風電場機械結構及吊裝簡介課件

2.3機械結構及吊裝簡介目錄12345簡介技術參數(shù)結構組成、功能說明裝配吊裝

金風/1500系列機組采用水平軸、三葉片、上風向、變槳距調節(jié)、直接驅動，永磁同步發(fā)電機并網的總體設計方案，額定功率為1500kW。主要機型：金風70/1500、金風77/1500、金風82/1500金風87/1500、金風66/1500、金風93/1500。1簡介比其它機組具有以下優(yōu)點：由于機械傳動系統(tǒng)部件的減少，提高了風力發(fā)電機組的可靠性和可利用率；降低了風力發(fā)電機組的噪音。永磁發(fā)電技術及變速恒頻技術的采用提高了風電機組的效率。由于無齒輪箱，大大降低了風電場風力發(fā)電機組的運行維護成本。僅是每三年更換一次齒輪箱潤滑油一項，就能節(jié)省大量費用。機械傳動部件的減少降低了機械損失，提高了整機效率，風機設計結構簡單，變流設備、電控設備等易損件都在塔筒底部，維修非常方便。發(fā)電機在低轉速下運行，損壞機率大大減小。利用變速恒頻技術，可以進行無功補償。由于減少了部件數(shù)量，使整機的生產周期大大縮短。全變流技術，提高了電能品質?？梢詮膬炔窟M入輪轂維護變槳系統(tǒng)，提高了人員的安全性。對比目前國際市場上現(xiàn)有的直接驅動機型，優(yōu)點：發(fā)電機效率高，變速范圍寬（9rpm－19rpm）；永磁體外轉子，勵磁方式結構簡單，無勵磁損失；減小了傳統(tǒng)電勵磁的體積，降低了可能發(fā)生故障。無碳刷和滑環(huán)，減少了維護量，提高了可利用率。變槳系統(tǒng)采用帶傳動，無需潤滑，免維護。變槳系統(tǒng)采用無刷交流電機，電容作為后備電源，壽命長，免維護。變頻裝置采用經過驗證的成熟技術，諧波分量低。機艙結構設計采用了人性化設計方案，盡可能地方便運行人員檢查維修，在設計中加入爬升助力機構，使運行人員在維護過程中攀登梯子時變得格外輕松。名稱單位參數(shù)型號金風70/1500；金風77/1500；金風82/1500額定功率kW1500葉輪直徑m70；77；82輪轂中心高M61.5、65、70、80、85、100（根據(jù)塔架高度）切入風速m/s3額定風速m/s11切出風速（10min均值）m/s25抗最大風速（3s均值）m/s59.5運行溫度范圍°C-30～+40設計使用壽命年≥202技術參數(shù)3結構組成、功能說明3.1基礎為獨立的重力式基礎，鋼筋混凝土組成，主要依靠自身重力來承受上部塔架傳來的豎向荷載、水平荷載和顛覆力矩?；A外觀形式主要為圓形承臺。基礎為主要承載部件，用于平衡機組自身重量、風輪產生的正壓力、風載荷、機組調向時產生的扭矩等載荷，以確保機組安全、穩(wěn)定運行。設計計算包括：基礎混凝土重量、幾何尺寸的計算、基礎底部壓力所產生的偏心距計算、土壤壓力的計算、設計配筋、抗沖切強度校核。3.2塔架

采用柔性塔架，為錐形筒狀鋼結構，方便人員通行。材料選用低合金高強度結構鋼Q345。是機組的主要承載部件，具有足夠的靜、動強度，能承受作用在葉輪、塔架上的力及葉輪引起的振動載荷，包括啟動、停機過渡狀態(tài)時的周期性交變載荷，以及陣風響應、塔影效應等產生的影響。機艙通過偏航軸承安裝在塔架上3.3.1機艙罩

外表面為白色膠衣，內部為玻璃鋼結構。膠衣保護樹脂不受紫外線分解，防止玻璃鋼的老化，玻璃鋼用以保護機艙內部零部件不受冰雹等沖擊破壞，機艙各片體連接處有密封膠條并在外部涂機械密封膠，防止雨、雪進入機艙內部。3.3機艙總成3.3.2底座

底座總成主要有底座、下平臺總成、內平臺總成、上平臺總成、機艙梯子

等組成。原理：發(fā)電機總成、變漿系統(tǒng)總成共計84T的重量通過懸臂結構作用在底座上。通過偏航軸承與塔架相連，并通過偏航系統(tǒng)帶動機艙總成、發(fā)電機總成、變漿系統(tǒng)總成偏航。給下平臺總成、內平臺總成、上平臺總成、機艙罩總成、偏航系統(tǒng)總成、液壓系統(tǒng)總成、潤滑系統(tǒng)總成提供支撐。3.3.3偏航系統(tǒng)

采用主動對風齒輪驅動形式，與控制系統(tǒng)相配合，使葉輪始終處于迎風狀態(tài)，充分利用風能，提高發(fā)電效率。提供必要的鎖緊力矩，以保障機組安全運行。各零部件功能介紹偏航電機：為電磁制動三相異步電動機，在三相異步電動機的基礎上附加一個直流電磁鐵制動器組成，電磁鐵的直流勵磁電源由安放在電機接線盒內的整流裝置供給，制動器具有手動釋放裝置。偏航時，電磁剎車通電，剎車釋放。偏航停止時，電磁剎車斷電，剎車釋放將電機鎖死。附加的電磁剎車手動釋放裝置，在需要時可將手柄抬起剎車釋放。

偏航減速器：采用四級行星減速機構，壽命長、功率大，體積小。三個行星齒輪使負載均勻分布，經磨制的齒輪表面使噪音減少到最大的可能。偏航軸承：采用四點接觸球軸承，風機機艙通過偏航軸承可以在360°范圍內轉動，跟蹤風向。偏航軸承采用外齒圈結構。

偏航制動器：

1500機組93/1500為13臺制動器，其余為10臺制動器，每臺制動器由上下兩個閘體組成。剎車閘為液壓卡鉗形式，在偏航剎車時，由液壓系統(tǒng)提供約140～160bar的壓力，使剎車片緊壓在剎車盤上，提供制動力。偏航時保持20～25bar的余壓，產生一定的阻尼力矩，使偏航運動更加平穩(wěn)，減小機組振動。3.3.4液壓系統(tǒng)主要構成部分：液壓系統(tǒng)由液壓泵站、電磁元件、蓄能器、聯(lián)結管路線等組成，用于為偏航剎車系統(tǒng)及轉子剎車系統(tǒng)提供動力源。12354678910121413111.蓄能器（7）2．偏航余壓閥（12.4）3．壓力表（6）4．空氣過濾器（1.5）5．手閥（11.2）6．手閥（6.1）7．手閥（7.1）8．油位計（1.4）9．手動泵（13）10.放油球閥（1.8）11．壓力繼電器（10）12．電磁閥（9）13．安全閥（5）14．電磁閥（12.1）功能介紹偏航控制回路：通過提供工作壓力和釋放壓力控制偏航制動器的制動和釋放。在無需對風及停機時提供制動壓力，使機頭不發(fā)生相對塔架轉動。在偏航對風、解纜、側風偏航時液壓系統(tǒng)需要將制動器處于釋放同時保證制動器內留有較小的制動壓力存在，以便偏航系統(tǒng)在較小阻力下工作，保證機組偏航時整機平穩(wěn)無沖擊。轉子制動控制回路：通過提供工作壓力和釋放壓力控制轉子制動器的制動與釋放。手動泵：主要實現(xiàn)系統(tǒng)斷電的情況下提供應急能源。3.3.5潤滑系統(tǒng)自動潤滑系統(tǒng)由潤滑泵、油分配器、潤滑小齒輪、潤滑管路線等組成，主要用于偏航軸承滾道及齒面的潤滑。

功能簡介

自動潤滑系統(tǒng)通過油脂潤滑泵將偏航潤滑油脂以及偏航小齒潤滑脂連續(xù)的輸入軸承及偏航齒輪外齒面起到連續(xù)潤滑效果，避免了手動潤滑的間隔性以及潤滑不均問題（過潤滑，欠潤滑）的產生。

3.3.6提升機提升機形式為鏈式結構，主要由鏈盒、吊鉤裝置、提升機本體（電機、齒輪等）、控制按鈕站、支架等組成。功能：方便工具及備件的提升，吊重小于350kg（吊物孔尺寸610mm×610mm）。3.4發(fā)電機發(fā)電機是將葉輪轉動的機械動能轉換為電能的部件。采用多極永磁同步電機，是外轉子型，與同功率電勵磁風力發(fā)電機相比，電機的尺寸和外徑相對較小，易于運輸和安裝。3.5葉輪吸收風能的單元，用于將空氣的動能轉換為葉輪轉動的機械能。葉輪的轉動是風作用在葉片上產生的升力導致。由葉片、輪轂、變槳系統(tǒng)組成。每個葉片有一套獨立的變槳機構，主動對葉片進行調節(jié)。葉片配備雷電保護系統(tǒng)。風機維護時，葉輪可通過鎖定銷進行鎖定。3.5.1輪轂

輪轂的作用是將葉片固定在一起，并且承受葉片上傳遞的各種載荷，然后傳遞到發(fā)電機轉動軸上。輪轂結構是3個放射形喇叭口擬合在一起的。3.5.2變槳系統(tǒng)作用：葉片在不同風速時，通過改變葉片的槳距角，使葉片處于最佳的吸收風能的狀態(tài)，當風速超過切出風速時，使葉片順槳剎車。變槳電機是為變槳減速器提供扭矩，帶動變槳減速器工作。變槳減速器為3級行星減速結構，是將變槳電機傳遞過來的扭矩增大，然后帶動葉片改變葉片的槳距角。變槳軸承：為雙排四點接觸球軸承，帶一定的阻尼力矩，外圈與葉片連結，帶動葉片轉動。變槳控制柜是控制變槳電機和變槳減速器帶動葉片，從而控制葉片的槳距角。工作原理：變槳電機為變槳系統(tǒng)提供扭矩，變槳系統(tǒng)把扭矩增加大約100倍后，通過另外一端的變槳小齒輪（小齒輪上面帶著一個齒形帶，齒形帶與葉片上面的變槳軸承相連），把力傳遞到變槳軸承上面，使變槳軸承旋轉，改變葉片的迎風角度。3.5.3葉片

是主要的吸收風能的單元，具備可靠的防雷擊措施。通過變槳軸承，連接到輪轂上。3.6機組運行及安全系統(tǒng)

金風1500系列機組是全天候自動運行的設備,整個運行過程都處于嚴密控制之中。其安全保護系統(tǒng)分三層結構：計算機系統(tǒng)，獨立于計算機的安全鏈，器件本身的保護措施。在機組發(fā)生超常振動、過速、電網異常、出現(xiàn)極限風速等故障時保護機組。對于電流、功率保護，采用兩套相互獨立的保護機構，諸如電網電壓過高，風速過大等不正常狀態(tài)出現(xiàn)后，電控系統(tǒng)會在系統(tǒng)恢復正常后自動復位，機組重新啟動。微機保護涉及到風力機組整機及零部件的各個方面，緊急停機鏈保護用于整機嚴重故障及人為需要時，個體硬件保護則主要用于發(fā)電機和各電氣負載的保護。3.7制動系統(tǒng)金風1500系列機組采用三套獨立的葉片變槳系統(tǒng)，也可在一套槳距系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能順槳的情況下實現(xiàn)獨立剎車。機械剎車安裝在發(fā)電機內，加壓剎車，釋壓松閘，主要用于將機組保持在停機位置。3.8鎖緊裝置

1500MW機組的鎖緊裝置為：葉輪變槳鎖定裝置和發(fā)電機轉子鎖定裝置，維護、檢修時使用。葉輪變槳鎖定裝置：將固定在變槳盤上的變槳鎖鎖定在輪轂槽內，實現(xiàn)鎖定功能。

發(fā)電機鎖緊裝置：在機艙前部發(fā)電機定子處有兩個手輪，就是發(fā)電機的鎖定

裝置。進入葉輪實施維護、檢修工作前，檢修人員啟動剎車閘，旋入轉子剎

車止動銷將轉子鎖住，使風機處于鎖定狀態(tài)。只有指定的人員可以操作這個

手輪，如果操作不正確，可能會導致嚴重的設備損壞或人身傷害。注意:未

經許可的人不能操作鎖定裝置.3.9電控系統(tǒng)

包括：主控系統(tǒng)、變流系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)采用AC-DC-AC變流方式，將發(fā)電機發(fā)出的低頻交流電經整流轉變?yōu)槊}動直流電(AC/DC)，經斬波升壓輸出為穩(wěn)定的直流電壓，再經DC/AC逆變器變?yōu)榕c電網同頻率同相的交流電，最后經變壓器并入電網，完成向電網輸送電能的任務。電氣控制系統(tǒng)由低壓電氣柜、電容柜、控制柜、變流柜、機艙控制柜、三套變槳柜、傳感器和連接電纜等組成，電控系統(tǒng)包含正常運行控制、運行狀態(tài)監(jiān)測和安全保護三個方面的職能。變流系統(tǒng)主電路采用交－直－交結構，將永磁同步風力發(fā)電機發(fā)出的能量通過變壓器送入電網，是全功率變流裝置，與各種電網的兼容性好，具有更寬范圍內的無功功率調節(jié)能力和對電網電壓的支撐能力。變槳電控系統(tǒng)主電路采用交流---直流---交流回路，變槳電機采用交流異步電機，變槳速率或變槳電機轉速的調節(jié)，采用閉環(huán)頻率控制。相比采用直流電機調速的變槳控制系統(tǒng)，在保證調速性能的前提下，避免了直流電機存在碳刷容易磨損，維護工作量大、成本增加的缺點。每個葉片的變槳控制柜，都配備一套由超級電容組成的備用電源，超級電容儲備的能量，在保證變槳控制柜內部電路正常工作的前提下，足以使葉片以10°/s的速率，從0°順槳到90°三次。當來自滑環(huán)的電網電壓掉電時，備用電源直接給變槳控制系統(tǒng)供電，仍可保證整套變槳電控系統(tǒng)正常工作。當超級電容電壓低于軟件設定值，主控在控制風機停機的同時，還會報電網電壓掉電故障。3.10防雷保護

在葉片內部，雷電傳導部分將雷電從接閃器導入葉片根部的金屬法蘭，通過輪轂傳至機艙；機艙底板與上段塔架之間、塔架各段之間，塔架除本身螺栓連接之外還增加了導體連接；在機艙的后部還有一個避雷針，在遭受雷擊的情況下將雷電流通過接地電纜傳到機艙底座，避免雷電流沿傳動系統(tǒng)的傳導；機艙底座為球墨鑄鐵件，機艙內的零部件都通過接地線與之相連，接地線盡可能地短直。雷電流通過塔架和銅