我所知道的风机系统
风机控制系统的整体设计
1.风机按使用材质分类可分为多种，如铁壳风机（普通风机）、玻璃钢风机、塑料风机、铝风机、不锈钢风机等等。
2.按出口压力（升压）分为：通风机（≤1.5万Pa），鼓风机（1.5～35万Pa），压缩机（≥35万Pa）。其中，通风机多为民用，其他两类多用于工业、矿业场合。
3.按工作原理分为：透平式（离心式、轴流式、混流式、横流式）和容积式（如罗茨风机等）。
(6)转速:风机轴每分钟的转数称为转速，以n表示，单位为r/min。风机的各性能参数一般都不是在试验台上直接测量的，而是通过对试验数据进行计算而得到。得到风机性能参数后，绘制风机的性能曲线为风机性能试验的最终结果，风机的性能曲线有两种，包括有因次性能曲线和无因次性能曲线。
(7)有因次性能曲线:将风机在各工况下的性能参数值用曲线连接起来，绘制在直角坐标系中，用以表示风机流量、功率、效率、全压与静压之间的关系曲线。
离心风机一般由叶轮、机壳、集流器、电机和传动件（如主轴、带轮、轴承、三角带等）组成。叶轮由轮盘、叶片、轮盖、轴盘组成。机壳由蜗板、侧板和支腿组成。
柜式离心风机属于前向多翼风机是前向风机中的一种，他具有高压力系数和大流量系数及低噪声特点，其叶片数很多（一般为40～80），叶片很窄，前向多翼风机特别适于在空调系统中使用。
Key Words: fan performance; fan control; fan design; frequency conversion; converter and so on
第一章
1.1
风机已有悠久的历史。中国在公元前许多年就已制造出简单的木制砻谷风车，它的作用原理与现代离心风机基本相同。1862年，英国的varber发明离心风机，其叶轮、机壳为同心圆型，机壳用砖制，木制叶轮采用后向直叶片，效率仅为40％左右，主要用于矿山通风。1880年，人们设计出用于矿井排送风的蜗形机壳，和后向弯曲叶片的离心风机，结构已比较完善了。
新风系统原理介绍
新风系统，周所周知是新型室内通风排气设备，不仅能有组织地进风、排风，让空气通畅流通，且通过通风换气，还能将室内有害化学气味、污染物、湿气、异味、病毒、细菌等全面彻底地排向室外，进而随时保持室内循环新鲜空气，让人们在室内呼吸到新鲜、干净、高品质的空气。
那么你知道该系统是如何工作的吗，下边我们一起来了解一下吧。
新风系统为开放性的循环系统，由风机、进风口、排气口和各种管道和接头组成。
风机通过管道与一系列的排风口连通，启动风机，让室内形成负压，室内受污染的空气经过排风口及风机排向室外，室外新鲜空气经进风口进入室内。
然后室外新鲜空气与室内污浊的空气经过高性能空气质量交换器（热转换器），污浊空气部分能量（排风系统中的部分能量有效回收后储存在储能装置中）传递给进入的新鲜空气，最终新鲜空气通过预热（预冷）、湿度交换后送入室内。
、系统种类1、单向流新风系统单向流系统是基于机械式通风系统三大原则的中央机械式排风与自然进风结合而形成的多元化通风系统，由风机、进风口、排风口及各种管道和接头组成的。
安装在吊顶内的风机通过管道与一系列的排风口相连，风机启动，室内混浊的空气经安装在室内的吸风口通过风机排出室外，在室内形成几个有效的负压区，室内空气持续不断的向负压区流动并排出室外，室外新鲜空气由安装在窗框上方（窗框与墙体之间）的进风口不断的向室内补充，从而一直呼吸到高品质的新鲜空气。
该新风系统的送风系统，但无须送风管道的连接，而排风管道一般安装于过道、卫生间等通常有吊顶的地方，基本上不额外占用空间。
2、双向流新风系统双向流新风系统是基于机械式通风系统三大原则的中央机械式送、排风系统，并且是对单向流新风系统有效的补充。
在双向流系统的设计中排风主机与室内排风口的位置与单向流分布基本一致，不同的是双向流系统中的新风是由新风主机送入。
新风主机通过管道与室内的空气分布器相连接，新风主机不断的把室外新风通过管道送入室内，以满足人们日常生活所需新鲜、有质量的空气。
通风系统组成
通风系统组成通风系统是现代建筑中不可或缺的一部分，它能够有效地调节室内空气的湿度和温度，为人们提供一个舒适健康的生活环境。
通风系统由多个组成部分组成，包括送风管道、排风管道、风机、过滤器等。
下面将逐一介绍这些组成部分的功能和作用。
送风管道是通风系统中的重要组成部分。
它负责将新鲜空气从室外引入室内。
送风管道通常位于建筑物的外墙或屋顶上，通过管道将新鲜空气输送到各个房间。
送风管道需要经过精心设计和布置，以确保空气能够均匀地分布到各个角落。
此外，送风管道还可以设置调节阀门，根据需要调节送风量，以满足不同房间的需求。
而排风管道则负责将室内污浊空气排出室外。
排风管道通常位于厨房、浴室等产生大量湿气和异味的区域，它们通过管道将污浊空气排出室外，保持室内空气的清新。
排风管道还可以设置排气扇，增强排风效果，避免湿气滞留和异味扩散。
风机是通风系统中的核心部件，它负责产生气流，推动空气流动。
风机通常安装在送风和排风管道的末端，通过旋转叶片产生气流，将新鲜空气送入室内，同时将污浊空气排出室外。
风机的转速可以根据需要进行调节，以控制气流的强度和方向。
过滤器是通风系统中的重要组成部分，它负责过滤空气中的灰尘、细菌和有害物质。
过滤器通常安装在送风管道的进气口处，它们通过滤网将空气中的杂质拦截下来，保证室内空气的清洁和健康。
过滤器的种类繁多，包括颗粒过滤器、活性炭过滤器等，可以根据需要选择合适的过滤器。
通风系统还可以配备湿度调节器、温度传感器等辅助设备，以进一步提高系统的性能和效果。
湿度调节器可以根据室内湿度的变化自动调节送风量，保持室内湿度的稳定。
温度传感器可以监测室内温度的变化，根据需要调节送风温度，提供一个舒适的室内环境。
通风系统的组成部分相互配合，共同发挥作用，确保室内空气的清新和舒适。
它们通过送风管道、排风管道、风机、过滤器等组成，为人们提供一个健康、舒适的生活环境。
随着科技的不断进步，通风系统的性能和效果也在不断提高，为人们的生活带来了更多的便利和舒适。
风机辅控系统的介绍与发展
风机辅控系统的介绍与发展摘要：风机一般置立在人迹罕至的沙戈荒或者环境恶劣的海上，对于风机运行状态的巡视和检测都带来了不少的考验。
风机辅控系统有助于我们对风机实现全天候24小时检测。
文中介绍了风机辅控的工作系统以及常规的辅控监测系统。
总结出目前风机辅控存在的一些不足之处，提出了风机辅控向一体化、数字化、智能化的发展期望。
关键词：风机辅控,监测系统；发展引言能源决定着一个国家的兴衰，谁把握住了能源变革的大势，谁就能获得发展的先机。
“双碳”战略的提出，为我国能源转型变革指明了方向，也为风电行业的持续发展注入了一剂强心针。
预示着我国正加快以清洁能源为主体的能源结构改革。
国家把积极发展新能源作为能源战略的重要方向，其中风力发电为其中重要的方向之一。
近年来,全球风电产业高速发展,中国已经成为全球风力发电规模最大、增长最快的市场。
但由于核心技术不够成熟和制造、安装质量不合格,设备巡检、运行维护检查不到位,导致倒塔、飞车等事故频频发生,造成了巨大的经济损失。
因此，在风机上安装辅控监测系统实时地监测风机的运行状况，及早发现潜在故障征兆，降低运维成本，从而保证风电机组安全高效发电运行有着重要学术研究意义和工程应用价值［1］。
1.风机辅控的研究现状相比于火电和水电，风电机组在高空运行，是多部件协同工作的复杂系统，监测特征量类型多、数量大，受风速和风向的不确定性影响以及变速恒频发电控制的约束，运行状态通常在不同工况之间随机频繁切换，各类特征量随机波动范围较宽，利用单一或几个特征量采用传统状态监测和故障诊断方法，难以得到风电机组真实的运行状态和实现准确故障定位。
基于上述风电机组特殊性，了解风电机组辅控监测系统研究现状，结合当前的研究方法和成果，进一步开展该领域的研究。
GILL基于 Copula 函数建立了风电机组功率曲线的概率模型，利用SCADA系统运行数据，实例结果表明，可对风电机组的叶片退化、偏航和变桨系统的早期故障征兆进行有效监测[2]。
风系统工作原理
风系统工作原理
风系统的工作原理是由风力发电机驱动的。
风力发电机利用风能将其转化为电能。
其工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 风能转化：当风通过风力发电机的叶片时，风力将叶片推动并使其转动。
叶片的形状和倾斜度设计得非常精确，以最大化吸收风能。
2. 传动系统：转动的叶片将动力传递给轴，然后通过传动系统将动力传递到风力发电机内的转子。
3. 转子：转子是风力发电机的核心部分，通常由磁铁和线圈组成。
当转子旋转时，磁铁和线圈之间产生电场变化，从而产生电流。
4. 发电机：电流通过导线传送到发电机内，进一步转化为可用的交流电。
发电机内通常包含调节器和控制器，以确保电流稳定且符合特定需求。
5. 输电和储存：发电后的电能通过输电线路输送到需要使用的地方，也可以被储存起来以备不时之需。
储存方式可以是将电能转化为化学能，例如通过蓄电池，或将电能转化为其他形式的能源，如将其用于水泵抽水或储存为压缩空气。
总之，风系统工作的基本原理就是将风能转化为电能，通过风力发电机的转动产生电流，进而供给使用者使用或储存。
1.5兆瓦风机电控系统介绍
对于处于旷野之中高耸物体，无论怎么样防护，都不可能完全避免雷 击。因此，对于风力发电机组的防雷来说，应该把重点放在遭受雷击 时如何迅速将雷电流引入大地，尽可能地减少由雷电导入设备的电流， 最大限度地保障设备和人员的安全，使损失降低到最小的程度。金风 1.5MW风力发电机组的防雷系统就是遵循这一原则而设计的，从叶尖 到机组基础，各部分均采用了严密的防雷击保护措施（见上图），防 雷按照IEC61024标准所规定的I级保护等级要求，参照执行IEC 61400-24、DIN VDE 0127、GB50057-1994等标准金风1.5MW风力 发电机组的防雷系统，根据相应的防雷标准，我们将风力发电系统的 内外部分分了多个电磁兼容性防雷保护区。其中，在机舱、塔身和主 控室内外可以分为LPZ0、LPZ1和LPZ2三个区（如上图）。针对不同 防雷区域采取有效的防护手段，主要包括雷电接受和传导系统、过电 压保护和等电位连接等措施，这些都充分考虑了雷电的特点而设计， 实践证明这一方法简单而有效。
控制及安全保护
整个运行过程都处于主控PLC严密控制之中。其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10分钟（可设置）超过3m/s，风机将自动启动。叶轮转速大于10.1转／ 分时并入电网。 B、随着风速的增加，发电机的出力随之增加，当风速大于12m/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２２米/秒持续10分钟，将实现正常刹车（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28米/秒并持续10秒钟时，实现正常刹车；当风速高于33米/秒并持续1 秒钟时，实现正常刹车。 E、当遇到一般故障时，实现正常刹车。 F、当遇到特定故障时，实现紧急刹车（变流器脱网，叶片以7°/s的速度顺 桨）。
鼓风机的控制系统设计
鼓风机的控制系统设计摘要:目前，国内钢厂的空气悬浮鼓风机大多为空气悬浮式或轴流式风机。
随着科学的发展，可编程逻辑控制器（PLC）作为一种先进的电气控制系统，可以有效地替代传统的继电器控制电路，它们的连接简单、技术先进，可以有效地减少系统的故障，并且可以有效地抵御严酷的环境，如潮湿、高温、灰尘或者其他任何影响因子，从而提升系统的可靠性。
这款产品具有出色的逻辑控制和多重优势，既具有良好的抗干扰素力，又具有较低的温度、振动和噪声，而且尺寸紧凑，即使处于极端的工况也能够持久地工作，而且操作简易，维修也十分容易。
这款PLC控制系统具有强大的通信性、高效的数据传输、灵活的操作界面，为不同的应用场景提供了更加有效地控制。
在这篇文章中，我们将深入探讨如何利用plc控制系统来实现对空气悬浮鼓风机的有效控制。
这个系统能够帮助我们更好地操作空气悬浮式吹风器。
关键词：鼓风机；状态；控制系统1控制系统总体方案设计1.1PLC控制系统设计原则（1）可靠性如果因为错误的操作而导致的故障，在重置后，该系统仍然具有良好的稳定性，并且在极端情况下仍然保持着良好的运转状态。
（2）实时性污水处理是一个复杂的系统，必须实时监控设备的运行状态和参数，一旦发现异常，就应立即发出警报，以确保污水处理的有效性。
（3）可扩展性为了满足后期改造的需求，系统的运行时间应该尽可能地延长，可用率应该达到99.99%以上。
4）经济高效性科技的发展不仅带来了更高的功能和性能，而且还大大降低了生产成本，这样才能让自动化技术渗透到生产的每一个环节，从而提升整体的自动化水平。
（5）可操作性通过使用友好的控制计算机监控界面，可以轻松地对主要工艺参数和各种设备的运行状况进行实时监测，并且可以轻松地调整和更新，从而有效地推动流程的变革。
1.2系统功能需求分析（1）在进行数据收集和分析时，我们会收集各种气体的压力信息，例如进气、排气和润滑油的压力。
此外，我们还会收集气体的温度信息，例如进气、排气、油、冷却水、轴瓦和电机的温度等。
简述风机的工作原理
简述风机的工作原理
风机是一种将风能转化为机械能的装置。
其工作原理主要是由动力系统、转子和外部环境三个部分组成。
1. 动力系统：风机的动力系统通常由电机、发动机或风轮等设备组成。
该系统通过提供能量，使风机得以运转。
其中，电机一般采用交流电或直流电供电，通过电流驱动转子转动；发动机利用内燃机的燃烧过程产生的能量来驱动转子转动；风轮则是通过自然风力的作用来直接驱动转子转动。
2. 转子：风机的转子通常由叶轮、叶片和轴承等部件组成。
当风机启动后，动力系统提供的能量将转子带动，使其产生旋转运动。
转子的旋转速度和力量取决于动力设备的性能和工作条件。
3. 外部环境：风机的工作效果与外部环境中的风速和气流质量有关。
风速越大，风机叶片接收到的风能将越强，转子旋转的速度也将越快。
在风力较小的情况下，风机的工作效果相对较弱。
此外，气流的稳定性和连续性也会影响风机的工作效果。
简而言之，风机的工作原理是通过动力系统提供能量，使转子旋转起来，并利用外部环境中的风能来驱动叶轮旋转，从而将风能转化为机械能。
这种机械能可以用于驱动其他设备、产生电力、通风换气等多种应用。
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测试
– IEC61400 系列标准及其引用的高压变频器等标准 – 电机类标准 – 并网类标准 – 认证体系：CE 、LIyod 等
目录
风力发电最基本原理 风力发电发展历程和各种技术发展路线 为什么说这是一个高科技的产品 主要功能、需求说明
– 电机保护： du/dt 及共模电压 – 开口电压和转子电压的关系 – 低压穿越 LVRT和Crowbar – 系统功率控制：最大功率点跟踪 Cp和桨矩控制 – 系统谐振点问题 – 风电场技术要求 – 无功补偿器（SVC,STATCOM） – 风冷、水冷问题
风电场技术要求（1） 风电场技术要求（
风电场的接入位置 电力系统中:
COE: Cost of Energy 风机不是越大越好
最优功率点的提升主要限制因素
– 运输、安装 – 维护 – 生产能力
主要由于成本问题，双馈暂时更 适合我国现状
Source: NERL: WindPACT Turbine Study NREL_SZ P38 Source: EWEA 2005-P49
•Many rich countries suit for wind power: •USA •JAPAN •England •Germany lead wind power market but its wind resource is not abundance. •India is developing country. •So, suitable policy is the major drive for this market.
– 电机保护： Du/dt 及共模电压 – 开口电压和转子电压的关系 – 低压穿越 LVRT – 系统功率控制：最大功率点跟踪 Cp和桨矩控制 – 有功无功控制，Crowbar – 系统谐振点问题 – 无功补偿器 – 风冷、水冷问题
风力发电机分类
中小风机市场较小，门槛低，不适合我司。
风机发展历程
– 包括环境适应性
成本 维护、安装、运输 并网能力和电网适应性 高效率 重量轻….
Boeing 747 65m Wingspan
功率设计: Topology
我司最大功率自行设计产品 第一个690V产品 第一个功率完全四象限流动产品
控制单板 （含子系统）-----约14种 含子系统）
单板软件: 系统控制
风机发展趋势:从陆地到大海
在海上安装型风机里面，直驱方式为主流
而且该方式将向高压直流输电演进 海上安装主要是安装费用、基础设施费用、电力接入费用会大很多
我们在双馈做到一定程度后，会开始直驱的开发
> 20 km 250m – 20km 2 – 20 m deep >20 m deep
可以留给儿女们干的事业：潮汐发电 可以留给儿女们干的事业：
电机＋电网＋电力电子的混合学科 电机、电网、电力电子装置循环耦合
Combined Technologies
单板软件: 矢量控制
结构、工艺、测试 结构、工艺、
我们的核心技术包括：结构、工艺、测试 结构、工艺＝＝IP54
– 可维护性，模块化设计 – 沿海应用: 饱和水蒸气、盐雾 – 沙漠应用: 沙尘暴 – 寒冬应用: 东北的冬天
具体有功无功调节能力， 具体有功无功调节能力，满足电力系统调度要求
Tradition Wind Turbines (Constant speed) Power Control Voltage Control Frequency Control No No No Doubly Fed Yes Yes Yes Direct Drive Yes Yes Yes
Cheaper Power Electronics – Only Have to Handle Rotor Current. Require 1/3 Rating Power Electronics
直驱方案
Direct Drive Generator
Variable Speed
No Gearbox
Gearbox
Nacelle Controls Yaw Mechanism Tower
风机最基本公式
风力发电能量
风速和能量是3次方关系 从发电机安装高度：越高 越好
Power = kCp 1 ρAV 3 2
世界风区 (January & July)
Wind Speed (meters/ sec) (Measurement Height not documented)
我所知道的风机系统 －－技术科普 －－技术科普
周岩峰 2006-11-03
目录
风力发电基础知识 风力发电发展历程和各种技术发展路线 为什么说这是一个高科技的产品 主要功能、需求说明
– 电机保护： Du/dt 及共模电压 – 开口电压和转子电压的关系 – 低压穿越 LVRT – 系统功率控制：最大功率点跟踪 Cp和桨矩控制 – 有功无功控制，Crowbar – 系统谐振点问题 – 无功补偿器 – 风冷、水冷问题
Source: Riso: morthorst_2004_1 P28 Source:/news/2005-08/03/content_4789660.htm
目录
风力发电基础知识 风力发电发展历程和各种技术发展路线 为什么说这是一个高科技的产品 主要功能、需求说明
Variable Speed 这是2005年推 出的产品 并网性能和直 驱相同，依然 属于直驱大类 最早由 Multibrid公司 公司 发明， 发明，技术转 让给WinwinD 让给
Require Full Rating Power Electronics
为什么直驱和双馈必将取代传统异步机方案
高的空气动力学效率 (年平均发电量提高10％)
• S 是转差率, K是类似变压器的变比 • 风机中调速范围是30%，目前MW级双馈风机开口电压约 2000V，所以开口电压一般约690V
低压穿越 LVRT
低压穿越模式一般的工作区间是额定电压的80%～15%
– – – LVRT 起因一般是电网远端短路。一般风机系统在输出电压降低到额定的 80%的时候会脱离电网。低压穿越的目的就是风机尽量不脱网。 目前只有德国将LVRT写进了标准要求 因涉及电压源、电流源快速、平滑切换，电机耦合等因素，这是一个世界性 难题，世界上没有一个公司能够在双馈方案下很好的解决这个问题。能将这 个问题解决的好的人，当一个IEEE的Senior 委员毫无问题。
从技术类型上，这是我们的领域 从技术类型上，
MDI+UPS Wind Power Converter
Grid connection technology were mature in UPS product line from our NX-A product.
Generator rotor side control technology were mature in our MDI product line.
Power = kCp 1 ρAV 3 2
系统功率控制：最大功率点跟踪 Cp和桨矩控制 系统功率控制：
这是概念性的风机功率调节框图
– – Pe是有功给定 ө 是桨矩角度
从保护角度，系统中有UPS给桨矩控制系统供电。 陷波滤波 最大功率 跟踪曲线
系统谐振点问题
这个机械系统是有 固有谐振点的，主 谐振点之外还有很 多次谐振点。 避免谐振的方法之 一是 控制系统转 速，控制加陷波滤 波器 一个典型的MW级 风机系统主谐振点 是1.67Hz 另外，风机系统中 有振动保护器
• 拓扑和母线电压 • 开关速度越高，du/dt越大 • 长电缆行波反射，导致更大的电压，和电压击穿风险
– 双馈风机如果安装在机座而不是塔袈里面，因每线缆长度都有 50m，将可能面临严重的行波反射问题。
开口电压和转子电压的关系
开口电压
– 是将电机想成变压器，电机静止，定子加额定电压情况 下的转子电压 – 测试的时候一般是在定子加个很小的电压，转子测量电 压后，推算出开口电压 – V rotor= K*S* V stator
陆地和海上风力发电机
海上和陆地风机安装方式
Vestas V90-3MW:
叶片扇面直径 : 90 (m) 顶端重量: 111(T)
Boeing 747 65m Wingspan
风力发电机内部结构
Cooling High Speed Shaft Generator Rotor
Brake Motor Pitch Mechanism Low Speed Shaft
Source: /Newsroom/NewImages/images.php3?img_id=5181
我国风区和平均风速（10m高度） 我国风区和平均风速（ 高度）
China
一般风电厂的生命周期
周期 ~3+ yrs
风机系统初始投资价值构成（陆地安装） 风机系统初始投资价值构成（陆地安装）
Wind power converter topology is the same as our iTrust-UL33 UPS.
最关键的技术指标：可靠性是风机系统的生命 最关键的技术指标：
可靠性
– 如果维护一个比波音飞机还大的东西？ – Vestas V90-3MW,
• 转子直径 : 90 (m) • 塔顶重量: 111(T) • 停一小时，损失电费1500元
main circuit breaker
rotor bearing
pitch drive
brake
synchronous generator
Permanent Magnet Generators.
Require Full Rating Power Electronics
混合直驱方案
Hybrid Direct Drive Generator