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變槳系統(tǒng)帶載測試平臺試驗大綱1 前言本部分規(guī)定了各種型號的電動變槳驅(qū)動系統(tǒng)工作性能的測試要求和測試方法。適用于各種電動變槳驅(qū)動系統(tǒng)出廠性能驗收和新產(chǎn)品性能測試。2 測試內(nèi)容電機負(fù)載測試內(nèi)容主要分成三個部分：1） 變槳系統(tǒng)帶載功能性測試2） 變槳系統(tǒng)帶載故障模擬測試3） 變槳系統(tǒng)帶載連續(xù)運行測試測試的主要部件為：變槳電機、剎車系統(tǒng)、伺服驅(qū)動器、蓄電池、編碼器。3 測試依據(jù)2MW 風(fēng)機根據(jù)變槳驅(qū)動系統(tǒng)采購規(guī)范SB-030.02.05-A3.6MW 風(fēng)機根據(jù)變槳驅(qū)動系統(tǒng)采購規(guī)范V-69.2-BV.MR.00.00-A-DGB/T 1311-2008直流電機試驗方法GB/T 1029-2005三相同步電機試驗方法4 變槳系統(tǒng)帶載功能測試4.1 變槳電機額定負(fù)載測試需測試電機在額定負(fù)載下的變槳位置、電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性。位置給定范圍為（030），測試變槳速度為2/S。測試需要得到如下響應(yīng)曲線圖：電機運動位置給定曲線、電機位置響應(yīng)曲線、電機速度響應(yīng)曲線、電機轉(zhuǎn)矩響應(yīng)曲線、電機電流變化曲線、電機溫升曲線。Y520000064-2變槳系統(tǒng)帶載測試平臺試驗大綱 共3 頁 第 2 頁FDJL-JS-0274.2 變槳電機變化負(fù)載測試需測試電機在變化負(fù)載下的變槳位置、電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性。位置給定范圍為（030），變化負(fù)載范圍為額定負(fù)載的50%，測試變槳速度為2/S。測試需要得到如下響應(yīng)曲線圖：電機運動位置給定曲線、電機位置響應(yīng)曲線、電機速度響應(yīng)曲線、電機轉(zhuǎn)矩響應(yīng)曲線、電機電流變化曲線、電機溫升曲線。4.3 變槳電機最大負(fù)載測試需測試電機在最大負(fù)載下（3s 內(nèi)）的變槳位置、電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性。位置給定范圍為（030），測試變槳速度為2/S。測試需要得到如下響應(yīng)曲線圖：電機運動位置給定曲線、電機位置響應(yīng)曲線、電機速度響應(yīng)曲線、電機轉(zhuǎn)矩響應(yīng)曲線、電機電流變化曲線、電機溫升曲線。4.4 變槳電機制動力矩測試需測試電機制動力矩是否符合規(guī)范要求，先使被測電機處于抱閘狀態(tài)，然后利用加載電機給變槳驅(qū)動電機加載，最大加載扭矩不能超過變槳驅(qū)動電機制動力矩的5% 。測試需要得到如下響應(yīng)曲線圖：電機運動位置給定曲線、電機位置響應(yīng)曲線、電機速度響應(yīng)曲線、電機轉(zhuǎn)矩響應(yīng)曲線、電機電流變化曲線、電機溫升曲線。5 變槳系統(tǒng)帶載故障模擬測試5.1 正常停機故障模擬手動給定正常停機信號，觸發(fā)變槳正常停機，模擬負(fù)載需給定正常停機工況下的扭矩，變槳電機以3/S 的速度從0順_槳到1 概述本規(guī)范規(guī)定了風(fēng)電機組電動變槳系統(tǒng)帶載測試平臺設(shè)計的基本要求。變槳系統(tǒng)作為風(fēng)電機組的一個重要的執(zhí)行部件，越來越受到人們的重視。變槳系統(tǒng)通常需要在風(fēng)機整機吊裝完畢后，才能進行系統(tǒng)實際的響應(yīng)特性及模擬各種故障的功能測試。這樣就給設(shè)備維護和系統(tǒng)改善帶來諸多不便，同時這樣的現(xiàn)場試驗也會給機組的整體安全性造成威脅。因此開發(fā)一套適合公司風(fēng)機的變槳系統(tǒng)帶載試驗平臺，在地面模擬各種故障，并完成各工況載荷扭矩測試是非常有必要的。目前公司的2MW、3.6MW以及正在開發(fā)中的5MW機組都是采用電動變槳。此試驗臺應(yīng)適用于公司各種不同機型電動變槳的帶載測試。一方面可以有效控制外購系統(tǒng)的質(zhì)量，對變槳系統(tǒng)的故障排查，進行故障再現(xiàn)仿真等研究，從根本上解決問題；另一方面，為開展變槳系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)研究奠定軟、硬件基礎(chǔ)，可以加速公司的變槳系統(tǒng)的開發(fā)進度以及提高產(chǎn)品的質(zhì)量。使公司的風(fēng)機產(chǎn)品在整機行業(yè)中更具有競爭力和說服力。業(yè)主也會對公司的綜合能力更加認(rèn)可。變槳帶載試驗臺主要由上位機、被測量的電動變槳距系統(tǒng)和模擬風(fēng)對槳葉根部轉(zhuǎn)矩的加載系統(tǒng)構(gòu)成。上位機在向電動變槳距系統(tǒng)發(fā)送位置控制信號的同時，向加載系統(tǒng)發(fā)送風(fēng)力載荷信號，通過加載裝置對變槳電機輸出軸施加扭矩，模擬變槳過程中氣流對槳葉的氣動載荷，即電動變槳系統(tǒng)在帶載狀態(tài)下運行，從而使變槳系統(tǒng)測試更為真實可靠。其通用控制簡圖如圖1所示：圖1 通用控制簡圖1.1 功能描述上位機在向電動變槳距系統(tǒng)發(fā)送位置控制信號的同時，向加載系統(tǒng)發(fā)送風(fēng)力載荷信號，通過加載裝置對變槳電機輸出軸施加扭矩，模擬變槳過程中氣流對槳葉的氣動載荷，即電動變槳系統(tǒng)在帶載狀態(tài)下運行，從而使變槳系統(tǒng)測試更為真實可靠。此加載試驗臺要同時能適用于，直流串勵電機、直流復(fù)勵電機、交流異步電機、永磁同步電機，永磁異步電機的加載測試。此加載試驗裝置也要同時適用于風(fēng)電設(shè)備有限公司的2MW機組、3.6MW機組以及5.0MW機組的變槳要求。測試臺示意圖如下所示：2 供貨范圍整套變槳帶載試驗臺系統(tǒng)包括： 上位機。應(yīng)包括：- 顯示器（2個）：一個顯示器顯示變槳系統(tǒng)的各種狀態(tài)，并顯示各變槳電機的各種工作曲線。另一個顯示器顯示加載電機的工作狀態(tài)，設(shè)定加載值等。- 控制PLC：要求采用倍弗或貝加萊PLC，完成與變槳系統(tǒng)的通訊等。- 24V電源模塊。- 主斷路器。- 緊停按鈕、復(fù)位按鈕、啟動按鈕、加載/減載按鈕。- 維護開關(guān)、旁路開關(guān)。 被測量的電動變槳距系統(tǒng)(由相應(yīng)的變槳系統(tǒng)供應(yīng)商提供)。- 參照2MW，3.6MW以及5MW相應(yīng)的變槳系統(tǒng)采購規(guī)范。 加載系統(tǒng)。- 加載電機驅(qū)動器（3個），接收加載信號（不同的機型有不同的初始化范圍值，輸入值不能超出這個范圍）。把加載信號轉(zhuǎn)換成扭矩，并送給加載電機。接收扭矩傳感器的值，并顯示此值。接收加載電機的各種狀態(tài)值（溫度、電流、位置等）。- 加載裝置(3套),用于加載3臺變槳電機。其最大扭矩應(yīng)能帶動5MW變槳電機。- 扭矩傳感器(1個),用于測量扭矩、轉(zhuǎn)速及機械功率等參數(shù)。- 柜體的連接器，電纜和插頭（每根電纜要帶保護套管）。- 葉片角度模擬和限位開關(guān)觸發(fā)裝置。主要是伺服驅(qū)動器從控制器或加載驅(qū)動器接收加實際轉(zhuǎn)速，通過可調(diào)速比進行速度同步，做到實時與加載電機轉(zhuǎn)速線性同步。- 試驗臺底座(3套)，用于連接加載裝置、扭矩傳感器以及待測的變槳電機。底座變槳電機側(cè)的剖面應(yīng)能適應(yīng)2MW，3.6MW，5MW等電機法蘭面的安裝要求（參數(shù)如第3節(jié)變槳加載電機技術(shù)數(shù)據(jù)所示）。 試驗平臺。試試驗平臺采用材料為高強度鑄鐵HT20-40，工作面硬度為HB770-240的T型槽工作面. 電磁干擾測試裝置 高低溫測試裝置 防腐保護。 運輸包裝。 技術(shù)文件（含控制源代碼程序以及開發(fā)的軟件，含正版注冊碼）。供應(yīng)商必須保證每個單獨運輸?shù)幕蚪M裝的部件上配有合適的起吊點，以便于標(biāo)準(zhǔn)起重設(shè)備起吊使用。3 加載電機的技術(shù)數(shù)據(jù)此加載試驗臺要同時能適用于，直流串勵電機、直流復(fù)勵電機、交流異步電機、永磁同步電機，永磁異步電機的加載測試。此加載試驗裝置也要同時適用于公司的2MW機組、3.6MW機組以及5.0MW機組的變槳要求（電機參數(shù)及法蘭面接口）。這三種機型的變槳電機參數(shù)各不相同：2MW 變槳電機參數(shù)： 電機額定轉(zhuǎn)速2100rpm 電機最大轉(zhuǎn)速3000rpm 額定扭矩：31.8Nm 最大扭矩：100Nm 制動力矩：82Nm 額定功率：6KW 建立制動扭矩的最大時間：50ms 釋放制動扭矩的最大時間：100ms圖4 2MW 電機法蘭面接口3.6MW 變槳電機參數(shù)： 電機額定轉(zhuǎn)速2100rpm 電機最大轉(zhuǎn)速3000rpm 額定扭矩：43.6Nm 最大扭矩：131Nm 制動力矩：113Nm 額定功率：7.5KW 建立制動扭矩的最大時間：50ms 釋放制動扭矩的最大時間：100ms圖5 3.6MW 法蘭面接口5MW 變槳電機參數(shù)如下： 電機額定轉(zhuǎn)速2100rpm 電機最大轉(zhuǎn)速3000rpm 額定扭矩：78Nm 最大扭矩：234Nm 制動力矩：170Nm 額定功率：未定 建立制動扭矩的最大時間：50ms 釋放制動扭矩的最大時間：100ms圖6 5MW 法蘭面接口表1 接口尺寸4 葉片角度模擬和限位開關(guān)觸發(fā)裝置。此裝置可實現(xiàn)的功能有：伺服電機拖動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)實際變槳限位開關(guān)觸發(fā)，通過齒輪驅(qū)動編碼器小齒輪。 伺服驅(qū)動器減速比可根據(jù)實際減速比進行調(diào)節(jié)。 通過數(shù)字顯示槳葉角度、實際變槳角速度以及限位開關(guān)狀態(tài)。 驅(qū)動器可設(shè)置速度輸入的濾波，保護冗余編碼器減少震動。 顯示各槳葉處的角度，并通過刻度值對變槳系統(tǒng)的編碼器進行校零。 緊急停機時，靠91度限位開關(guān)觸發(fā)，停止變槳電機轉(zhuǎn)動。所有的傳感器和開關(guān)都應(yīng)防腐且配有牢固的金屬外殼，防護等級應(yīng)為IP65。5 電氣柜電氣柜的柜體應(yīng)采用，且防護等級為IP54，加防腐涂層。系統(tǒng)的電源供應(yīng)情況參見7.1節(jié)“供電”。5.1 加載控制柜加載系統(tǒng)必須滿足2MW，3.6MW，5MW風(fēng)機在額定負(fù)載、變化負(fù)載及最大負(fù)載的加載，并且能夠?qū)㈦姍C位置、轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩、響應(yīng)特性、溫升等參數(shù)信號反饋給模擬主控測試系統(tǒng)。5.2 模擬主控控制柜完成與變槳系統(tǒng)的通訊等，同時考慮Profibus和CANopen兩種通訊接口方式。給變槳系統(tǒng)發(fā)送變槳的位置，變槳速度等指令。顯示變槳系統(tǒng)的各種狀態(tài)：應(yīng)包括（變槳工作狀態(tài)、變槳角度（兩個編碼器值）、變槳速度、電機溫度、電機電流、軸柜溫度、電池柜溫度、電池電壓、91度限位觸發(fā)狀態(tài)等。 控制PLC。 顯示器。 24V電源模塊。 主斷路器。 復(fù)位按鈕、啟動按鈕、加載/減載按鈕。 緊急停機按鈕（見5.3節(jié)“緊急停機單元”）。 維護開關(guān)、旁路開關(guān)。5.3 緊急停機單元模擬主控控制柜的外面板上設(shè)置有一個緊急停機按鈕，其開關(guān)狀態(tài)已被連接進安全回路。按下緊急停機按鈕都可以使電池供電的加載系統(tǒng)轉(zhuǎn)到順槳位置。5.4 電纜連接供貨范圍包括變槳系統(tǒng)試驗臺全套的信號和電力電纜。只允許使用“Harting Han”或同等型號的插接頭。這些接插頭的外殼必須是用耐腐蝕的材料制成，且要涂有粉末涂層。外殼的所有接觸部位都必須符合EMC 規(guī)范。電壓不大于5V 或電流不大于5mA 的信號，應(yīng)采用金觸頭。電力電纜和控制信號線應(yīng)分開。連接插頭的防護等級為IP65。6 位置控制由模擬主控測試控制器來控制槳距角。待測變槳系統(tǒng)的動態(tài)性能實際上受變槳驅(qū)動鏈慣性的限制，而加速度的選取又會影響動態(tài)慣性力。位置控制一直處于被監(jiān)控狀態(tài)，其允許的偏差： 驅(qū)動偏差 0.75 目標(biāo)位置偏差 0.1驅(qū)動偏差的定義：根據(jù)給定的變槳速度和目標(biāo)位置，模擬主控測試控制器會計算出在一定時間內(nèi)應(yīng)到達(dá)的瞬時槳距角位置。驅(qū)動偏差就是計算出來的瞬時槳距角與實測到的槳距角之間的偏差。應(yīng)分別給出驅(qū)動偏差。7 接口通過模擬主控控制器傳遞給待測變槳系統(tǒng)。7.1 供電電壓： 3400V (+/-10%), 50Hz (3L/ N/ PE)電流值由供應(yīng)商給定。7.2 控制系統(tǒng)供電表2 模擬主控與變槳定義一覽表序號 變槳系統(tǒng) 描述1 L1 400V 主電源AC 主電源2 L2 400V 主電源3 L3 400V 主電源4 N 中性線5 PE 接地線6安全鏈信號24V 信號7 96 度旁路信號8手動服務(wù)信號924VDC+信號1024VDC- 信號11 安全鏈信號12 Profibus A or CANbus13 Profibus B or CANbus 通訊14 Profibus shield模擬主控與變槳系統(tǒng)連接電纜定義： 400VAC:5G16,帶屏蔽,直徑26mm； 24VDC:12G1.5,帶屏蔽,直徑15.4mm； 標(biāo)準(zhǔn)Profibus 電纜。 標(biāo)準(zhǔn)Canbus 電纜。7.3 硬接線信號模擬主控柜與帶載測試驅(qū)動控制柜的連接、加載裝置與帶載測試驅(qū)動控制柜的連接線、扭矩傳感器與模擬主控柜的連接電纜等。7.4 通信變槳控制器和主控制柜間的通信可采用下面總線方式：ProfiBus 和CanBus。注意：合同簽訂后相關(guān)細(xì)節(jié)必須確定下來。8 控制界面要求本加載系統(tǒng)采用的控制界面友好、簡單易懂，界面應(yīng)采用中文，方便試驗人員操作。界面應(yīng)具有如下功能但不限于以下功能： 可以通過界面查看變槳系統(tǒng)及加載系統(tǒng)的各種狀態(tài)值 可通過界面對變槳的運行目標(biāo)位置和變槳速度進行設(shè)定 可通過界面進行加載值設(shè)定，并可以通過界面讀取指定載荷txt 文件 可通過界面選定試驗的變槳電機所屬的機型（2MW，3.6MW 或5MW） 可通過界面選定試驗測試變槳電機的類型（直流串勵，直流并勵、永磁同步，交流異步等） 可通過界面查看各種狀態(tài)的曲線圖，具體要求參照變槳系統(tǒng)帶載測試平臺試驗大綱 可通過界面進行各種狀態(tài)曲線圖的打印9 試驗臺測試目的及需得到測試結(jié)果本加載試驗臺主要目的主要有：驗證仿真載荷計算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；測試變槳樣機的工作特性是否符合技術(shù)規(guī)范要求；模擬現(xiàn)場變槳系統(tǒng)的各種故障，以更快查找出故障原因。測試主要項目應(yīng)包括如下內(nèi)容：電機的溫升特性電機的額定扭矩特性電機的最大扭矩特性電機的響應(yīng)特性測試電池供電模式下變槳緊急停機時的電機轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩特性電網(wǎng)供電模式下變槳緊急停機時的電機轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩特性電磁干擾情況下變槳帶載運行狀況變槳系統(tǒng)在高低溫環(huán)境中的運行狀況具體要求請參閱Y5200000642變槳帶載試驗平臺試驗大綱。10 試運行和驗收要求變槳系統(tǒng)試驗臺的供應(yīng)商應(yīng)承擔(dān)試運行測試以及文件資料的整理工作。試運行的項目以及具體內(nèi)容應(yīng)經(jīng)SEWIND 認(rèn)可確定。驗收應(yīng)遵照供應(yīng)商、SEWIND 共同商定的驗收程序進行。本規(guī)范相關(guān)的所有數(shù)據(jù)都要測試并評估。供應(yīng)商在簽訂供貨協(xié)議后最遲六周內(nèi)應(yīng)提交一份有關(guān)驗收記錄方面的方案。驗收記錄應(yīng)包括如下： 一般的數(shù)據(jù)記錄； 根據(jù)每項規(guī)范要求，檢查工程缺陷； 檢查相關(guān)的尺寸和偏差以檢測尺寸的穩(wěn)定程度； 多種電壓等級的絕緣測試； ProfiBUS、Canbus 通訊接口的啟用； 變槳系統(tǒng)帶載功能性測試； 變槳系統(tǒng)帶載故障模擬測試； 變槳系統(tǒng)帶載連續(xù)運行測試； 電池充電及溫度相應(yīng)變化情況的測試； 最大轉(zhuǎn)速檢查； 電機制動情況的檢查； 位置控制準(zhǔn)確度的檢查； 加載電機各種狀態(tài)、扭矩傳感器值； 變槳電機的位置、