風力發(fā)電機培訓教材

1、第 1 頁 風力發(fā)電機組培訓教材 發(fā)電機部分第 2 頁目目 錄錄1 安裝位置 2 作用與工作原理 3 技術參數(shù) 4 附件 5 運輸、貯存及維護1安裝位置第 3 頁 通過聯(lián)軸器與齒輪箱高速端相連。從驅(qū)動端往發(fā)電機看控制柜位于右側(cè)。 葉片吸收風能中的動能，將其轉(zhuǎn)化為機械能傳給齒輪箱。發(fā)電機將齒輪箱傳輸?shù)桨l(fā)電機主軸的機械能轉(zhuǎn)化為電能，通過發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子傳送給電網(wǎng)。 發(fā)電機分為同步發(fā)電機（傳統(tǒng)發(fā)電機模式）和異步發(fā)電機。傳統(tǒng)風力發(fā)電機組模式效率可達93.2%,而雙饋異步發(fā)電機模式可達96.4%。 作用：作用：第 4 頁傳統(tǒng)風力發(fā)電機組能量流圖傳統(tǒng)風力發(fā)電機組能量流圖93.2% 電網(wǎng)電網(wǎng)100%變頻器變

2、頻器發(fā)電機發(fā)電機4.0%2.8%功率損耗功率損耗 功率損耗功率損耗第 5 頁變速恒頻發(fā)電機組能量流圖變速恒頻發(fā)電機組能量流圖77.8% 100%19.4%0.8% 能量損耗能量損耗變頻器變頻器18.6%96.4% 電網(wǎng)電網(wǎng)2.8%發(fā)電機發(fā)電機第 6 頁變速恒頻技術特點變速恒頻技術特點采用雙饋異步發(fā)電機（采用雙饋異步發(fā)電機（DFIGDFIG）只在發(fā)電機轉(zhuǎn)子測使用相當于發(fā)電機容量只在發(fā)電機轉(zhuǎn)子測使用相當于發(fā)電機容量1/31/3的變頻器的變頻器風機轉(zhuǎn)速隨風速變化得到最優(yōu)控制風機轉(zhuǎn)速隨風速變化得到最優(yōu)控制消除紊流對機器和設備的影響，大幅提高關鍵部件壽命消除紊流對機器和設備的影響，大幅提高關鍵部件壽命采

3、用采用IGBTIGBT變頻器，可調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出功率因數(shù)變頻器，可調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出功率因數(shù)系統(tǒng)損耗小，發(fā)電量高系統(tǒng)損耗小，發(fā)電量高并網(wǎng)時沖擊小，適合弱電網(wǎng)并網(wǎng)時沖擊小，適合弱電網(wǎng)第 7 頁變速恒頻控制結(jié)構變速恒頻控制結(jié)構GO: 光纜光纜 IG: 增量編碼器增量編碼器DFIG: 雙饋異步發(fā)電機雙饋異步發(fā)電機0.690 V0.17 Hz濾波器濾波器3=690 V50 HzGOPCCPCIG3690 V50 HzDFIG數(shù)字數(shù)字 / 模擬模擬輸入輸入 / 輸出輸出CrowBardU/dtFilter控制控制dU/dt 濾波器濾波器Crow BarGO第 8 頁 變頻器控制電機在亞同步和超同步轉(zhuǎn)速下都保持

4、發(fā)電狀態(tài)。亞同步發(fā)電時，通過定子向電網(wǎng)饋送能量、轉(zhuǎn)子吸收能量產(chǎn)生制動力矩使電機工作在發(fā)電狀態(tài)。這時脈沖整流器相當于整流器從電網(wǎng)吸收能量。定子功率轉(zhuǎn)子功率 電網(wǎng)功率功率與發(fā)電機轉(zhuǎn)速的曲線圖 第 9 頁 超同步發(fā)電時，通過定轉(zhuǎn)子兩個通道同時向電網(wǎng)饋送能量，這時脈沖整流器相當于逆變器將直流側(cè)能量饋送回電網(wǎng)。轉(zhuǎn)速范圍是10002000rpm，同步轉(zhuǎn)速是1500rpm。定子電壓等于電網(wǎng)電壓。轉(zhuǎn)子電壓與轉(zhuǎn)差頻率、轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)電壓成正比 。定子功率轉(zhuǎn)子功率 電網(wǎng)功率功率與發(fā)電機轉(zhuǎn)速的曲線圖 第 10 頁額定輸出1800rpm時1520kW級數(shù) 4級速度范圍10002000功率因數(shù)容性0.95感性0.9定子電壓6

5、90VAC 10%最高定子電流1300A定子連接D轉(zhuǎn)子連接Y最高轉(zhuǎn)子電流500A頻率50 Hz 10% 效率97%（額定狀態(tài)下） 最大發(fā)電機損耗 45 kW 轉(zhuǎn)子開路電壓 2000V 絕緣等級 F級絕緣/H級絕緣工作壽命 20年 軸承設計壽命 170，000小時 冷卻 水冷，60 l / min 水壓 5 bar 入口水溫度 +50C 發(fā)電機重量 5700kg防護等級 IP 54 中心高 450mm 涂層顏色 RAL5003 電機安裝方式 IMB3 3.發(fā)電機技術參數(shù)第 11 頁3.發(fā)電機技術參數(shù) 第 12 頁華銳風電科技有限公司690V，功率因數(shù)為，功率因數(shù)為1，50Hz3.發(fā)電機技術參數(shù)

6、尺 寸圖 第 13 頁 加熱器加熱器 為了使風力發(fā)電機組在低溫環(huán)境下正常運行，發(fā)電機內(nèi)置了600W的加熱器。在低溫啟動風機時，首先啟動加熱器，通過排水孔排出冷凝水。加熱器的啟停由PLC控制。 PT100PT100溫度傳感器溫度傳感器 每個定子繞組、軸承都用2個PT100溫度傳感器來檢測和監(jiān)控溫度，防止發(fā)電機過熱。如果繞組、軸承溫度過高，監(jiān)控系統(tǒng)就發(fā)出警報，并降低功率，如果溫度過高變頻器系統(tǒng)關斷。 4.4.發(fā)電機附件發(fā)電機附件 第 14 頁華銳風電科技有限公司 編碼器編碼器 變頻器系統(tǒng)需要實時監(jiān)測發(fā)電機的轉(zhuǎn)速進行控制。編碼器是一種精確的測量設備，記錄與其相連的設備的角度位置和轉(zhuǎn)速。因而速度檢測采

7、用分辨率高、性能穩(wěn)定、安裝方便、抗干擾能力強、體積小、重量輕的增量型編碼器。發(fā)電機主軸和編碼器主軸的連接用R+W, MK1 020 / 40 XX的彈性聯(lián)軸器。編碼器軸和驅(qū)動軸不能用任何的剛性連接。 4.4.發(fā)電機附件發(fā)電機附件 第 15 頁編碼器編碼器 4.4.發(fā)電機附件發(fā)電機附件 電壓：電壓：5VDC5VDC；分度分度 ：25002500線線/ /轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) ；輸出信號輸出信號 ：A, /A,B,/B,N,/NA, /A,B,/B,N,/N 第 16 頁華銳風電科技有限公司編碼器編碼器 編碼器軸與發(fā)電機主軸必須絕緣；編碼器軸與發(fā)電機主軸必須絕緣； 編碼器殼體與發(fā)電機殼體必須絕緣；編碼器殼體與發(fā)電

8、機殼體必須絕緣；4.4.發(fā)電機附件發(fā)電機附件 第 17 頁接線盒接線盒 定子接線盒 定子為三角形連接，每相通過大約5m長的電纜連接到變頻器。如下表所示：4.4.發(fā)電機附件發(fā)電機附件 相 螺紋連接 電纜型號電纜直徑/管截面積 U M50 x1.5 3根，NSSHU-O 24-35mm/150mm VM50 x1.5 3根，NSSHU-O 24-35mm/150mm WM50 x1.5 3根，NSSHU-O24-35mm/150mm 第 18 頁接線盒接線盒 定子接線盒 4.4.發(fā)電機附件發(fā)電機附件 第 19 頁接線盒接線盒 轉(zhuǎn)子接線盒 轉(zhuǎn)子為Y形連接，轉(zhuǎn)子電纜為屏蔽電纜且EMC螺紋連接，防止轉(zhuǎn)子

9、與變頻器之間的信號干擾、便于變頻器控制。轉(zhuǎn)子接線盒的電纜連接如下表所示：4.4.發(fā)電機附件發(fā)電機附件 相 螺紋連接 電纜型號電纜直徑/管截面積 K M50 x1.5 1根屏蔽NSSHU-O 32-37 mm/240mm LM50 x1.5 1根屏蔽NSSHU-O32-37 mm/240mm MM50 x1.5 1根屏蔽NSSHU-O32-37 mm/240mm PEM50 x1.5 1根，NSSHU-O24-35 mm/150mm 第 20 頁接線盒接線盒 轉(zhuǎn)子接線盒 4.4.發(fā)電機附件發(fā)電機附件 第 21 頁接線盒接線盒 轉(zhuǎn)子接線盒 4.4.發(fā)電機附件發(fā)電機附件 第 21 頁冷卻冷卻 雙饋異

10、步發(fā)電機冷卻方式采用水冷的形式。需冷卻部位為集電環(huán)系統(tǒng)、定轉(zhuǎn)子繞組（通過機殼水冷卻管道）。冷卻水從集電環(huán)的后端入水口進入，經(jīng)蛇行的水管從集電環(huán)后端的出水口流出給機殼上端的入水口，出水口與入水口位于同一軸向位置。冷卻管道如圖所示： 4.4.發(fā)電機附件發(fā)電機附件 第 22 頁水冷：優(yōu)點：發(fā)電機體積小、結(jié)構緊湊， 效率高，機艙無需排風扇。缺點：需要冷卻液。風冷優(yōu)點：無需冷卻液，溫度適應范圍廣。缺點：體積大，效率低，機艙需要增設排 風孔，影響防護。適應市場及中國風場的多樣化需求，正開發(fā)多種機型。第 23 頁第 24 頁軸承軸承 發(fā)電機兩端必須是絕緣軸承，且選用品牌過硬、質(zhì)量最優(yōu)的SKF或FAG絕緣軸承

11、。自動潤滑系統(tǒng) 潤滑泵：Kluberplex BEM 41-132 潤滑脂：Lincoln P223第 25 頁廢油脂箱廢油脂箱 第 26 頁接地保護接地保護 第 27 頁 運輸及貯存運輸及貯存 機器在供貨時要用合格的木材包裝。如果機器到達指定地 點之后不能立即安裝并投入使用，必須進行合理的短時間貯存。在選擇存放位置時必須注意下列事項：良發(fā)通風、干燥和無震動要防潮、防凍、防熱、防粉塵和砂子要防止有害小動物，如嚙齒目動物、翅目昆蟲等等 在不準備投產(chǎn)需要長期貯存時，對機器還要附加專用防腐措施防止損壞：發(fā)電機只能裝填冷卻劑混合物來貯存所有光面都要通過涂適合的物質(zhì)防腐5.5.運輸、貯存及維護運輸、貯存及維護 第 28 頁 集電環(huán)單元的操作和維護集電環(huán)單元的操作和維護 集電環(huán)單元是專為風力發(fā)電設備的發(fā)電機開發(fā)的。共4個集電環(huán)。其中第4個為