上海电气风力发电 机组结构
风力发电机的构造
风力发电机的构造风力发电机是一种利用风能将其转化为电能的设备。
它是由多个关键部件组成的，包括风轮、发电机、控制器和塔架等。
下面将详细介绍风力发电机的构造。
一、风轮风轮是风力发电机的核心部件，它负责将风能转化为机械能。
风轮通常由数片叶片组成，可以根据需要调整叶片的角度。
当风经过叶片时，叶片会受到风力的推动而旋转。
风轮的设计和材料选择非常重要，既要考虑受力平衡，又要保证叶片的轻巧和坚固。
二、发电机发电机是将机械能转化为电能的设备。
在风力发电机中，通常使用的是同步发电机。
当风轮旋转时，通过传动装置将其机械能传递给发电机转子，进而产生电能。
发电机的转子由电磁铁和线圈组成，当转子旋转时，线圈中的导线会产生磁场，从而感应出电流。
这种感应电流经过整流装置进行整流，最终输出直流电能。
三、控制器控制器是风力发电机的重要部件，它负责调节风力发电系统的运行状态。
控制器通常包括风速测量装置、转速控制装置和电压控制装置等。
风速测量装置可以实时监测风速的变化，根据风速的大小调整叶片的角度，以保证风轮的转速在合适范围内。
转速控制装置可以根据需要调整发电机的转速，以适应不同的风速条件。
电压控制装置可以监测发电机输出电压的稳定性，确保电能的质量。
四、塔架塔架是支撑风力发电机的结构，它通常由钢材制成，具有足够的强度和稳定性。
塔架的高度可以根据风能资源的分布和地理条件来确定。
一般来说，塔架越高，风力发电机的叶片就可以获得更多的风能，从而提高发电效率。
同时，塔架还需要考虑抗风性能，以确保风力发电机在恶劣天气条件下的安全运行。
总结：风力发电机的构造包括风轮、发电机、控制器和塔架等关键部件。
风轮负责将风能转化为机械能，发电机将机械能转化为电能，控制器调节风力发电系统的运行状态，塔架支撑整个设备。
这些部件相互配合，共同完成风力发电的转化过程。
风力发电机的构造设计需要考虑叶片的形状和材料、发电机的类型和转速控制、以及塔架的高度和稳定性等因素。
引进型1_25MW风力发电机组结构与性能特点
引进型1.25MW风力发电机组结构与性能特点黄成力,左 倜,崔雅文,沈坤荣,顾岳飞,杨 飞,李 滨,李 楠,楚 峥(上海电气风电设备有限公司,上海 200241)摘 要:上海电气风电设备有限公司引进英国EU Energy 技术生产的1.25MW 风力发电机组,是一款经典的双馈变速恒频机组,叶片采用液压变桨距调节技术,具有结构紧凑、技术先进、成熟可靠的特点。
介绍了该型风力发电机组的性能特点、技术规范、主要结构及控制系统原理。
关键词:风力发电机组;水平轴风力机;结构;性能中图分类号:TM614 文献标识码:A1 引言上海电气风电设备有限公司(英文简称,SEWIND )的SEC 21250风机的原型机是与英国EU 2EN ER GY WIND 公司(原德国DeWind )签定技术引进合同引进的。
2006年初签订技术引进合同时,DeWind 的该型风机产品已在欧洲成功运行了270余台,是一款成熟可靠的风机产品。
同时,该机也是一款经典的双馈变速恒频机组,叶片采用液压变桨距调节技术。
该机组具有强风自保护的特点,设计的强风自保护型功率曲线,具有较高的运行可靠性和可利用率。
国产化设计时针对低温环境做了评估和相应的改型设计,将原型机的-30℃生存温度和-20℃运行温度提高到-40℃生存温度和-30℃运行温度,使之能适应我国的气候和地理条件。
2 SEC 21250风机的主要技术规范和性能2.1 主要技术规范SEC 21250风机为三叶片、上风向、水平轴、变速变桨距的风力发电机组。
风机的额定功率为1250kW ,配有两种不同风轮直径的叶片和三种不同高度的塔架,适应不同的风况和项目要求。
SEC 21250风机能高效利用风能、噪声小、电网兼容性好、经久耐用。
该风机能在不同风轮转速下运行,不但在低风速时有效发电,在高风速时风机和部件也不会超载。
双馈异步发电机和IG 2B T 变频器的组合将电网电压、频率与发电机的转速隔离,从而使风电机组能与工频电网连接。
风电机组工作原理及结构
风电机组工作原理及结构文/王海刚上海电气风电设备有限公司 (200241)王海刚(1982年~)，男，山西省祁县人，硕士。
主要从事风力发电机组叶片气动、结构方面的研究。
摘要：风电机组通过风轮、主轴、齿轮箱、发电机完成了风能向电能的转化。
而机组产生的载荷由轮毂、主轴、主轴轴承座、底架到塔架实现传递。
风电机组结构即按其工作原理和功能进行设计。
Abstract: Wind power as a kind of natural energy of no pollutant and sustainable using, is more and more human attention.Wind turbine is a device that can transfer wind energy into electrical energy.Accoring to the rotor blade, main shaft, gearbox and generator, energy tansformation of wind turbine has been finished.Loads of wind turbine has been delivered by the hub, main shaft, rotor bearing, rotor bearing housing, main frame and tower.The primary structure of wind turbine is based on the working principle and functional definition to design.随着人类对风能利用的重视，越来越多的国家在风力发电技术的研究与应用上投入了相当大的人力及资金，充分利用空气动力学、新材料、新型电机、电力电子技术、计算机、自动控制及通信技术等方面的最新成果，开发建立了评估风力资源的测量及计算机模拟系统，发展了变桨距控制及失速控制的风力发电机设计理论，采用了新型风力发电机叶片材料及叶片翼型，研制出了变极、变滑差、变速恒频及低速永磁等新型发电机。
上海电气SEC-W02-1250风机运行规程
目录前言 (III)1 范围 (1)2 引用标准 (1)3 对风机运维人员的基本要求 (1)4 登机工作人员基本安全注意事项 (2)5 风机主要部件概况 (6)5.1上海电气SEC-W02-1250风电机组技术参数 (6)5.2齿轮箱型号 (6)5.3叶片技术参数 (6)5.4其他部件型号及制造商 (7)6 上海电气SEC-W02-1250风力发电机功率曲线 (8)7 风机说明 (9)7.1概述 (9)7.2风力发电机的组成 (9)7.3气候条件 (10)7.4电网条件 (10)7.5发电系统说明 (11)7.7轮毂系统 (14)7.8传动链 (19)7.9冷却系统 (24)7.10偏航系统 (28)7.11发电机 (30)7.12变频器 (33)7.13液压系统 (36)7.14机舱罩 (43)7.15外部传感器 (43)8 风机控制系统说明 (44)8.1风机控制系统概述 (44)8.2主控制器WP3100系统特点 (45)8.3风机运行模式 (46)8.4制动程序BP（B RAKE PROGRAM） (49)9 风机WP3050控制器操作 (51)9.1概述 (51)9.2就地3050控制器的操作说明 (51)9.3从3050控制器调出运行参数 (60)10 风场远程控制与数据分析 (71)10.1S CADA系统特点 (71)10.2S CADA系统网络拓扑图及系统结构图 (71)10.3G ATEWAY系统操作及功能 (74)11 风电机组正常运行的要求 (80)11.1风电机组在投入运行前应具备的条件 (80)11.2风电机组的启动和停机 (80)11.3风电场运行监视 (81)11.4风电场的定期巡视 (81)12 异常运行和事故处理 (81)12.1风电场异常运行与事故处理基本要求 (81)12.2风电机组异常运行及故障处理 (82)12.3风电场事故处理 (83)附录B (96)（规范性附录） (96)上海电气SEC-W02-1250风力发电机组运行控制及故障代码手册 (96)1 制动程序说明 (97)2 偏航程序说明 (99)3 机组复位 (100)4 机组操作权限 (100)5 机组温度值和位置等相关描述 (101)6 机舱电机、加热器和其余附属对象自动运行的启停条件 (102)7 风机系统各子系统温度和各元素的数值限制条件 (103)8 机组的状态代码及说明 (104)8.1状态码前言 (104)8.2变桨系统 (106)8.3机舱安全链 (107)8.4控制系统 (109)8.5液压系统 (114)8.6测量系统 (115)8.7传动系统 (116)8.8变频器 (118)9 变频器常见故障说明 (123)10上海电气SEC-W02-1250风力发电机保护配置 (126)10.1变频器电气量保护 (126)10.2发电机机保护 (126)10.3变桨系统保护 (127)10.4齿轮箱保护 (128)10.5偏航系统保护 (129)10.6风机安全链保护 (130)附录C (131)（规范性附录） (131)上海电气SEC-W02-1250风力发电机组液压回路原理图 (131)1 液压泵站原理图 (132)2 偏航驱动/制动原理图 (133)3 高速轴刹车原理图 (134)4 控制变桨原理图 (135)5 安全变桨原理图 (136)前言本标准于2011年8月31日首次发布。
上海电气W风电机组介绍
SEC-W01-1250 kW 液压系统技术数据 :
液压泵数量: 2
最大流量:
69 l/min
泵功率 15 kW
运行压力:
135 巴
液压油用量: 160 升
过滤: 两个压力过滤器和一个旁路过滤器 油的清洁程度要达到 NAS-class 6 依据 ISO 4406
液压油: HLP 32 (DIN 51524)（32号抗磨液压油）
SEC-1250风电机组功率曲线与一般变 速变桨距风力发电机组不同。根据IEC 标准对风区的划分，中国一般风电场 都属于Ⅱ类或Ⅲ类风区。根据最近的 一些统计数据，在10m高度处年平均 风速最大为11m/s。从这些标准和统计 数据可以看出，风力发电机组绝大部 分时间都运行在较低的风速范围，所 以18m/s以后功率曲线开始主动下降并 不会影响风电机组的发电量。 通过这种特殊的设计，使机组的可靠 性大大提高，也提高了SEC-1250风力 发电机组的可利用率。
功率w
1400 1200 1000
800 600 400 200
0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 风速m/s
SEC-1250风电机组主要部件介绍
电器控制柜
双馈异步发电 机
齿轮箱
主轴 主轴承 叶轮
变频器冷却器 高速轴刹车 底架
SEC-1250风电机组总体介绍
SEC-1250为引进德国 Dewind公司的D6-1250机型 技术而设计、改进的并网型 风力发电机组。 自2000年9月第一台机组面 世至今，D6-1250风力发电 机组在欧洲和中国已经安装 了近500台，至今齿轮箱没 有一台出现过问题，其可靠 性非常高。
风力发电机组内部结构
风力发电机组内部结构
风力发电机组内部结构主要由风轮、发电机、机舱、塔架和控制系统等部分组成。
风轮：包括叶片、轮毂和加固件等，是风力发电机组中最重要的部分之一，其作用是将风的动能转换为机械能。
当风吹动叶片时，叶片会带动轮毂旋转，进而带动发电机发电。
发电机：发电机是风力发电机组中的核心部分，其作用是将风轮旋转的机械能转换为电能。
发电机通常由定子和转子两部分组成，定子固定不动，而转子则随着风轮的旋转而旋转。
机舱：机舱是安装风力发电机组的主要部位之一，通常由钢板制成封闭的箱形结构，内部安装有发电机、齿轮箱、刹车系统、偏航系统等关键部件。
机舱的作用是保护内部设备免受外部环境的影响，并确保设备的安全运行。
塔架：塔架是支撑风力发电机组的重要部分，通常由钢管或角钢制成，其高度和直径根据机组的功率和风速等条件而定。
塔架的作用是支撑风轮和机舱，并将它们固定在适当的高度上，以便捕获更多的风能。
控制系统：控制系统是风力发电机组的“大脑”，负责监测和控制机组的运行状态。
控制系统通常由传感器、控制器和执行机构等部分组成，可以实时监测风速、风向、发电机转速等参数，并根据这些参数调整机组的运行状态，确保机组的稳定运行和最
大发电量的输出。
除了上述主要部分外，风力发电机组还包括变速箱、主轴承、电气系统、液压系统、冷却系统、刹车系统等辅助部分，这些部分共同协作，确保风力发电机组的正常运行和高效发电。
风力发电机结构介绍
绍结机构介风力发电风力发电机组是由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电该机组通过风力推动叶轮旋转，塔架和基础等组成。
机、控制与安全系统、机舱、有效的将风能转再通过传动系统增速来达到发电机的转速后来驱动发电机发电，化成电能。
风力发电机组结构示意图如下。
1、叶片2、变浆轴承3、主轴4、机舱吊5、齿轮箱6、高速轴制动器7、发电机8、轴流风机9、机座10、滑环11、偏航轴承12、偏航驱动13、轮毂系统各主要组成部分功能简述如下（1）叶片叶片是吸收风能的单元，用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能。
叶轮的转动是风作用在叶片上产生的升力导致。
由叶片、轮毂、变桨系统组成。
每个叶片有一套独立的变桨机构，主动对叶片进行调节。
叶片配备雷电保护系统。
风机维护时，叶轮可通过锁定销进行锁定。
（2）变浆系统变浆系统通过改变叶片的桨距角，使叶片在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。
（3）齿轮箱齿轮箱是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。
发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。
明阳）发电机4（．1.5s/se机组采用是带滑环三相双馈异步发电机。
转子与变频器连接，可向转子回路提供可调频率的电压，输出转速可以在同步转速±30%范围内调节。
（5）偏航系统偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式，与控制系统相配合，使叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高发电效率。
同时提供必要的锁紧力矩，以保障机组安全运行。
（6）轮毂系统轮毂的作用是将叶片固定在一起，并且承受叶片上传递的各种载荷，然后传递到发电机转动轴上。
轮毂结构是3个放射形喇叭口拟合在一起的。
轮箱转速比：）发电机：（41550kw 发电机额定功率：发电机额定电压：690v发电机额定电流：1120A发电机额定频率：50Hz发电机转速：1750rpm发电机冷却方式：空-空冷却发电机绝缘等级：H级主刹车系统：变浆制动。
风电机组的构成
风电机组的构成
风电机组的构成：
风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等组成；它有叶片受风力旋转发电、发电机机头转动等功能。
风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成。
1、机舱。
机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。
维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。
机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。
2、低速轴。
风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。
在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。
轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。
3、高速轴及其机械闸。
高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。
它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。
4、偏航装置。
借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。
偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。
图
中显示了风力发电机偏航。
通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。
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过压保护器： dc-link电压过高 时开启，短路转 子，保护变频器
技术参数
• 同步转速1000 rpm • 转速范围700至1300 rpm • 额定转速1100 rpm • 额定电压690V +/- 10% • 额定功率1250kW • 10秒平均最大功率1665kW • 电网频率50Hz +/-1Hz • 功率因数可调范围：容性0.9至感性0.95 • 变频器容量：545 kVA • 转子电流：400A（额定功率和额定转速下） • 转子电压：220V （额定功率和额定转速下）
• 将工作区域及有电区域用栏杆或者保护罩 隔开
安全告示
电气系统维护
• 维护电气系统零部件时只能使用绝缘工具。 • 通常是不允许带电作业的。如果不得不进
行带电作业，则必须由电气专家操作。
• 必须根据实际情况使用适当的保护设备和 安全
• 装置（保护面罩，橡胶手套和绝缘工具）。
安全告示
电气系统维护
• 在风力发电机组塔架底部的变电站，维护 变电站时变压器的中压线路必须切断，特 别是检查连接螺栓时。
液压系统
• 定桨距风力发电机组中,液压系统的主要任 务是执行风力发电机组的气动刹车
• 变桨距风力发电机组中,液压系统的主要作 用是变桨距,偏航和偏航制动，实现风力发 电组的转速控制,功率控制,同时实现机械刹 车制动.
• 拖动偏航制动器松开或锁紧 • 为偏航驱动器提供动力
塔架与基础
• 是风力发电机组的主要承载部件 • 人员进出风机的通道 • 电缆通道
齿轮箱
• 将风轮的机械能由主轴增速后传递给发电 机,并使其得到相应的转速.
发电机
• 将齿轮箱输出的机械能转换为电能
偏航系统
• 与风力发电机组的控制系统相互配合,使风 力发电机组的风轮始终处于迎风状态,充分 利用风能,提高风力发电机组的发电效率
• 提供必要的锁紧力矩,以保障风力发电机组 安全运行
紧急情况的处理
• 最重要的一条是保持镇定。 • 发生紧急状况时（人员受伤，高空坠落，
烧伤等），必须立即关合塔架底部或者机 舱内的紧急停机开关。若有必要，必须切 断系统。紧急停机后，如果风轮刹车可用， 那么风轮刹车将提供一个安全的环境。 • 注意保护意外事故的现场。 • 通过紧急呼救电话119 通知消防队。
维护时间表
• 首次维护: 试运行后大约500 运行小时 • 每半年维护：试运行后6 个月 • 每年维护: 试运行后12 个月
SEC-1250产品介绍
SEC-1250风电机组主要组成部分
风轮
机舱
塔架、基础
SEC-1250风电机组主要组成部分
风轮
机舱
塔架 基础
SEC-1250风电机组主要部件
轮毂
主轴轴承 主轴
液压系统
齿轮箱 联轴器
发电机
变桨机构 与叶片相连接
偏航系统 主冷却器 叶片轴承
机舱架
塔架连接架 与塔架连接
控制系统 变频器冷却器
3x40A
3x32A
690V + 400V auxiliary power for
nacelle load
grid contactor K2
500/0,12A
iG1..3
Grid Controller
UL12 UL32
grid filter 1.02,6mmHH, 303030AA
grid current feedback
风电机组维护
安全告示
• 机舱的维护工作只允许在10分钟平均风速 小于15m/s时进行，塔架的维护工作可以由 风速大小决定。
• 风电机组的系统组成包括活动的和旋转的 危险部件。违规使用、误操作或者零部件 维护保养不足都有可能导致严重的人员伤 害和设备受损，必须留意风电机组上的警 示牌。
安全告示
驱动链维护
滤波器组2
硬件结构
主断路器 用户界面
电涌保护器
to定子/电网
液压系统
液压站
旋转单元
高速轴刹车 液压偏航驱动器 液压偏航制动器
液压蓄能器
液压系统总体介绍
功能总述:
液压系统为风电机组以下任务提供动力： •变桨控制=运行期间叶片桨距调整 •安全变桨=风电机组启动、停止以及紧急停机 •偏航驱动和高速轴制动 •维修期间的风轮制动 •作为偏航机构一部分的偏航制动
• 只要风轮锁紧装置锁定，不得启动风力发电机组。
• 离开机舱前，必须解除风轮锁紧装置的锁紧。
安全告示
液压系统维护 • 在拆卸或维修液压系统的零件前，必须通
过安全阀将液压系统里的所有压力释放， 并通过压力表监视压力。在重新启动液压 系统前，安全阀必须处于关闭状态。
安全告示
电气系统维护 • 切断电源 • 确认电源不会再接通 • 测量零点电位 • 与地短接
硬件结构
SEG变频柜（正面）
SEG变频柜（背面）
1S1
1S2 1S3 1S4
硬件结构
热交换器
电机侧du/dt滤波器
电机侧变换器和网侧变换器 电网侧电抗器
ห้องสมุดไป่ตู้
过压保护器
硬件结构
3相自耦变压器
dc-link测量单元
to转子
SU网侧变换器 控制模块
硬件结构
电网解列继电器
霍耳传感器电源模块 滤波器组1
HU电机侧变换器 控制模块
fibre or copper
Rotor Controller
1100VDC
UDC
DClink voltage
fibre or copper
fFilitleterrbbaankk 2
1000/0,1A
iR1..3
dV/dT
μ Filter
1152uHH, 555500AA
rotor current feedback
iS1..3 = iS1..3 - IG1..3
I>
K3 charge DC link PR,QR
K54 Ffiilltteerrccoonntatactcotro2r
US12 US32
U VW
PS,QS
+PE
PM
To Step Up Transformer
690VAC / 50Hz
1500/1A
iL1..3
• 维护驱动链时，风轮必须被风轮刹车和转子刹车装置锁定。转子刹车装置只 能由专员操作。
• 如果所有叶片都处于顺桨位置（叶片与风轮扫风平面成90 度角），可以在风 速低于15m/s（10 分钟平均风速）时，利用发电机端齿轮轴的锁紧装置锁定 驱动链以进行维护工作。如果不是所有叶片都处于顺桨位置，则只能在风速 低于8m/s（10 分钟平均风速）时使用风轮锁紧装置锁定驱动链。
• 如果所有叶片处于顺桨位置，转子端的锁紧装置只能用于风速低于10m/s （10 分钟平均风速）的时候。如果不是所有叶片都处于顺桨位置，转子端的 锁紧装置只能用于风速低于5.0m/s（10 分钟平均风速）的时候
• 如果所有叶片没有处于顺桨位置，叶轮旋转轴线必须旋转到与风向成90°位 置并且偏航系统在此位置锁定（偏航程序150）。
变桨调节架
轮毂主要部件
叶片轴承 液压缸
摇杆
蓄能器
导向杆 转盘
液压缸
变频器系统框图
Filter bank 1
低次谐波过滤器1 (根据需求投切)
PMG,QMG
Filter contactor 1 K4
PG,QG
M
stator circuit breaker
K1
低次谐波过滤器 12250(A固定投切)
rotor position feedback
电网侧交流滤波电抗器： 抑制功率元件通断引起的 电磁干扰
变频器控制单元： 电网电压、电流测量；功率测量；电 网监测；与主控制器通讯
conv-blk-d6-1250.vsd, sf, 15.09.06
电机侧du/dt滤波器： 滤除由于功率元件开关引起的高电压上 升沿和下降沿的高频信号，防止此高频 信号对电机转子绕组的影响
main grid voltage feedback main grid current feedback
Converter Control
stator voltage interface crowbar interface
K,L,M
Crowbar
DFIG
Enc
Quadrature encoder with marker pulse
培训资料
风电机组基本介绍
风力发电机组概念及原理
• 以风能作为能源的发电设备,称为风力发电 机组
• 将风能转换为机械能,再将机械能转换为电 能,输送到电网中.
风电机组主要部件
电器控制柜
双馈异步发电 机
齿轮箱
主轴 主轴承 叶轮
变频器冷却器 高速轴刹车 底架
偏航系统 塔架
蓄能器 主冷却器
风轮
• 把风的动能转换成风轮旋转的机械能