1.5MW风力发电机组简介
1.5MW双馈风力发电机组(陆上型)菲尼克斯UPS
Serv 3,4 7,2 12
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surge PsEuppressor 浪涌电压抑制
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VAL-MS 400 ST
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VAL-MS 400 ST
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VAL-MS 400 ST
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13 release mainswitch
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编制： 日期： 2010-8-7
审核： 日期：
批准： 日期：
变频器
1.5MW双馈风力发电机组（陆上型） 国电联合动力技术有限公司 国电风电设备技术研究所
变频器
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1.5MW风电机组水冷系统简析
1.5MW 风电机组水冷系统简析摘要：水冷的优点是水的比热系数大，同样体积的水和空气，在同样的温升下，水吸收的热量大，同时柜体采用散热管道铺设方式散热，有利于集中把热量排出塔架，也解决了塔架内部噪声的问题。
1.5MW机组变流器采用水循环冷却方式，这种冷却方式能更好的把变流器内的热量吸收并把它释放出去，使机组的性能大大的提升。
关键词：变流器，循环泵，压力，热量，三通阀。
引言水冷系统用于大功率元器件的散热，其工作的可靠性非常重要。
一旦出现故障停止运行，需散热的大功率元器件将很快烧毁，对生产影响极大，所以水冷系统的选择非常重要的。
1.5MW机组的水冷系统多采用高澜水冷和贺德克水冷，此两种水冷都有它独有的特点。
一、水冷系统功能1、给变流系统散热冷却控制柜由冷却循环系统和测量控制系统两部分组成。
冷却循环系统以高压循环泵为动力源。
循环泵通过管路把冷却液送入变流控制柜中，再把冷却液通过管路抽出，把冷却液送入风机外的空气散热器进行冷热交换，散热后的冷却液再由循环泵送入变流柜中。
这样完成一次冷却循环。
在冷却系统室内管路和室外管路之间设置了一个电动三通阀。
冷却控制柜的测量控制系统根据当前冷却液的温度值自动的调节电动三通阀的阀位，从而有比例的调节循环冷却液进入空气散热器进行热交换的流量，实现精确的温度调节功能。
2、给变流系统强制温度补偿当变流系统的温度低于正常工作温度时，电动三通阀关闭，安装在管路上的电加热器根据控制要求对冷却液进行加热，循环系统通过冷却液的循环流动对变流系统进行强制温度补偿。
二、水冷系统控制介绍1、水冷系统控制点1）、3个风扇电机通过水温进行启停控制。
2）、1个循环泵的启动和停止控制。
3）、1个加热器的启停控制。
4）、1个电动三通阀根据水温自动调节它的开度。
2、水冷系统信息检测点进阀水温，出阀水温，进阀压力，岀阀压力，电动三通阀开限位，电动三通阀关限位。
3、水冷系统工作流程1）、根据变流器以及风机要求，启动或者停止水冷系统。
1.5MW直驱永磁风力发电机总体设计
１ ６ ５ ０ ６ ９ ０ １ ５ ０ ８ ８ ８ ． １ ０ ． ９ ４ ８ ｌ Ｏ ５
［ ２ 】 周寿增 ， 董清 飞． 超强永磁体【 ｌ ． 北京： 冶金工业出版社，
２ ０ ０ ４
【 ３ 】薛玉石， 韩力， 李辉． 直驱永磁 同步风力发电机组研 究现
状与发展前景 ［ Ｊ 】 。 电机与控制应用． ２ ０ ０ ８ ， ３ ５ （ ４ ） ．
东方 电机 》 ２ ０ ｌ ４年 第 １ 期
５ ７ 等 性 能指 标均满 足规 定要求 ， 运行 平稳 ， 效 率高 ， 振 动小， 噪声低 。 各项性 能 指标达 到 国际 同类 产 品先
进水平。
同步 发 电机 第 １ 部分 ： 技 术条 件
Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ ５ ３ ８ ９ ． １ ． ２ ０ １ ０风力 发 电机 组 低速永 磁 同 步发 电机 第 ２部 分 ： 试 验方 法
… １ 唐任远． 现代永磁 电机理论 与设计【 Ｍ】 ． 北京 ： 机械工业出
版社， ２ ０ １ ０
额定功率 Ｐ （ ｋ ｗ） １ ６ ５ ５ 额定 电压 【 Ｖ） ６ ９ ２ ． ３ ２ ７ 额定电流 ， （ Ａ ） １ ５ ０ １ ． ６ ｌ 绕 组电阻 Ｒ（ ｍｆ Ｄ ９ ． ９ ０ ７ 电压 总谐波畸变量量（ Ｔ Ｈ Ｄ） （ ％） ０ ． ９ ２ ６ 绕组温升 （ Ｋ） ｌ Ｏ １ ． １ 轴承温升（ Ｋ） ３ ０ 噪音测 试 （ ｄ Ｂ ） ９ ０ ． ６ 效率效率ｎ （ ％） ９ ４ ． ９ 振动测量 （ １ ａ ｒ ｎ ） ０ ． ６ ８ ７
（ ２ ） 结合直 驱风 力 发 电机 的特 点 ， 优 化 磁路 结 构 设计 ， 推广、 应用 性 能优越 的新 型永磁 材料 。
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）。
1.5WM机组主控系统介绍
数字量输出模块用于驱动电磁阀、接触器、小功率电动机、灯和电动机启动器等负载。数 字量输出模块将CPU内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平，同时有隔离和功率放 大的作用。输出模块的功率放大元件有驱动直流负载的大功率晶体管和场效应晶体管、驱动交 流负载的双向晶闸管或固态继电器。（如图所示）
模拟量输入模块用于将模拟量信号转换为CPU内部处理用的数字信号，其主要组成是A/D 转换器。（如图所示）
模拟量输出模块用于将CPU送给它的数字信号转换成为比例的电流信号或电压信号，对执 行机构进行调节或控制，其主要组成部分是D/A转换器。（如图所示）
3.4、倍福PLC模块
KL9010是K_BUS终端端子(模块)
KL9010总线末端端子可用于总线 耦合器和总线端子之间的数据交换。 每一个站都可在右侧使用KL9010 作为总线末端端子。总线末端端子 不具有任何其它功能或连接能力。
PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离，从根本上 提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。
3.3、PLC输入和输出模块的基本原理
数字输入模块用于连接外部的机械触点和电子数字式传感器，例如二线式光电开关和接近开 关等。数字量输入模块将从现场传来的外部数字信号的电平转换为PLC内部的信号电平。输入电 路中一般设有RC滤波电路，以防止由于输入触点的抖动或外部干扰脉冲引起的错误输入信号，输 入电流一般为数毫安。（如图所示）
பைடு நூலகம்
维护模式激活 No
OR
Yes No
停机正常
Yes
维护
OR
Yes 维护模式激活 No
维护模式下电 No
机转速故障
Yes
OR
5.2 启动和并网控制
风力发电机的起动和并网过程如下：由风向传感器测出风向主控制 器使偏航驱动机构动作，从而使风力发电机组对准风向。同时检测风速 （只要有风发电机转子就有转动，随着风速的增加发电机的感应电压也 逐步增加，即电机端电压逐步升高），当风速超过切入风速时，机组开 始启动，当机组达到一定条件时，通过全功率变流器控制的功率模块和 变流器网侧电抗器、电容器的LC滤波作用使系统输出电压等于电网电压、 频率也达到并网条件，同时检测电网电压与变流器网侧电压之间的相位 差，当其为零或相等（过零点）时实现并网发电（这些条件在金风 1.5MW机组里全部通过变流装置的控制来实现，变流装置通过锁相控制 和SPWM调制等使机组输出达到并网条件）。
东汽1.5MW南高齿和重齿结构介绍和预防
2019/7/14
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5 保证供油压力，在齿轮箱长期运行情况下压力偏低有：1 油温过高导 致 2 油泵磨损导致供油流量损失 3 油管渗漏导致泄压 4 溢流阀处于半 开半闭状态在泄压。（电机泵见下面的润滑系统介绍）
开关线
2019/7/14
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液位计
1、用途： 齿轮箱正常运行需要特定的油量，油量过多则会导致齿轮箱存在漏油的风险，油量过少 则会导致齿轮箱的润滑不足。液位计的用途就是观察齿轮箱润滑油的液位，在初次加油 以及后续运维的时候给操作者提供直观的液位。
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通过东汽1.5重齿和南高齿结构在运行中需要做的预防工作如下：
1 检查高速轴窜动（使用百分表测量，并通过刹车盘电机侧和叶片 侧刹车磨损深度不一致进行判断） 2 对齿轮箱箱内部高速轴、中速级、低速级齿轮电机和叶片侧轴承 进行划线标记，确认轴承是否存在跑外圈磨损箱体情况。如下图轴承 已经跑外圈
3 收缩盘和主轴链接划线标记，避免收缩盘和主轴链接松动。图1 4 扭力臂和机架2侧间隙变化，判断传动链是否往发电机侧整体位移
2019/7/14
加热器
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加热器
3、接线方式 加热器根据结构的差异一般有两种接线方式，两相三线制和三相四线制。
4、安装方式 a、法兰联接 电加热器的加热芯通过加热芯的法兰与外壳联接，再通过外壳的法兰与齿轮箱进行联接。因此，当 加热器的内部电热元件出现损坏时，由于不需要更换外壳，可以不用将齿轮箱的润滑油放出，直接 更换加热器的加热芯。 b、螺纹联接
压差开关
2019/7/14
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压力传感器/压力开关/压力表
1、用途： 齿轮箱在正常运行时（流量充足且温度适宜），齿轮箱的进油压力较高，此时，齿 轮箱得到充分的润滑。当齿轮箱出现异常，譬如流量不够（部分地方漏油或者电机 泵出现损坏）、温度过高（润滑油未经冷却器冷却或冷却器冷却功率下降）等，都 会对齿轮箱的润滑造成影响，进而影响齿轮箱的寿命。而上述异常状况最直接的体 现就是齿轮箱总的进油压力过低。压力传感器/压力开关/压力表就是用于测量齿轮 箱总的进油压力。
1.5MW风机变桨说明
1.5MW风机机组风轮系统说明风轮系统风轮系统是机组的重要部件，其主要作用是吸收风能。
它由三片桨叶、轮毂以及变桨系统组成。
风轮参数桨叶桨叶采用玻璃纤维复合材料制成，表面覆盖有防护层，具有较强的抗低温和抗风沙性能，迎风缘也作了防磨损处理，桨叶除了支撑本身重量，抵抗一定的拉伸、弯曲变形破坏外，更重要的是要能最大限度的吸收风能，每片桨叶往往包含有多个翼型，他们是通过空气动力学研究结果来设计的，能保证风能利用率并优化机组所受载荷。
为了更好的保护机组免遭雷电破坏。
桨叶顶端装有接闪器，闪电电流可以经过预埋在桨叶内部的避雷线流向塔架。
机组内设有放电机构，并有可靠的防雷接地及浪涌保护装置。
轮毂轮毂是支撑桨叶、连接主轴的重要零件，它是按带有星型和球型相结合的铸造结构来设计、生产的。
这种轮毂的结构实现了负荷的最佳分配，同时具有结构紧凑，质量轻的优点。
轮毂的材料采用高等级球墨铸铁，它具有优良的机械性能。
轮毂主要参数及技术要求：材料：QT350-22AL(低温型)；QT400-18AL(常温型)涂层：HEMPEL 油漆轮毂采用整体、树脂砂模铸造，加工面饱满，非加工面光滑圆顺。
变桨系统1.5MW风力发电机组为了能合理利用风能资源采用变桨系统，同时能有效控制机组功率，在超过额定风速运行时，若不能进行相应的控制，会导致功率飙升，严重影响风机的损耗，变桨控制系统可以通过变桨的方式使机组功率限制在额定功率附近，且能使机组处于良好的受力状态，减小冲击载荷。
1.5MW风力发电机组的桨叶和轮毂通过变桨回转支撑连接，变桨传动设备及其控制装置集成在轮毂之中，变桨系统中还安装了一套世界先进的自动润滑装置提供变桨轴承的润滑，保证变桨可靠，运行平稳。
变桨的另外一个作用是制动，需要制动时，桨叶完全顺桨，不再产生强大的驱动风轮旋转的气动力，1.5MW风力发电机组采用三片桨叶独立变桨方式运行，即使有两片桨叶变桨机构失效，单个变桨机构也能是机组降低安全转速范围内，变桨系统中还采用了备用电池，即使电网失电，仍能顺利执行变桨动作。
风力发电机组现场吊装介绍
接近风机时的安全要求
1、雷电天气，禁止人员进入或靠近风机，因为风机能传 导雷电流，至少在雷电过去1小时后再进入。 2、塔架门应在完全打开的情况下固定，避免意外伤人。 3、用提升机吊物时，须确保此期间无人在塔架周围或者 在安全距离之外，避免坠物伤人。
在风机内工作的安全要求
1、工作人员在攀爬塔架时，应该头戴安全帽、脚穿胶底 鞋。在攀爬之前，必须仔细检查梯架、安全带和安全绳，如 果发现任何损坏，应在修复之后方可攀爬。平台窗口盖板在 通过后应当立即关闭。 2、在攀爬过程中，随身携带的小工具或小零件应放在袋中 或工具包中，固定可靠，防止意外坠落。不方便随身携带的 重物应使用提升机输送。 3、不能在≥10m/s的风速时进行吊装，风速≥12m/s时，禁 止在机舱外作业，风速≥18m/s时，禁止在机舱内工作。
塔架的安装
第一节塔架吊装
1、主副吊机同时起吊，待塔筒离开地面大 约1 米后，清理塔筒下方的灰尘杂质，并对 磨损表面处进行补漆。起吊过程中塔筒的下 法兰不允许接触地面。 2、起吊塔筒至塔基控制柜上方（高出300mm 左右），对好位置，用风绳引导塔筒下降， 下降到距基础环上法兰一定位置后，对好塔 筒门的位置，最后拆下风绳。塔筒下降时不 要与塔基上的柜体碰撞，注意塔筒门与塔基 柜的对应关系。 3、对齐塔筒与基础环连接的两法兰处的接 地螺栓柱，调整对好孔位后，用事先摆放好 的螺栓、平垫及螺母从下往上套入连接两个 法兰。
吊装塔基电气柜（变频器、 塔基变压器、塔基柜）， 电气柜底部用螺栓拧紧。
塔架的安装
安装准备
1、将第一节塔筒与基础环连接用 的螺栓、螺母、垫片放进基础环里， 将螺母和垫圈排开，用毛刷蘸取 MoS2轻轻涂抹螺栓的有效连接部位， 螺纹表面薄薄的一层即可；2、把 安装塔筒所使用的工具和硅酮耐候 密封胶准备好。 3、在基础环的上法兰面上离外边 10mm 处均匀地涂上一圈硅酮耐候 密封胶（要求宽约8mm、高约5mm）。