻璃鋼的輪轂罩按固定方式裝配，并做好中心線標識，軸標號等工作，存放期間為防潮，對外露的螺栓涂漆。變槳系統(tǒng)變槳系統(tǒng) 葉片通過葉片軸承以法蘭固定在輪轂上，以沿其縱向軸線旋轉。葉片旋轉通過單獨附在每一個葉片上的變槳驅動和每一個控制器系統(tǒng)來實現(xiàn)。為了使每一個葉片調節(jié)同步化，需要使用一個額外的同步控制器。在電網(wǎng)掉電或風機故障時，風機的安全運行可通過每個變槳驅動的單獨不間斷電源進行保證。變槳系統(tǒng)技術數(shù)據(jù) 原理：電氣驅動，單葉片變槳 功率控制：變槳和風輪速度控制 變槳驅動：帶有緩沖電池的同步直流電機 最大葉片角： 91 安全停

41、機時的變槳速度 : 7/s安全保護系統(tǒng) 輪轂鎖：需要進入輪轂則首先進行變槳停機，抱閘抱住齒輪箱的軸，此時風輪鎖插入定位孔，使葉片定位，如果沒有插上風輪鎖，機艙會發(fā)出報警信號，提醒工作人員完成此操作。風力發(fā)電機傳感器部分風力發(fā)電機傳感器部分 傳感器作為風力發(fā)電機的感觀部分，將風力發(fā)電機在各種運行狀態(tài)下的非電物理量如溫度、壓力、液位、風力、風向等信息轉換成電信號，隨時反饋給其內部的控制系統(tǒng)，再由控制系統(tǒng)對接受到的信息進行判斷，做出相應的處理或動作?？梢哉f，傳感器相當于風電機的二次部分，起到監(jiān)視、保護的作用。 作為風機的重要組成，傳感器的數(shù)量和種類占了相當大的一部分，下面詳細介紹一下各種不同傳感器的安裝位置和作用。 1風速與風向的測量 MM82風機有兩個帶加熱的風速計和一個帶加熱的風向標安裝在機艙外部的氣象塔上。氣象塔被接地并具有圍繞風速計的雷電捕獲回路。 風速計將檢測到的風速信息傳達到頂部控制箱，由控制箱對數(shù)據(jù)進行判斷，據(jù)實來進行變槳調節(jié)，以提高風能利用率，同樣也起到保護葉片的作用。風速計的狀態(tài)經常由運行計算機進行監(jiān)測，其中一個被加熱，另一個為常溫狀態(tài)。在寒冷天氣，如果未加熱的風速計被凍結，控制系統(tǒng)會立即進行記錄，之后控制器停止風機。通過手動控制該風機可