湘電風機培訓

1、 華能吉林四平鑫豐風場華能吉林四平鑫豐風場湘電風能風機培訓湘電風能風機培訓 一一 培訓目的培訓目的 使業(yè)主掌握湘電風能使業(yè)主掌握湘電風能XE82-2000風力發(fā)電機組的機械結構、技術參風力發(fā)電機組的機械結構、技術參數(shù)、運行數(shù)據(jù)、安全措施、控制系數(shù)、運行數(shù)據(jù)、安全措施、控制系統(tǒng)、安全鏈系統(tǒng)以及維護知識等，統(tǒng)、安全鏈系統(tǒng)以及維護知識等，保證人員安全以及湘電風能風機的保證人員安全以及湘電風能風機的安全穩(wěn)定運行。安全穩(wěn)定運行。 二二 培訓內容培訓內容 （1）XE82-2000的機械結構的機械結構 2022-5-15湘電風能有限公司4（2）XE82-2000的主要數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù) （3 3）XE82-20

2、00XE82-2000的運行控制數(shù)據(jù)的運行控制數(shù)據(jù) （4）XE82-2000的安全概述的安全概述 每一個進入風機的人都必須遵守安全條款。風機是一個危險的設備，只有專業(yè)人員才能獲準進入風機，在風機內部工作只允許穿合身的緊身衣服，并佩戴安全帽，穿密封良好的鞋子，有的地方還要佩戴防噪音耳罩。 以下特定的條款也應該遵守：u當風速超過20米/秒時，嚴禁在風機葉輪里呆的時間超過10分鐘。u當溫度低于0攝氏度時，必須佩戴手套才能攀登風機樓梯。u雷電天氣嚴禁進入風機。u維修人員必須熟悉風機功能操作以及工作安全體系。u攀爬風機時，確保安全帶已固定好，同時關閉身后的升降口蓋子。u當風機處在自動運行狀態(tài)下，嚴禁在風

3、機內部進行任何作業(yè)。u當葉輪沒有被鎖緊裝置鎖死時，禁止在葉輪里或者是靠近葉輪的地方作業(yè)。u當在機艙外作業(yè)時，任何時候都必須佩戴合格的安全帶。u每一次進入風機的活動必須記錄于維修日志中，或者是記錄于維修報告中。u在維護和檢測作業(yè)中,出于安全考慮，必須同時有兩名工作人員在場。u嚴禁未戴安全帽進入風機。 （5）XE82-2000的控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)1) XE82-2000的控制系統(tǒng)的硬件部分的控制系統(tǒng)的硬件部分主控制柜：安裝在塔筒底部，主要功能是實現(xiàn)風機的啟動、停車、偏航控制、變頻器控制、輔助控制、保護、監(jiān)控。機艙控制柜：安裝在機艙內，主要處理機艙的I/O信號，控制偏航動作、液壓站動作、自動潤滑系統(tǒng)

4、動作及其他輔助控制動作、承擔塔筒加速度監(jiān)控及發(fā)電機及主軸承溫度監(jiān)控。輪轂控制柜及蓄電池箱：安裝在輪轂內，主要處理輪轂I/O信號、執(zhí)行變槳控制動作、緊急狀態(tài)下變槳、偏航軸承自動潤滑及其他輪轂輔助控制動作。輪轂蓄電池供電的緊急變槳保護系統(tǒng)與正常的PLC控制系統(tǒng)完全獨立，能保證風力發(fā)電機在正常保護動作反應出現(xiàn)故障的情況下（如電源斷電、PLC死機或程序執(zhí)行紊亂、軟件超速保護失效同時硬件檢測到超速信號）快速收槳實現(xiàn)風機氣動停車，保證風機的安全。 風機主控制柜通過一根光纖與機艙控制柜進行連接，此光纖具有抗電磁干擾特性，傳輸速度以微秒計，與PLC背板總線傳輸時間基本差不多，保證了控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速度及可靠性

5、。 機艙控制柜與輪轂控制柜的連接通過滑環(huán)，使用一根帶屏蔽的多芯銅電纜，采用CANopen通訊協(xié)議，通訊速率為500Kbit/s 。 主控制柜與變頻器之間同樣采用CANopen的方式進行通訊，實現(xiàn)主控制柜對變頻器的控制及相關數(shù)據(jù)監(jiān)測。同時主控制柜也采用硬接線的方式與變頻器進行連接，以保證變頻器急停鏈路串聯(lián)到整個風機的急停鏈路中。 2) XE82-2000的控制系統(tǒng)功能的控制系統(tǒng)功能 基于BACHMANN PLC的風力發(fā)電機控制系統(tǒng)的設計主要為了實現(xiàn)以下功能：l自動和手動啟動和停止風力發(fā)電機l葉片變槳系統(tǒng)實現(xiàn)對風機的功率控制和輪轂轉速限制l偏航控制以實現(xiàn)風機自動對風l風速、風向監(jiān)控l風機保護系統(tǒng)l

6、緊急保護系統(tǒng)及周期性的緊急保護系統(tǒng)功能性自檢l各種監(jiān)控功能l與變頻器控制系統(tǒng)的通訊及控制 l輔助控制功能 l與本地人機界面的通訊 l與SCADA系統(tǒng)的通訊 3) XE82-2000的運行邏輯條件的運行邏輯條件l風機起動 l風機在滿足下列條件時可以手動或自動起動l切入風速10分鐘平均風速25m/s或者3s平均風速35m/sl接收到扭纜請求 l發(fā)生故障（主控制系統(tǒng)或變頻器發(fā)生故障） l緊急系統(tǒng)故障（如正常變槳系統(tǒng)失效、獨立的超速繼電器發(fā)出超速信號、系統(tǒng)掉電等）l緊急系統(tǒng)自測試（每96小時進行一次測試，測試時風速小于10m/s） l在手動停車、高風速、電纜扭纜請求或故障發(fā)生情況下，由正常變槳系統(tǒng)將葉

7、片變到順槳位置 6) 與與XE82-2000載荷設計有關的故障事件如下：載荷設計有關的故障事件如下：u輪轂軟件超速u風向標錯誤（2個風向標信號差值大于15度）u偏航超時：偏航事件超過5倍設定時間u不平衡：機艙加速度測量SQRT(accx2+accy2)=1.75m/s2，100ms延時u在發(fā)生緊急系統(tǒng)故障或緊急系統(tǒng)測試時，變槳電機通過電池供電使葉片快速順槳到故障停車位置 7) 與與XE82-2000載荷設計有關的緊急故障如下：載荷設計有關的緊急故障如下：n硬件超速門檻到達n葉片角度誤差太大（任意2個葉片5秒內差值超過1度）n葉片角度測量值超過允許范圍（葉片角度小于-10度或大于100度）n伺服

8、變槳系統(tǒng)故障或超時n系統(tǒng)掉電 如果在1個小時內，同樣的故障檢測到最大配置數(shù)時，自動重啟被禁止，在維護人員評估并解決問題后，風機才能復位并在符合起動條件下起動。如果沒達到配置數(shù)，則風機可以在滿足起動條件下起動。 8) XE82-2000風機內部和外部運行狀況監(jiān)控風機內部和外部運行狀況監(jiān)控 在風機運行過程中，有大量的內部和外部參數(shù)，運行值需要連續(xù)監(jiān)控，一些監(jiān)控值是與風機安全相關的，根據(jù)觸發(fā)條件不同，XE82-2000可能觸發(fā)下面停機狀態(tài)：l正常停車l緊急停車l暴風停車 9) XE82-2000具體監(jiān)控參數(shù)描述如下：具體監(jiān)控參數(shù)描述如下：風況監(jiān)控風況監(jiān)控 XE82-2000風力發(fā)電機在機艙尾部安裝了

9、1個風速計和2個風向標用于測量風速和風向，風速計信號不但作為風機起動信號，同時也是觸發(fā)風機切出和暴風停車的信號，風向標信號則是風機偏航主要的信號之一 。l當風機處于待機狀態(tài)，如果風速超過偏航激活的所需風速或者切入風速，風機開始自動偏航并可以手動或自動起動 l當風速大于切出風速或者暴風停車風速，風機正常停車或觸發(fā)暴風停車 風機環(huán)境狀況監(jiān)控風機環(huán)境狀況監(jiān)控l安裝了外部溫度傳感器 ，如環(huán)境溫度超過設定值，風機觸發(fā)正常停車，當環(huán)境溫度回到遲滯范圍以內且其它風機起動條件滿足，則風機自動重啟。l機艙內部安裝了煙霧探測器，當風機發(fā)生火災時觸發(fā)風機正常停車。 振動監(jiān)控振動監(jiān)控 在風機的機艙內安裝了一個加速度檢

10、測儀，可以持續(xù)監(jiān)控塔筒頂部2個相互垂直方向的加速度值，如果檢測到塔筒加速度矢量和超過設定值，將觸發(fā)風機緊急停車。 輸出功率監(jiān)控輸出功率監(jiān)控 XE82-2000風力發(fā)電機輸出到電網(wǎng)的功率可以通過變頻器計算出來，如果得到的結果達到設定值將觸發(fā)風機正常停機：l如果風機5s持續(xù)輸出功率大于設定值P1，風機正常停車l如果風機10min內持續(xù)功率大于設定值P2，風機正常停車l電網(wǎng)及電機狀態(tài)監(jiān)控l風機控制器可以通過變頻器監(jiān)控電網(wǎng)電壓和頻率，電網(wǎng)掉電或頻率值超過設定值會觸發(fā)風機正常停機或緊急停機l發(fā)電機發(fā)生短路可以通過變頻器檢測到，到檢測到發(fā)電機短路時將觸發(fā)正常停機 輪轂速度監(jiān)控輪轂速度監(jiān)控 XE82-200

11、0風力發(fā)電機組在輪轂內安裝了2個輪轂轉速傳感器，一個是增量傳感器，安裝在滑環(huán)內部，該信號傳輸?shù)娇刂破骼锩娌⒈豢刂破魈幚恚斣搨鞲衅鳈z測到信號超過軟件超速限定值時將觸發(fā)風機正常停車。另外一個傳感器為接近開關，安裝在輪轂滑環(huán)表面，通過一根屏蔽電纜與超速繼電器進行連接，超速繼電器通過檢測滑環(huán)轉動部分的齒數(shù)得到輪轂的轉速，它完全獨立于風機控制器運行，當超速繼電器檢測到輪轂轉速超過其硬件設定值時，觸發(fā)風機緊急停車系統(tǒng)動作，風機緊急停車。 變頻器控制系統(tǒng)自動計算的發(fā)電機轉速降反饋到風機控制器中，如果輪轂的增量傳感器檢測到的轉速與變頻器計算值不一致將觸發(fā)風機的正常停車。 變槳系統(tǒng)監(jiān)控變槳系統(tǒng)監(jiān)控 l變槳角度

12、、變槳速度 在輪轂每個變槳軸上安裝了一個速度傳感器和一個角度位置編碼器，一個安裝在變槳電機內用于測量變槳速度，一個安裝在變槳電機尾部軸上用于測量變槳角度。這些信號不僅用于變槳控制的反饋，同時也是檢測風機3個葉片偏差的信號，這些信號錯誤或者超過設定值都會導致風機緊急停車。 l限位開關 在每個葉片軸上都安裝了2個限位開關，分別安裝在90度和93度，它可以在正常停車或者緊急停車的時候斷開變槳電機的電源供應（驅動器或蓄電池）并停止風機，如果第一個限位開關失效，第2個限位開關將起作用。 l緊急變槳蓄電池緊急變槳蓄電池組的電池電壓被持續(xù)監(jiān)控，如果檢測到蓄電池電壓低于某一個設定值，會觸發(fā)風機正常停機。除此之

13、外，緊急變槳電池還會定時檢查測試。 l變槳電機溫度每臺變槳電機的溫度被持續(xù)監(jiān)控，如果某個電機的溫度超過限定值，將觸發(fā)風機正常停車。 機械剎車監(jiān)控機械剎車監(jiān)控 風機維護剎車和偏航剎車都是通過液壓系統(tǒng)實現(xiàn)的，因此在正常發(fā)電情況下，風機液壓系統(tǒng)的壓力是持續(xù)監(jiān)控的，如果液壓系統(tǒng)的壓力低于設定值，將會觸發(fā)風機正常停車。 偏航系統(tǒng)監(jiān)控偏航系統(tǒng)監(jiān)控 l機艙對風 在機艙內安裝了一個檢測機艙方位的傳感器，這個傳感器通過一個塑料齒輪與偏航軸承齒輪嚙合，通過它測量的信號和風向信號，可以實現(xiàn)風機的對風 l硬件扭纜開關在發(fā)生機艙方位傳感器錯誤或者機艙旋轉位置超過最大值時將觸發(fā)硬件扭纜開關信號，該信號將觸發(fā)風機正常停機

14、冷卻系統(tǒng)監(jiān)控冷卻系統(tǒng)監(jiān)控 XE82-2000風力發(fā)電機的冷卻系統(tǒng)包括變頻器冷卻和發(fā)電機冷卻。變頻器冷卻采用冷卻液進行冷卻，在變頻器冷卻系統(tǒng)的入口和出口都安裝了溫度傳感器和壓力傳感器 l當檢測到冷卻系統(tǒng)入口溫度和出口溫度過高或差值過大，將觸發(fā)風機正常停車。l當檢測到冷卻系統(tǒng)冷卻液入口壓力過低或出入口壓差過小將觸發(fā)風機正常停車。 發(fā)電機冷卻采用空氣冷卻，除了發(fā)電機外部的散熱槽外，在機艙內還安裝了一個冷卻風機，當機艙溫度超過設定值時，風機自動起動。 控制器功能監(jiān)控控制器功能監(jiān)控 l看門狗在控制系統(tǒng)中，有一個看門狗信號監(jiān)控風機控制程序是否正常運行，當控制器發(fā)生故障或控制程序進入死循環(huán)，將導致看門狗信號

15、丟失，這會觸發(fā)風機緊急停機，并觸發(fā)控制器重新起動。 l控制器通訊監(jiān)控塔筒控制柜和機艙控制柜采用光纖通訊，機艙控制柜與輪轂控制柜采用CANopen通訊，控制器實時監(jiān)控風機與機艙和輪轂的通訊，當與輪轂的通訊發(fā)生故障中斷時，觸發(fā)風機緊急停機。 風機其他部件監(jiān)控風機其他部件監(jiān)控 除了上面重要部件的監(jiān)控外，XE82-2000風力發(fā)電機還對其他很多部件參數(shù)進行了監(jiān)控，但這些參數(shù)與風機的安全沒有直接關系。 l主軸承主軸承上安裝了2個溫度傳感器，對主軸承溫度進行實時監(jiān)控，當溫度超過設定值，觸發(fā)風機正常停機。l發(fā)電機在發(fā)電機定子上安裝6個溫度傳感器，在發(fā)電機氣隙中安裝了2個溫度傳感器，對發(fā)電機定子及氣隙溫度進行

16、實時監(jiān)控，當溫度值超過設定值將觸發(fā)風機正常停機。 l風機輔助部件 主軸承油脂泵、偏航軸承油脂泵、變槳軸承油脂泵、變槳齒輪油脂泵的液位和流量進行監(jiān)控，這些信號不會觸發(fā)停車，但應引起維護人員注意。l輪轂機艙溫度監(jiān)控輪轂溫度及機艙溫度高于或低于設定值將觸發(fā)風機正常停機。 (6) XE82-2000的安全系統(tǒng)的安全系統(tǒng)1）2個安全停車系統(tǒng)個安全停車系統(tǒng) 安全系統(tǒng)的主要功能是維持風機在一個安全條件下，它阻止風機超速并且在發(fā)生故障、外部條件達到運行極限、自動重啟或者按下緊急停車按鈕時使葉片快速回到順槳位置。 XE82-2000風力發(fā)電機使用2個完全獨立的安全裝置。對于XE82-2000風機，2個安全系統(tǒng)都

17、是基于全范圍變槳控制系統(tǒng)，在變槳電機的軸上均安裝了機械剎車。每個葉片使用一個直流伺服電機（或直流電機）和一個減速齒輪箱作為變槳驅動裝置。 第一個安全系統(tǒng)使用直流伺服驅動器驅動變槳電機，而第二個安全系統(tǒng)使用蓄電池直接驅動直流變槳電機。 XE82-2000安全系統(tǒng)示意圖安全系統(tǒng)示意圖 2個安全系統(tǒng)的切換通過采用安全繼電器、脈沖監(jiān)控繼電器(看門狗脈沖周期為300ms)組合，及相應的切換開關（繼電器及直流接觸器）。一旦連續(xù)5個周期脈沖信號丟失，硬件超速檢測到或輪轂掉電時，這個開關（接觸器）就會激活，蓄電池直接向變槳電機供電，以6度/s的變槳速度緊急收槳。 在以下情況下第2個安全系統(tǒng)激活： lPLC程序進入死循環(huán)或沒有反應l變槳伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障，包括角度編碼器故障、伺服驅動器故障或者葉片位置偏差過大、變槳超時l輪轂供電故障l緊急停車按鈕按下l緊急系統(tǒng)測試 只需要2個葉片變槳到順槳位置就能夠保證風機在任何工況下都安全，即使第3個葉片由于某種原因無法收槳。激活安全系統(tǒng)大部分風況下都不會導致輪轂靜止，輪轂仍然會以很低的速度旋轉（空轉2rpm） 。 為保證第2個安全系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)在運行過程中會定期對第2套系統(tǒng)進行周期性功能測試，保證第2套系統(tǒng)的可靠性。一般