東汽風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)

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第一章風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)概述

風(fēng)機(jī)所有的監(jiān)視和控制功能都通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們通過(guò)各種連接到控制模塊的傳感器來(lái)監(jiān)視、控制和保護(hù)?？刂葡到y(tǒng)給出葉片變槳角度和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩值，因而作用給電氣系統(tǒng)的分散控制單元的上位機(jī)和旋轉(zhuǎn)輪轂的葉片變槳調(diào)理系統(tǒng)。采用最優(yōu)化的能量場(chǎng)算法，使風(fēng)機(jī)不遭遇沒必要的動(dòng)態(tài)壓力。

它包括電網(wǎng)電壓、頻率、相位、轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)的各種溫度、搖擺、振動(dòng)、油壓、剎車襯套的磨損、電纜的彎曲和氣象數(shù)據(jù)的監(jiān)視。危機(jī)故障的冗余檢查，以及在緊急狀況下，甚至在控制系統(tǒng)不運(yùn)行或缺乏外部電源的狀況，它們通過(guò)硬接線連接安全鏈馬上觸發(fā)和關(guān)閉風(fēng)機(jī)。甚至在主電源完全耗盡，為確保最大的安全，照明燈光還是能繼續(xù)照明。

運(yùn)行數(shù)據(jù)可以通過(guò)連接到遠(yuǎn)程通訊模塊或因特網(wǎng)的PC機(jī)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的調(diào)用，也就是說(shuō)，風(fēng)機(jī)的完整的狀況信息可以被熟悉的操作人員和維護(hù)人員獲知利用。但是要提供安全密碼等級(jí)，正確的安全密碼才允許遠(yuǎn)程控制。1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制要求

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)、中止、切入（電網(wǎng)）和切出（電網(wǎng)）、輸入功率的限制、風(fēng)輪的主動(dòng)對(duì)風(fēng),以及對(duì)運(yùn)行過(guò)程中故障的監(jiān)測(cè)和保護(hù)必需能夠自動(dòng)控制。風(fēng)力資源豐富的地區(qū)尋常都是在海島或邊遠(yuǎn)地區(qū)的甚至海上，發(fā)電機(jī)組尋常要求能夠無(wú)人值班運(yùn)行和遠(yuǎn)程監(jiān)控，這就要求發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)有很高的可靠性。2控制系統(tǒng)的基本功能

并網(wǎng)運(yùn)行的FD型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)具備以下功能：(1)根據(jù)風(fēng)速信號(hào)自動(dòng)進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)或從電網(wǎng)切出。(2)根據(jù)功率及風(fēng)速大小自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)速和功率控制。(3)根據(jù)風(fēng)向信號(hào)自動(dòng)偏航對(duì)風(fēng)。(4)發(fā)電機(jī)超速或轉(zhuǎn)軸超速，能緊急停機(jī)。

(5)當(dāng)電網(wǎng)故障，發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)時(shí)，能確保機(jī)組安全停機(jī)。（6）電纜扭曲到一定值后，能自動(dòng)解纜。

(7)當(dāng)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，能對(duì)電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測(cè)和記錄，對(duì)出現(xiàn)的異常狀況能夠自行判斷并采取相應(yīng)的保護(hù)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各項(xiàng)性能。

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(8)對(duì)在風(fēng)電場(chǎng)中運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還應(yīng)具備遠(yuǎn)程通信的功能。

風(fēng)輪發(fā)電機(jī)工頻電源傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行檢測(cè)傳感器電機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)差勵(lì)磁變流器電源側(cè)脈寬調(diào)制逆變器輸入信號(hào)接入口變速控制器通訊控制系統(tǒng)風(fēng)電主控制器變槳控制器SCADA系統(tǒng)偏航、冷卻等伺服電機(jī)繼電輸出電機(jī)伺服機(jī)構(gòu)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)圖

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其次章

1主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)位于塔頂?shù)臋C(jī)艙主控制柜內(nèi)，控制模塊通過(guò)光纖數(shù)據(jù)傳輸電纜和RS485串口分別與塔基變頻器開關(guān)柜上的顯示操作屏和變槳控制系統(tǒng)相連。主控柜中包含有高度集成的控制模塊WP3100、超速模塊、轉(zhuǎn)速模塊、各種空氣開關(guān)、電機(jī)啟動(dòng)保護(hù)開關(guān)、繼電器、接觸器等。

控制系統(tǒng)及安全規(guī)范

圖2.1主控柜

主控系統(tǒng)連續(xù)不斷的發(fā)出轉(zhuǎn)矩給定值到變頻器控制系統(tǒng)，發(fā)出葉片角度給定值到變槳控制系統(tǒng)，變槳控制系統(tǒng)的同步控制器驅(qū)動(dòng)輪轂中的變漿控制電機(jī)來(lái)進(jìn)行各種調(diào)理和控制。

每個(gè)系統(tǒng)都帶有自己的監(jiān)視功能，變頻器能獨(dú)立工作且能自行中止，它也給定模擬信號(hào)到主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)在給定相應(yīng)的信號(hào)到變槳系統(tǒng)，然后驅(qū)動(dòng)葉片變化角度。。

在變漿控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)自身監(jiān)視只對(duì)故障起作用，象以下故障：葉片和葉片角度偏差等。它能夠通過(guò)通訊電纜請(qǐng)求主控系統(tǒng)快速停機(jī)。2安全鏈

安全鏈?zhǔn)且粋€(gè)硬回路，由所有能觸發(fā)緊急停機(jī)的觸點(diǎn)串聯(lián)而成，任何一個(gè)觸發(fā)都會(huì)導(dǎo)致緊急停機(jī)。以下是構(gòu)成緊急停機(jī)的信號(hào)點(diǎn)：

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位于機(jī)艙控制柜上的緊急停機(jī)按鈕，機(jī)艙內(nèi)便攜式控制盒停機(jī)按鈕，變頻器控制柜上的緊急停機(jī)按鈕。

低速軸超速信號(hào)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超速信號(hào)。超過(guò)額定功率的1.5倍。振動(dòng)超限

主控系統(tǒng)觸發(fā)的變漿控制失敗電纜扭曲：±4旋轉(zhuǎn)3變漿控制

三個(gè)葉片變槳分別由三個(gè)帶變頻控制的三個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)L+B控制器同步調(diào)整動(dòng)作。假使是電網(wǎng)故障或安全停機(jī)，每個(gè)電機(jī)的電源由各自的后備蓄電池提供。變槳控制除了調(diào)理功率外，還作為三重冗余保護(hù)。每個(gè)葉片多安裝有一個(gè)角度編碼器，每個(gè)電機(jī)也裝有一個(gè)編碼器，在運(yùn)行中，L+B控制還監(jiān)視變槳電機(jī)的電流和溫度，三個(gè)蓄電池循環(huán)充電控制，蓄電池電壓檢測(cè)，并通過(guò)串口與控制器WP3100通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。4安全剎車

風(fēng)機(jī)裝有兩個(gè)剎車卡鉗，通過(guò)作用在裝在高速軸上的剎車盤來(lái)止動(dòng)。剎車卡鉗直接安裝在齒輪箱殼體上。止動(dòng)時(shí)靠彈簧力，張開時(shí)靠液壓力。

為了防止驅(qū)動(dòng)裝置過(guò)度拉緊，液壓回路上的剎車卡鉗可以通過(guò)不同壓力等級(jí)產(chǎn)生剎車轉(zhuǎn)矩。為了剎車時(shí)轉(zhuǎn)軸能停下來(lái)，剎車轉(zhuǎn)矩等于100％額定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)矩（剎車力矩等級(jí)1）。

大約6.5s后剎車制動(dòng)程序開始執(zhí)行，剎車轉(zhuǎn)矩增加到等級(jí)2，此時(shí)剎車器持續(xù)施加等于2倍額定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)矩的壓力。

剎車器張開的最大要求壓力：120bar運(yùn)行壓力：140～160bar最大壓力：（極限值）200bar

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第三章傳感器

1轉(zhuǎn)速傳感器

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的測(cè)量點(diǎn)有三個(gè)：即發(fā)電機(jī)輸入端轉(zhuǎn)速、齒輪箱輸出端轉(zhuǎn)速和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)輸入端轉(zhuǎn)速一個(gè)，齒輪箱輸出端轉(zhuǎn)速一個(gè)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速兩個(gè)，還有兩個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器安裝在機(jī)艙與塔筒連接的齒輪上，用來(lái)識(shí)別偏航旋轉(zhuǎn)方向。

圖3.1轉(zhuǎn)速傳感器

2偏航計(jì)數(shù)傳感器（偏航角度）

從機(jī)艙到塔筒間布置的柔性電纜由于偏航控制會(huì)變得扭曲。假使在扭曲達(dá)到兩圈后正好由于風(fēng)速原因?qū)е嘛L(fēng)機(jī)停機(jī)，此時(shí)主控系統(tǒng)將會(huì)使機(jī)艙旋轉(zhuǎn)，直到電纜不再扭曲。假使一直在扭曲達(dá)到3圈前還是不能進(jìn)行解纏繞，系統(tǒng)產(chǎn)生正常停機(jī)程序程序，使電纜解纏繞。當(dāng)電纜扭曲達(dá)到±4圈后安全回路將會(huì)中斷，緊急停機(jī)。

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光標(biāo)跳到菜單的最終一行。

光標(biāo)跳到菜單的起始行。

退出子菜單，返回上一菜單。

退出所有的子菜單，返回主菜單。

按ENTER鍵激活子菜單，假使編輯值位于菜單的某特定的行中，按ENTER鍵將激活該編輯行。

光標(biāo)左移。光標(biāo)右移。

光標(biāo)跳到行末。光標(biāo)跳到行首。

刪除光標(biāo)右邊的字符，下一個(gè)字符左移。

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交互式選擇插入或刪除模式。

插入模式：當(dāng)輸入一個(gè)字符，它插在光標(biāo)位置，而下一個(gè)字符右移。

刪除模式：當(dāng)輸入一個(gè)字符，它將取代光標(biāo)所在的位置。

輸入標(biāo)明的數(shù)字或指定的字母。

取消和終止輸入。輸入值確認(rèn)且取代原值，編輯行為終止，（假使輸入值超出范圍，編輯行還是激活，將顯示為最大或最小值。）

暫停風(fēng)向跟蹤（偏航控制）。

自動(dòng)風(fēng)向跟蹤（偏航控制）。手動(dòng)偏航控制，向左旋轉(zhuǎn)。手動(dòng)偏航控制，向右旋轉(zhuǎn)。

降低顯示亮度。

增加顯示亮度。

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3工作菜單的使用3.1菜單按鍵

通過(guò)按鍵F5和F10可以向右或向左顯示菜單，當(dāng)屏幕滾動(dòng)時(shí)將簡(jiǎn)要顯示菜單名稱。按鍵F4和F9可以向上或向下顯示文字行，當(dāng)向左或向右滾動(dòng)屏幕時(shí)，下個(gè)菜單的首行是不會(huì)自動(dòng)顯示的，而顯示為最近顯示的菜單，這樣便利在兩個(gè)菜單之間切換。

菜單結(jié)構(gòu)示意圖

3.2菜單結(jié)構(gòu)

菜單分為三層，子菜單隱蔽在主菜單下，子菜單還包含另一層子菜單。

假使有一子菜單隱蔽在主菜單命令后，光標(biāo)將變成矩形。子菜單可以通過(guò)光標(biāo)和按ENTER鍵調(diào)用相應(yīng)的菜單命令開啟子菜單。下層子菜單也可以以同樣的方式開啟。

按ESC鍵將退出子菜單回到上一級(jí)菜單。

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3.3登陸控制面板

按兩次ENTER后顯示上面的界面，訪問(wèn)權(quán)限請(qǐng)求

1應(yīng)用光標(biāo)選擇訪問(wèn)權(quán)限（AccessPrivileges），按下ENTER按鍵，被激活權(quán)限編輯。2輸入密碼（光標(biāo)移動(dòng)，但是密碼不會(huì)顯示）。3輸入密碼后按ENTER鍵確認(rèn)。

假使密碼有效，根據(jù)密碼等級(jí)將會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的訪問(wèn)權(quán)限。訪問(wèn)權(quán)限決定了哪些菜單能被顯示和哪些部分可以編輯。

解除訪問(wèn)權(quán)限

1光標(biāo)移到訪問(wèn)權(quán)限（AccessPrivileges）行。2按兩次ENTER鍵，訪問(wèn)權(quán)限被解除活動(dòng)狀態(tài)請(qǐng)求

1應(yīng)用光標(biāo)，活動(dòng)狀態(tài)請(qǐng)求（RequestActiveStatus）按鍵ENTER確定。2輸入用戶號(hào)碼，將顯示為“ActiveStatusEnabled〞，字母“a〞將顯示在右向角，說(shuō)明控制面板已被激活。

注意：

假使有一個(gè)優(yōu)先級(jí)高的控制面板已被激活，就不能進(jìn)行任何數(shù)據(jù)輸入到該控制面板的

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操作。

解除活動(dòng)狀態(tài)

1移動(dòng)光標(biāo)到活動(dòng)狀態(tài)行（ActiveStatusEnabled）2按兩次ENTER鍵。活動(dòng)狀態(tài)被解除。注意：

對(duì)安裝在變頻器上的控制面板，假使在30分鐘內(nèi)沒有任何操作，訪問(wèn)權(quán)限和活動(dòng)狀態(tài)都會(huì)自動(dòng)復(fù)位。對(duì)機(jī)艙主控制柜上的面板，活動(dòng)狀態(tài)必需在離開機(jī)艙前手動(dòng)復(fù)位。當(dāng)活動(dòng)狀態(tài)解除后，訪問(wèn)權(quán)限會(huì)自動(dòng)復(fù)位。假使機(jī)艙控制面板活動(dòng)狀態(tài)不解除，風(fēng)機(jī)將不能通過(guò)變頻器上的控制面板或遠(yuǎn)程控制。3.4復(fù)位狀態(tài)代碼

假使