Z82風(fēng)電機(jī)組總體技術(shù)說(shuō)明情況

Z82風(fēng)電機(jī)組總體技術(shù)說(shuō)明1湘電Z82/2000技術(shù)優(yōu)勢(shì)a)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠；b)采用直接驅(qū)動(dòng)，無(wú)齒輪箱；c)采用永磁同步發(fā)電機(jī)，低發(fā)電機(jī)損耗，高效率發(fā)電；d)機(jī)艙可提供正壓和過(guò)濾空氣，可保護(hù)發(fā)電機(jī)及葉端控制系統(tǒng)不受鹽風(fēng)、沙塵的影響；e)采用全功率變頻，上網(wǎng)電源品質(zhì)優(yōu)等；f)設(shè)計(jì)正常運(yùn)行壽命20年以上；g)少維護(hù)、低保養(yǎng)成本；h)適應(yīng)性強(qiáng)，可用于陸地，灘涂，近海等強(qiáng)風(fēng)地域的發(fā)電；i)耐風(fēng)速最大70m/s；j)最大起吊工件僅重50噸，與1.5MW雙饋型機(jī)組相比,最大單件起吊重量約輕30%左右。2關(guān)于直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特性的說(shuō)明2.1直驅(qū)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)概念－變速運(yùn)行－通過(guò)變槳最大限度地利用風(fēng)能，提高發(fā)電量－風(fēng)輪直接帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)，無(wú)齒輪箱－通過(guò)交－直－交轉(zhuǎn)換并網(wǎng)2.2直驅(qū)典型成功案例 德國(guó)ENERCON公司自1992年以直驅(qū)技術(shù)作為技術(shù)路線，成功地開(kāi)發(fā)出E-33(330kW)，E-48(800kW)，E-70(2000kW)，E-82(2000kW)，E-112(4500kW)機(jī)型，荷蘭LAGERWEY公司開(kāi)發(fā)的750kW、ZEPHYROS公司開(kāi)發(fā)的Z72/1500/2000kW在歐洲、日本、臺(tái)灣均已批量供貨，目前運(yùn)行狀況良好。2004年ENERCON在全球市場(chǎng)份額是18.5%，居世界第三位，并且增長(zhǎng)勢(shì)頭迅速，直逼排名第一的VESTAS，第二名的GAMESA(VESTAS和GAMESA采用的是同一個(gè)變滑差技術(shù))，由此可見(jiàn)，直驅(qū)型風(fēng)機(jī)將逐步成為風(fēng)力界的首推技術(shù)。2.3湘電Z系列機(jī)組與其他直驅(qū)機(jī)組技術(shù)比較機(jī)組原理圖相同點(diǎn)：變槳變速(直流伺服電機(jī)+齒輪傳動(dòng)減速器)、同步發(fā)電機(jī)、內(nèi)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)、交直交轉(zhuǎn)換并網(wǎng)、無(wú)齒輪箱結(jié)構(gòu)。不同點(diǎn)：a)湘電Z82/2000機(jī)組采用荷蘭ZEPHYROS公司(Lagerwey)技術(shù)，永磁同步電機(jī)，不需要外部勵(lì)磁；b)ENERCON機(jī)組采用外部勵(lì)磁同步電機(jī)；c)湘電Z82采用空冷、正壓(防止潮濕氣體、沙塵進(jìn)入)，ENERCON采用自然空冷。2.4優(yōu)勢(shì)對(duì)比勵(lì)磁直驅(qū)與永磁直驅(qū)技術(shù)數(shù)據(jù)比較表比較內(nèi)容勵(lì)磁直驅(qū)永磁直驅(qū)電機(jī)尺寸偏大較小電機(jī)重量較重較輕變槳性能可靠可靠散熱較差好效率較低高湘電Z82/2000機(jī)組與其他公司的勵(lì)磁機(jī)組相比，直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的優(yōu)勢(shì)為：a)發(fā)電機(jī)效率高、變速范圍寬；b)無(wú)勵(lì)磁損失：電機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻容易實(shí)現(xiàn)，低功率情況下具有較高的效率(電勵(lì)磁電機(jī)由于需要?jiǎng)?lì)磁電流，其低功率性能會(huì)較差)；c)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸??；d)永磁電機(jī)在電網(wǎng)電壓變化的情況下，能夠保持電壓、電流的穩(wěn)定，同時(shí)電機(jī)扭矩保持不變，具有扶持電網(wǎng)的能力。從電機(jī)效率上來(lái)看，永磁電機(jī)的效率比雙饋電機(jī)效率高3-5%，在40%-80%從電機(jī)效率上來(lái)看，永磁電機(jī)的效率比雙饋電機(jī)效率高3-5%，在40%-80%額定功率區(qū)優(yōu)勢(shì)更為明顯（見(jiàn)圖1），因此從電機(jī)效率上來(lái)看，永磁電機(jī)的效率是較優(yōu)的。圖1不同型號(hào)電機(jī)效率對(duì)比永磁發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，體積小，質(zhì)量輕，損耗小，效率高，電機(jī)尺寸形狀可靈活多樣等顯著優(yōu)點(diǎn)，它可以實(shí)現(xiàn)電勵(lì)磁電機(jī)難以達(dá)到的高性能。同時(shí)，國(guó)內(nèi)稀土永磁材料貨源充足，永磁電機(jī)的技術(shù)也達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，為今后風(fēng)機(jī)向大功率化、高功能化方向發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2.5湘電永磁同步發(fā)電機(jī)永磁體磁性的說(shuō)明衡量磁性能大小有兩個(gè)主要指標(biāo)，一是磁能積：就是單位體積材料所產(chǎn)生的磁場(chǎng)能量。另一個(gè)是磁體的矯頑力；就是把磁體放在一個(gè)反向外加磁場(chǎng)中，當(dāng)外加磁場(chǎng)增加到一定強(qiáng)度時(shí)磁體的磁性就會(huì)消失，把這個(gè)抵抗外加磁場(chǎng)的能力稱為矯頑力。釹鐵硼永磁體是一種儲(chǔ)能材料，可以在一定空間內(nèi)產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。由于其極高的矯頑力和磁能積，特別是在20℃～180℃環(huán)境下相對(duì)于其它永磁體的優(yōu)異表現(xiàn)，使得釹鐵硼永磁材料在多種領(lǐng)域特別是現(xiàn)代高科技領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。永磁材料第一代為鐵氧體永磁材料，用鐵氧體永磁材料制造的同步電動(dòng)機(jī)，歷史比較悠久，缺點(diǎn)是磁能級(jí)低，磁場(chǎng)強(qiáng)度小，電機(jī)體積較大，容量很難做大，優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，起動(dòng)電流較小。第二代永磁材料采用金屬永磁體，比用鐵氧體永磁材料制成的永磁同步電動(dòng)機(jī)要好。而用第三代稀土永磁材料釹鐵硼制成的永磁同步電動(dòng)機(jī)具有更多的優(yōu)越性，釹鐵硼永磁材料具有很高的磁密度，磁能積大，剩磁高，不易退磁，電動(dòng)機(jī)體積小，效率高，功率因素高，溫度系數(shù)小，調(diào)速精度高，調(diào)速范圍大，輸出特性硬，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，在開(kāi)環(huán)控制下可取得很好的調(diào)速性能。穩(wěn)定性是永磁材料的重要參數(shù)。影響永磁穩(wěn)定性的外界條件有許多種，其中主要是溫度、時(shí)間、外磁場(chǎng)、化學(xué)腐蝕、輻射、機(jī)械振動(dòng)或撞擊等因素。對(duì)于釹鐵硼永磁材料，我們?cè)谑褂弥凶铌P(guān)心的是溫度穩(wěn)定性、時(shí)間穩(wěn)定性、外磁場(chǎng)穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性。我公司通過(guò)以下措施保障永磁材料的穩(wěn)定性：1、溫度穩(wěn)定性如果保存在適當(dāng)?shù)臏囟?、濕度且無(wú)強(qiáng)外磁場(chǎng)、輻射和其它影響磁性能因素的環(huán)境下，其磁性能幾乎可以永遠(yuǎn)保持下去。解決溫度穩(wěn)定性的辦法是做老化處理，以消除磁體不穩(wěn)定的因素另外，還采用添加某些元素直接提高磁體本身的溫度穩(wěn)定性還嚴(yán)格保證電機(jī)熱限制曲線和電氣熱保護(hù)。從根本上解決了溫度對(duì)退磁的影響2、時(shí)間穩(wěn)定性時(shí)間穩(wěn)定性，是將永磁體放在一定的溫度下長(zhǎng)期放置，測(cè)量其磁性能隨時(shí)間的變化。永磁體充磁飽和后，只是在初始的1～2小時(shí)內(nèi)略有下降，其后即使經(jīng)過(guò)5～10年磁性能也基本不變。其時(shí)間穩(wěn)定性數(shù)值依成分、實(shí)驗(yàn)條件、和尺寸比的不同略有差異。復(fù)合添加Co+Dy+Nb的釹鐵硼永磁體，可得到良好的時(shí)間穩(wěn)定性。在常溫下復(fù)合永磁體Pc=1時(shí)，磁通隨時(shí)間的變化所發(fā)生的衰減，十年內(nèi)磁通衰減不到1%。在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中，即使經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用，磁體的磁性能損失也不會(huì)很大。所以在實(shí)際應(yīng)用中，我們往往忽略時(shí)間因素對(duì)磁性能的影響。3、外磁場(chǎng)穩(wěn)定性

電機(jī)用永磁體，在工作過(guò)程中氣隙長(zhǎng)度和體積是變化的，屬動(dòng)態(tài)磁路。磁體不但受到溫度變化的影響，而且還受到電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)其反向退磁的影響。由于工作點(diǎn)是在回復(fù)線上往返變化，就使得磁體處于循環(huán)退磁狀態(tài)。我們?cè)谧鲭姍C(jī)磁路設(shè)計(jì)時(shí)，不但考慮了溫度變化的影響，還考慮到了動(dòng)態(tài)退磁的附加影響。4、化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性是指永磁材料的抗氧化和耐腐蝕程度。解決釹鐵硼永磁體化學(xué)穩(wěn)定性的辦法主要是在永磁體中添加某些合金元素如Co、Ni、Al和Cr等，同時(shí)在燒結(jié)工藝中盡量提高密度、減少氣孔。另一種解決化學(xué)穩(wěn)定性的辦法是對(duì)磁體進(jìn)行電鍍、化學(xué)鍍表面處理（如噴涂、電泳），可使磁體獲得實(shí)用的耐腐蝕性能，還加強(qiáng)了電機(jī)的機(jī)械密封防護(hù)，以上措施嚴(yán)格杜絕了化學(xué)的退磁。在設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)時(shí)，通過(guò)合理選取發(fā)電機(jī)的主要參數(shù)，即使在系統(tǒng)短路情況下，也不會(huì)出現(xiàn)足以使發(fā)電機(jī)褪磁的過(guò)熱和強(qiáng)磁場(chǎng)。我公司永磁同步發(fā)電機(jī)的永磁體設(shè)計(jì)壽命為60年，針對(duì)熱退磁、化學(xué)退磁和時(shí)間退磁等進(jìn)行嚴(yán)格防護(hù)；把影響磁穩(wěn)定性的因素全部考慮在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，完全可以保障2MW永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)20年的運(yùn)營(yíng)時(shí)間。另第一次永磁體充磁周期為30年以上，充磁使用廠家提供的專用設(shè)備和夾具。第二章Z82-2000機(jī)組技術(shù)規(guī)范1總體設(shè)計(jì)方案湘電Z82-2000風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用水平軸、三葉片、上風(fēng)向、變槳距調(diào)節(jié)、直接驅(qū)動(dòng)、永磁同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、低溫運(yùn)行的總體設(shè)計(jì)方案，如圖2所示。其優(yōu)點(diǎn)如下：圖2Z82-2000直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組圖2Z82-2000直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組風(fēng)機(jī)適合于Ⅱ類風(fēng)區(qū)使用，發(fā)電量高于其它同類風(fēng)機(jī)，經(jīng)濟(jì)效益明顯；由于傳動(dòng)系統(tǒng)部件的減少，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組的可靠性和可利用率；永磁發(fā)電技術(shù)及變速恒頻技術(shù)的采用提高了風(fēng)電機(jī)組的效率；機(jī)械傳動(dòng)部件的減少降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的噪音；可靠性的提高降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)成本；變流器以及升壓變壓器均設(shè)置在機(jī)艙內(nèi)，有效降低機(jī)艙到塔筒底部的電纜成本。機(jī)械傳動(dòng)部件的減少降低了機(jī)械損失，提高了整機(jī)效率；利用變速恒頻技術(shù)，可以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償；由于減少了部件數(shù)量，使整機(jī)的生產(chǎn)周期大大縮短。該機(jī)型采用了多種創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)，與目前國(guó)際市場(chǎng)上現(xiàn)有的直接驅(qū)動(dòng)機(jī)型相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電機(jī)效率高，變速范圍寬(6rpm-19rpm)；無(wú)勵(lì)磁損失；無(wú)碳刷和滑環(huán)，減少了維護(hù)量，提高了可利用率；發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸?。蛔儤到y(tǒng)采用無(wú)刷交流電機(jī)，電容作為后備電源，壽命長(zhǎng)，免維護(hù)；變頻裝置采用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的成熟技術(shù)，諧波分量低；機(jī)艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了人性化設(shè)計(jì)方案，盡可能地方便運(yùn)行人員檢查維修，在設(shè)計(jì)中加入爬升助力機(jī)構(gòu)，使運(yùn)行人員在維護(hù)過(guò)程中攀登梯子時(shí)變得格外輕松。特別針對(duì)于低溫地區(qū)對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行要求，我們采取了如下措施：金屬結(jié)構(gòu)件按照低溫型技術(shù)規(guī)范，材料選用適應(yīng)低溫環(huán)境的鋼材。法蘭、塔筒及關(guān)鍵焊接結(jié)構(gòu)件采用Q345E低合金高強(qiáng)鋼材料、輪轂等大型鑄件采用EN-GJS-350-22U-LT材料，低溫沖擊功在-40℃時(shí)至少達(dá)到27J。制動(dòng)系統(tǒng)的介質(zhì)油采用耐低溫油品：變槳驅(qū)動(dòng)齒輪箱、偏航驅(qū)動(dòng)齒輪箱等采用低溫齒輪油。如殼牌T15，可耐-40℃～+160℃，殼牌T32，可耐-40℃～+240℃。潤(rùn)滑系統(tǒng)采用低溫潤(rùn)滑脂：變槳軸承、變槳驅(qū)動(dòng)、偏航軸承、偏航驅(qū)動(dòng)總成及主軸承的潤(rùn)滑脂采用gleitmo585K，其最低運(yùn)行溫度可以達(dá)到-57℃。主要電纜電線采用硅膠電纜：硅橡膠則在-60度-70度時(shí)仍具有較好的彈性，某些特殊配方的硅橡膠還可承受極低溫度。同時(shí)硅橡膠還具有很高的電阻率，在很寬的溫度和頻率范圍內(nèi)其阻值保持穩(wěn)定，硅橡膠對(duì)高壓電暈放電和電弧放電具有很好的抵抗性。電纜電線接頭不采用錫焊，而采用壓接方式：錫材料在低溫時(shí)容易產(chǎn)生脆化開(kāi)裂，影響機(jī)械強(qiáng)度及導(dǎo)電可靠性；而壓接方式在低溫下仍能很好地保證連接的機(jī)械強(qiáng)度及導(dǎo)電可靠性。關(guān)鍵系統(tǒng)自帶加熱器。用于測(cè)風(fēng)速及風(fēng)向的氣象站、變頻器、主控柜、機(jī)艙控制柜、輪轂控制柜、冷卻控制柜等自帶有電加熱器，可以保證其在低溫環(huán)境下各個(gè)系統(tǒng)仍能正常工作。Z系列機(jī)組已經(jīng)過(guò)日本北海道(其中Z82型2臺(tái))、芬蘭、內(nèi)蒙卓資地區(qū)的實(shí)際運(yùn)行，通過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間低溫考驗(yàn)，完全能夠適用于-40℃低溫環(huán)境使用要求。2Z82/2000部件描述直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于沒(méi)有齒輪箱，零部件數(shù)量相對(duì)傳統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組要少得多。Z82-2000機(jī)組主要部件包括：葉輪葉片、輪轂、變槳系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、偏航系統(tǒng)、變頻器、控制系統(tǒng)、升壓變壓器、測(cè)風(fēng)系統(tǒng)、塔架等，如圖3所示。圖3湘電Z82-2000直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)圖3湘電Z82-2000直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)2.1葉輪根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)最佳效率和對(duì)污物的最低敏感度原則，采用真空注入技術(shù)用玻璃鋼/環(huán)氧樹(shù)脂通過(guò)特殊工藝研制而成。每一葉片重量為6450公斤，葉片長(zhǎng)度為40.0米(按外部葉片底部直徑為1.9米)，最大弦長(zhǎng)3.1米，共三片。葉片上裝有一個(gè)集成防雷保護(hù)系統(tǒng)。葉片表面漆有國(guó)際通用的航空標(biāo)志。圖4葉輪2.2發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是一多極永磁發(fā)電機(jī)，直接安裝在輪轂上。磁鐵提供轉(zhuǎn)子勵(lì)磁，所以不需要外勵(lì)磁場(chǎng)，與帶外勵(lì)磁場(chǎng)的繞線轉(zhuǎn)子比較，發(fā)電機(jī)的損耗可降低25%。定子外部裝有冷卻風(fēng)扇，由空氣冷卻。定子繞組用真空壓力浸漆(VPI)。發(fā)電機(jī)通有經(jīng)過(guò)濾的干燥循環(huán)空氣,保證了發(fā)電機(jī)內(nèi)的溫度均勻，當(dāng)密封處稍有泄漏時(shí)，保證發(fā)電機(jī)的內(nèi)部為正壓，因此灰塵和鹽霧不可能進(jìn)入到發(fā)電機(jī)內(nèi)。發(fā)電機(jī)的重量為53噸，外形尺寸為φ3.9m×2.0m。圖5發(fā)電機(jī)2.3主軸承特殊設(shè)計(jì)的大直徑三列圓柱滾子軸承。其非轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)環(huán)與發(fā)電機(jī)定子相連，轉(zhuǎn)動(dòng)外環(huán)安裝在輪轂和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間。軸承可承受軸向、徑向負(fù)荷以及彎矩。軸承配有一個(gè)全自動(dòng)化的潤(rùn)滑系統(tǒng)，該系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)控制器監(jiān)控。圖6主軸承2.4變頻器Z82/2000采用變槳變速系統(tǒng)，并使用永磁同步發(fā)電機(jī)來(lái)提供高效、高品質(zhì)電源。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的變頻電能經(jīng)整流、逆變成恒定頻率(交流-直流-交流變換)的交流電，然后饋入電網(wǎng)。為使諧波電流最小、頻率和電壓穩(wěn)定，采用全功率變頻器。變頻器按照風(fēng)機(jī)輸出功率與轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系來(lái)控制風(fēng)機(jī)的功率；并使功率穩(wěn)定在額定值(當(dāng)風(fēng)速大于額定值時(shí))。葉輪的旋轉(zhuǎn)速度由槳距控制并保在特定的范圍內(nèi)，變頻器和槳距控制作為一個(gè)“主-從”系統(tǒng)，無(wú)功功率是可控的，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定至0(cosφ=1)。設(shè)置的UPS系統(tǒng)能保證風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)電壓跌落200msec的情況下，仍能正常運(yùn)行。對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，這些特性是非常重要的。圖72MW變頻器圖72MW變頻器2.5塔筒機(jī)艙安裝在鋼制管狀塔筒上，塔筒為全防腐蝕保護(hù)。通過(guò)機(jī)艙底板上設(shè)置的鉸鏈?zhǔn)桨踩T(mén)，可從塔筒進(jìn)入機(jī)艙。塔筒內(nèi)配有多級(jí)爬梯、休息平、照明系系統(tǒng)。塔筒由四段構(gòu)成。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，塔筒通過(guò)地基周圍的接地回路與大地相連，根據(jù)土壤的情況，接地系統(tǒng)可適當(dāng)調(diào)整以適應(yīng)土壤條件。

圖8塔筒2.6輪轂輪轂是風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件之一，聯(lián)接風(fēng)機(jī)葉片和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，在風(fēng)力作用下與葉片一起帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，為發(fā)電機(jī)工作提供動(dòng)力。圖9輪轂2.6.1輪轂的主要功能連接葉片、變槳控制、正常停機(jī)；連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、緊急制動(dòng)和停機(jī)鎖定。2.6.2輪轂主要組成部份和作用變槳裝置變槳裝置主要由帶PTC保護(hù)和計(jì)數(shù)裝置的直流伺服電機(jī)、變速箱、嚙合齒輪、齒輪潤(rùn)滑器等組成。三個(gè)變槳驅(qū)動(dòng)配有行星齒輪箱，通過(guò)小齒輪與葉片軸承的內(nèi)圈相嚙合來(lái)驅(qū)動(dòng)葉片。驅(qū)動(dòng)器通過(guò)伺服整流器推動(dòng)，用于變槳控制和正常停機(jī)，并且直接通通過(guò)蓄電池進(jìn)行緊急停機(jī)。通過(guò)速度和角度傳感器所接受的信息傳遞給PLC處理后反饋給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而達(dá)到變槳的自動(dòng)控制。圖10圖10變槳系統(tǒng)滑環(huán)裝置主要由滑環(huán)、碳刷、電纜、檢測(cè)葉輪轉(zhuǎn)速的編碼器、支架等組成。它能夠?qū)?lái)自機(jī)艙的電能和電信號(hào)傳遞到轉(zhuǎn)動(dòng)的輪轂中。潤(rùn)滑脂裝置潤(rùn)滑裝置主要由脂泵、分配器、管路、油嘴等組成。輪轂內(nèi)的潤(rùn)滑系統(tǒng)自動(dòng)潤(rùn)滑變槳軸承和變槳齒輪。制動(dòng)和鎖緊裝置輪轂部分的制動(dòng)和鎖緊裝置分兩塊。1)葉片的制動(dòng)和鎖緊：葉片的制動(dòng)主要是由裝在伺服電機(jī)上的剎車裝置來(lái)完成，在風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行和葉片變槳過(guò)程中由剎車裝置保證葉片處于正確的位置；葉片的鎖緊由安放在葉輪輪轂和葉片軸承之間的鎖緊裝置來(lái)完成，在維護(hù)葉片和輪轂期間,葉片變槳機(jī)械裝置上的旋轉(zhuǎn)裝置必須鎖緊。2)輪轂(轉(zhuǎn)子)的制動(dòng)和鎖緊：轉(zhuǎn)子的制動(dòng)和鎖緊裝置主要由稀油液壓站，管路、盤(pán)式制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓鎖緊銷等組成。風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)平均風(fēng)速高于12m/s或瞬時(shí)風(fēng)速超過(guò)18m/s時(shí)，輪轂處于制動(dòng)或鎖緊狀態(tài)。在風(fēng)機(jī)葉輪里進(jìn)行檢查工作時(shí)，必須保證止動(dòng)銷插上，使輪轂處于鎖緊狀態(tài)。輪轂體輪轂體承載著葉片、葉片軸承、變槳裝置、滑環(huán)裝置及控制柜、潤(rùn)滑系統(tǒng)、蓄電池組等，并有足夠的空間供工作人員的檢修和維護(hù)。輪轂與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連，在風(fēng)力的作用下與葉片和電機(jī)轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。輪轂體必須有較好的綜合機(jī)械性能。根據(jù)風(fēng)場(chǎng)的氣候條件，我們可提供兩種牌號(hào)的輪轂材料：1)球墨鑄鐵EN-GJS-400-18U-LT(歐洲標(biāo)準(zhǔn))(相當(dāng)于國(guó)內(nèi)QT-400-18)其性能指標(biāo)如下：抗拉強(qiáng)度---392MPa屈服強(qiáng)度---250MPa延伸率---8.6%-20℃的沖擊值---13.8J2)球墨鑄鐵EN-GJS-350-22U-LT(歐洲標(biāo)準(zhǔn))(國(guó)內(nèi)暫無(wú)相應(yīng)的牌號(hào))其性能指標(biāo)如下：抗拉強(qiáng)度---355MPa屈服強(qiáng)度---224MPa延伸率----27.0%-40℃的沖擊值---13.8J2.7機(jī)艙2.7.1總體說(shuō)明機(jī)艙主體結(jié)構(gòu)由兩大部分構(gòu)成，一部分是一個(gè)緊湊的球墨鑄鐵，內(nèi)部裝有偏航系統(tǒng)、維護(hù)用的提升機(jī)、控制板等；另一部分是箱式焊接結(jié)構(gòu)件，內(nèi)部裝有變頻器、控制器，變頻器冷卻系統(tǒng)等。機(jī)艙整體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，其外形幾何設(shè)計(jì)能確保載荷最大限度地轉(zhuǎn)移到塔架上；內(nèi)頂部設(shè)有照明裝置，外頂部尾端裝有氣象站；機(jī)艙整體裝配重量32噸，外形尺寸11m×2.9m×3.3m。圖11機(jī)艙2.7.2偏航裝置圖11機(jī)艙偏航系統(tǒng)安裝在機(jī)艙內(nèi)部，它能夠根據(jù)安裝在機(jī)艙罩頂部的風(fēng)向標(biāo)所提供的風(fēng)的方向信號(hào)來(lái)調(diào)整葉輪方向。機(jī)艙配有自動(dòng)解纜控制系統(tǒng)，避免扭曲對(duì)電纜造成傷害。圖12偏航裝置3Z82/2000控制系統(tǒng)3.1控制系統(tǒng)的主要功能自動(dòng)及手動(dòng)起停風(fēng)機(jī)變槳控制偏航控制風(fēng)速和風(fēng)向監(jiān)視風(fēng)機(jī)的保護(hù)緊急保護(hù)多種監(jiān)視功能(風(fēng)速，風(fēng)向，發(fā)電機(jī)定子溫度，軸承溫度，電池電壓等)數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)輔助功能(注脂泵，伺服制動(dòng)，基腳鎖定，風(fēng)冷，升降機(jī)等)操作屏界面?zhèn)溆眯铍姵鼐o急防護(hù)系統(tǒng)，脫離于控制系統(tǒng)運(yùn)行，用來(lái)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行安全操作3.2控制系統(tǒng)特點(diǎn)穩(wěn)定性：性能強(qiáng)大的PLC系統(tǒng)，具有VxWorks操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)連接：具有標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的PLC系統(tǒng)。精煉性：操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。性價(jià)比高：采用小型觸摸屏操作?？刂葡到y(tǒng)采用的是bachmann電子公司的PLC模塊及網(wǎng)絡(luò)終端。設(shè)計(jì)符合IEC61400-21標(biāo)準(zhǔn)。3.3控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)Z82風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖13風(fēng)電控制系統(tǒng)框圖圖13風(fēng)電控制系統(tǒng)框圖控制系統(tǒng)的硬件組成控制系統(tǒng)主要由下列硬件組成：主風(fēng)電控制系統(tǒng)：安裝在塔基的主控制柜中。它負(fù)責(zé)所有的事情處理，風(fēng)機(jī)的起停，偏航控制，變槳控制，所有的輔助功能控制，保護(hù)、監(jiān)視、調(diào)整葉片，機(jī)艙及變頻器工作。風(fēng)電主控系統(tǒng)包括安裝在主控制柜上的操作屏。機(jī)艙控制箱：安裝在機(jī)艙內(nèi)，主要完成機(jī)艙偏航遠(yuǎn)程I/O，機(jī)艙輔助功能控制，塔基速度監(jiān)視及發(fā)電機(jī)的保護(hù)。輪轂控制箱：安裝在輪轂內(nèi)，主要用于輪轂遠(yuǎn)程變槳控制，輪轂輔助控制，緊急變槳控制。1)主風(fēng)電控制系統(tǒng)主要組成部分如下：風(fēng)電控制系統(tǒng)的中央處理功能PLC；操作界面：本地操作屏，包括按鈕，開(kāi)關(guān)和5.7”LCD觸摸屏；通訊：機(jī)艙控制系統(tǒng)箱采用FastBus，光纜連接；ABB變頻器采用CANOpen電纜連接；以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換，PLC、觸摸屏、ABB變頻器采用光纜連成以太網(wǎng)局域網(wǎng)。2)機(jī)艙控制箱位于機(jī)艙內(nèi),其主要功能如下：本地機(jī)艙/輪轂低壓配電/轉(zhuǎn)換機(jī)艙和輪轂急停系統(tǒng)本地偏航手動(dòng)操作連接到PC機(jī)，通常在維修/保養(yǎng)作本地操作屏用機(jī)艙遠(yuǎn)程I/O：偏航控制，包括液壓制動(dòng)機(jī)艙遠(yuǎn)程I/O：氣象站機(jī)艙遠(yuǎn)程I/O：主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)機(jī)艙遠(yuǎn)程I/O：偏航軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)機(jī)艙遠(yuǎn)程I/O：發(fā)電機(jī)監(jiān)視機(jī)艙遠(yuǎn)程I/O：機(jī)艙溫度監(jiān)視機(jī)艙遠(yuǎn)程I/O：煙霧檢測(cè)機(jī)艙遠(yuǎn)程I/O：風(fēng)冷機(jī)艙遠(yuǎn)程I/O：故障燈機(jī)艙遠(yuǎn)程I/O：機(jī)座鎖定和維修剎車通訊：連至主風(fēng)電控制系統(tǒng)的光纖FastBus通訊：連至輪轂控制箱的CANOpen塔基速度檢測(cè)及其保護(hù)機(jī)艙控制箱主要構(gòu)成：PLC站機(jī)艙遠(yuǎn)程I/O及通訊塔基X-Y加速度傳感器24VDC電源緊急故障繼電器3)輪轂控制箱輪轂控制箱位于輪轂內(nèi)，它包括一個(gè)六邊形的箱體，三個(gè)分開(kāi)的部分，每個(gè)部分負(fù)責(zé)一個(gè)葉片控制。輪轂控制箱的作用：電池監(jiān)視SBP變槳控制緊急控制模塊ECM獨(dú)立的電子過(guò)速保護(hù)PLC遠(yuǎn)程I/O：輪轂速度檢測(cè)PLC遠(yuǎn)程I/O：變槳控制PLC遠(yuǎn)程I/O：變槳軸承注脂PLC遠(yuǎn)程I/O：變槳齒輪注脂PLC遠(yuǎn)程I/O：輪轂溫度監(jiān)視通訊：通過(guò)滑環(huán)與機(jī)艙采用CANOpen連接輪轂控制箱的主要組成：24VDC-20A電源3×168VDC/4Ah電池緊急變槳電源MaxiDCD200-25/50變槳驅(qū)動(dòng)伺服裝置ECM1-ECM3緊急控制模塊變槳控制FTF123超速繼電器獨(dú)立的超速繼電器保護(hù)4防雷和接地保護(hù)4.1標(biāo)準(zhǔn)接地和防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)按照以下標(biāo)準(zhǔn)IEC61400-1 風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)需求委員會(huì)草案Ed.3IEC61024-1 建筑物的防雷保護(hù)，第1部分：總則可選擇性的符合下面標(biāo)準(zhǔn)，附加的測(cè)量也在此文件中進(jìn)行了描述NEN1014 防雷保護(hù)(荷蘭標(biāo)準(zhǔn))GL-IV-1-7-7 GermanischerLloyd,bookIV,Non-marineTechnology,第1部分-風(fēng)能,第7章–電氣安裝,第7部分：電保護(hù)測(cè)量。4.2防雷保護(hù)等級(jí)及區(qū)域 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GL-IV-1-7-7，Z系列機(jī)組的防雷保護(hù)等級(jí)為II級(jí)，因?yàn)樗哺叨瘸^(guò)了60米。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GL-IV-1-7-7，Z系列機(jī)組可劃分幾個(gè)防雷保護(hù)區(qū)：LPZ0AandLPZ0B葉輪突出部分風(fēng)機(jī)周圍的土壤LPZ1葉輪內(nèi)部防雷導(dǎo)體。氣象站避雷針，鋼結(jié)構(gòu)與機(jī)艙相連，導(dǎo)體與機(jī)艙接地排連接。輪轂內(nèi)部全金屬結(jié)構(gòu)，與機(jī)艙接地排連接。機(jī)艙內(nèi)部全金屬結(jié)構(gòu)。塔筒內(nèi)部全金屬結(jié)構(gòu)，連接到基礎(chǔ)接地電極，內(nèi)部分段使用電纜連接。變壓器房 屏蔽，連接到變壓器接地電極。從風(fēng)機(jī)塔筒到變壓器房的電纜屏蔽電纜，屏蔽兩段分別與塔基和變壓器的接地排連接。LPZ2在下面設(shè)備內(nèi)的所有電氣輪轂控制箱，包括變槳電機(jī)、電纜和傳感器。機(jī)艙控制柜，包括偏航電機(jī)、電纜和傳感器主風(fēng)電控制系統(tǒng)B-B變頻器屏蔽測(cè)量，金屬套，鎧裝電纜以及過(guò)壓保護(hù)。所有大的金屬部件直接焊接到接地排上或者直接與塔筒、機(jī)艙、輪轂連接。塔筒內(nèi)部各節(jié)法蘭盤(pán)使用50mm2的銅導(dǎo)線連接。Z82在不同金屬裸露部分設(shè)計(jì)了等電位排，以保證各部件的電位差最小。5安全體系標(biāo)準(zhǔn)的防護(hù)系統(tǒng)：通過(guò)變槳驅(qū)動(dòng)使槳片與風(fēng)向一致來(lái)停止系統(tǒng)(包括三個(gè)隨槳片轉(zhuǎn)動(dòng)PLC，用以驅(qū)動(dòng)變槳直流電機(jī))；緊急(備用)防護(hù)系統(tǒng)：在標(biāo)準(zhǔn)的防護(hù)系統(tǒng)的可靠性不能保證的情況下，由緊急系統(tǒng)帶動(dòng)三個(gè)槳片與風(fēng)向一致。為每個(gè)槳片提供一個(gè)DC168V/4Ah蓄電池，用以驅(qū)動(dòng)直流變槳電機(jī)；控制電源及緊急按鈕；UPS電源，DC24V。保證主風(fēng)電控制系統(tǒng)PLC在電網(wǎng)故障時(shí)，非易失存儲(chǔ)器能保存信息。6中央及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)6.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介中央及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用GarradHassan公司的GHSCADA系統(tǒng)。此監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)面向風(fēng)電機(jī)組制造商、風(fēng)場(chǎng)開(kāi)發(fā)運(yùn)行管理人員及投資者。它能最大限度的滿足風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行的需要，同時(shí)具有卓越的分析和報(bào)告功能。圖14中央監(jiān)控系統(tǒng)示意圖圖14中央監(jiān)控系統(tǒng)示意圖