風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)ppt課件.ppt

1、,第4章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù),1,4.1 定槳距風(fēng)力機(jī)的特點,一、結(jié)構(gòu)特點：槳葉與輪轂的連接是固定的，槳距角固定不變，當(dāng)風(fēng)速變化時，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。 定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要解決兩個問題： 1. 當(dāng)風(fēng)速高于風(fēng)輪的設(shè)計點風(fēng)速即額定風(fēng)速時，槳葉必須能夠自動地將功率限制在額定值附近，這一特性稱為自動失速。 2.運行中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在突然失去電網(wǎng)（突甩負(fù)載）的情況下，槳葉自身必須具備制動能力，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在大風(fēng)情況下安全停機(jī)。,2,4.1 定槳距風(fēng)力機(jī)的特點,為了解決上述兩個兩個問題： 1. 槳葉制造商在20世紀(jì)70年代利用玻璃鋼復(fù)合材料研制成功了失速性能良好的風(fēng)力機(jī)槳葉，解決了定槳距風(fēng)力發(fā)

2、電機(jī)組在大風(fēng)時的功率控制問題。,為槳距角， i為攻角。,葉片上下翼面形狀不同。失速調(diào)節(jié)的攻角沿軸向由根部向葉尖漸漸減少，因而根部葉面先進(jìn)入失速，隨風(fēng)速增加，失速部分向葉尖處擴(kuò)展，原先已失速的部分，失速程度加深，末失速的部分漸漸進(jìn)入失速區(qū)。失速部分使功率減少，末失速部分仍有功率增加，輸入功率保持在額定值附近。,3,翼型也叫葉片剖面，它是指用垂直于葉片長度方向的平面去截葉片而得到的截面形狀。,翼型幾何定義,4,1) 中弧線：翼型表面內(nèi)切圓圓心光滑連接起來的曲線。,翼型幾何定義,2) 前緣：翼型中弧線 的最前點，A。,3) 后緣：翼型中弧線的最后點，B。,4) 幾何弦：連接前緣與后緣的直線，其長度為

3、幾何弦長（簡稱弦長），通常用C表示。（根弦、尖弦）,5,扭角：根弦和尖弦夾角絕對值。,6,翼型幾何弦與風(fēng)輪掃掠平面的夾角稱為槳距角。,改變?nèi)~片槳距角稱為變槳距，簡稱變距。,7,4.1 定槳距風(fēng)力機(jī)的特點,2.在20世紀(jì)80年又將葉尖擾流器成功在應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上，解決了在突甩負(fù)載情況下的安全停機(jī)問題。 葉尖擾流器工作原理：擾流器是安裝在主翼上的金屬板，具有填料蓋和滑板兩種類型。 當(dāng)風(fēng)力機(jī)正常運行時，在液壓系統(tǒng)的作用下，葉尖擾流器與槳葉主體部分精密地合為一體，組成完整的槳葉。 當(dāng)風(fēng)力機(jī)需要脫網(wǎng)停機(jī)時，液壓系統(tǒng)按控制指令將擾流器釋放并使之旋轉(zhuǎn)80900形成阻尼板。,8,4.1 定槳距風(fēng)力機(jī)的特點

4、,2.在20世紀(jì)80年又將葉尖擾流器成功在應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上，解決了在突甩負(fù)載情況下的安全停機(jī)問題。 葉尖擾流器工作原理：由于葉尖部分處于距離軸最遠(yuǎn)點，整個葉片作為一個長的杠桿，使擾流器產(chǎn)生的氣動阻力相當(dāng)高，足以使風(fēng)力機(jī)在幾乎沒有任何摩擦的情況下迅速減速，這一過程即為槳葉空氣動力剎車。,9,4.1 定槳距風(fēng)力機(jī)的特點,定槳距風(fēng)輪中通常采用雙速發(fā)電機(jī)（即大/小發(fā)電機(jī)）。在低風(fēng)速段運行時，采用小電機(jī)使槳葉具有較高的氣動效率，在高風(fēng)速段運行時，采用大電機(jī)來提高一些發(fā)電機(jī)的運行效率。,雙速風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率曲線,10,4.1 定槳距風(fēng)力機(jī)的特點,1、 氣溫對輸出功率的影響 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率輸出主要取決于

5、風(fēng)速，除此之外，氣壓、氣溫和氣流擾動等因素也顯著影響其功率輸出。 當(dāng)氣壓和氣溫變化時，會跟著變化，一般當(dāng)溫度變化10%，相應(yīng)的空氣密度變化4%。 槳葉的失速性能只與風(fēng)速有關(guān)，只要達(dá)到了葉片氣動外形所決定的失速調(diào)節(jié)風(fēng)速，不論是否滿足輸出功率，槳葉的失速性能都要起作用，影響輸出功率。 因此當(dāng)氣溫升高，空氣密度就會下降，相應(yīng)的輸出功率就會減少。因此在冬季與春季，應(yīng)對槳葉的安裝角各作一次調(diào)整。,二、影響功率輸出的因素,11,4.1 定槳距風(fēng)力機(jī)的特點,為了解決這個問題，出現(xiàn)了主動失速型定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。當(dāng)采取主動失速的風(fēng)力機(jī)開機(jī)時，將槳葉節(jié)距推進(jìn)到獲得最大功率位置，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組超過額定功率后，槳葉

6、節(jié)距主動向失速方向調(diào)節(jié)，將功率調(diào)整在額定值上。 由于功率曲線在失速范圍內(nèi)的變化率比失速前要低得多，控制相對容易，輸出功率也更加平穩(wěn)。,12,由于機(jī)組的葉片節(jié)距角和轉(zhuǎn)速都是固定不變的，使機(jī)組功率曲線上只有一點有最大功率系數(shù)。風(fēng)速變化時，功率系數(shù)隨之變化。對同樣直徑的風(fēng)輪驅(qū)動的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速可以有很大變化。,4.1 定槳距風(fēng)力機(jī)的特點,額定轉(zhuǎn)速低的機(jī)組，低風(fēng)速下有較高的功率系數(shù)；額定轉(zhuǎn)速高的機(jī)組，高風(fēng)速下有較高的功率系數(shù)。即為雙速電機(jī)依據(jù)。,2、額定轉(zhuǎn)速的設(shè)定對功率輸出的影響,13,4.1 定槳距風(fēng)力機(jī)的特點,2、額定轉(zhuǎn)速的設(shè)定對功率輸出的影響,需要說明的是：額定轉(zhuǎn)速并不是在額定風(fēng)

7、速時具有最大功率系數(shù)而設(shè)定的。因為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并不是經(jīng)常運行在額定風(fēng)速點上，并且功率與風(fēng)速的三次方成正比，只要風(fēng)速超過額定風(fēng)速，功率就會顯著上升，這對于定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來說是無法控制的。 事實上，定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組早在風(fēng)速達(dá)到額定值以前就已經(jīng)開始失速了。到額定點時功率系數(shù)已經(jīng)很小了。,14,4.1 定槳距風(fēng)力機(jī)的特點,定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)盡量提高低風(fēng)速的功率系數(shù)和考慮高風(fēng)速的失速性能。,2、額定轉(zhuǎn)速的設(shè)定對功率輸出的影響,15,4.1 定槳距風(fēng)力機(jī)的特點,在低風(fēng)速區(qū)，不同的節(jié)距角所對應(yīng)的功率曲線幾乎是重合的；在高風(fēng)速區(qū)，節(jié)距角的變化，對其最大輸出功率的影響是十分明顯的。 事實上，調(diào)整槳葉的節(jié)距

8、角主要改變了葉片對氣流的失速點，這是隨空氣密度調(diào)整節(jié)距角的依據(jù)。,3、節(jié)距角對功率輸出的影響,16,4.2 機(jī)組的基本運行過程,葉尖阻尼板已收回；,一、待機(jī)狀態(tài),風(fēng)速v3m/s但沒達(dá)到切入轉(zhuǎn)速或機(jī)組從小功率切出，沒有并網(wǎng)的自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)。,控制系統(tǒng)做好切入電網(wǎng)的準(zhǔn)備；,機(jī)械剎車已松開；,液壓系統(tǒng)壓力保持在設(shè)定值；,風(fēng)輪處于迎風(fēng)狀態(tài)；,風(fēng)況、電網(wǎng)和機(jī)組的所有狀態(tài)參數(shù)檢測正常，一旦風(fēng)速增大，轉(zhuǎn)速升高，即可并網(wǎng)。,17,4.2 機(jī)組的基本運行過程,機(jī)組在自然風(fēng)作用下將發(fā)電機(jī)拖動升速、并網(wǎng)的過程。,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自啟動及啟動條件,早期的定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是在發(fā)電機(jī)的協(xié)助下完成起動的，這時用發(fā)電機(jī)作電

9、動機(jī)運行，直到現(xiàn)在，絕大多數(shù)定槳距風(fēng)力機(jī)仍具備電動機(jī)起動功能。由于槳葉氣動性能的不斷改進(jìn)，目前絕大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪具有良好的自起動性能。,18,4.2 機(jī)組的基本運行過程,起動需具備的條件為：,電網(wǎng)：連續(xù)10分鐘沒有出現(xiàn)過電壓、低電壓； 0.1秒內(nèi)電壓跌落小于設(shè)定值； 電網(wǎng)頻率在設(shè)定范圍內(nèi)； 沒有出現(xiàn)三相不平衡等現(xiàn)象。,機(jī)組：發(fā)電機(jī)溫度、增速器油溫在設(shè)定值范圍以內(nèi)； 液壓系統(tǒng)各部位壓力在設(shè)定值以內(nèi)； 液壓油位和齒輪潤滑油位正常； 制動器摩擦片正常； 扭纜開關(guān)復(fù)位； 控制系統(tǒng)DC24V、AC24V、DC5V、DC15V電源正常； 非正常停機(jī)故障顯示均已排除； 維護(hù)開關(guān)在運行位置。,風(fēng)況：連

10、續(xù)10分鐘風(fēng)速在機(jī)組運行范圍內(nèi)(3.0m/s25m/s)。,19,3.2 機(jī)組的基本運行過程,三、風(fēng)輪對風(fēng),偏航角度通過風(fēng)向測定儀測定。10分鐘調(diào)整一次，調(diào)整中釋放偏航剎車。,啟動條件滿足后，控制葉尖擾流器的電磁閥打開，壓力油進(jìn)入葉片液壓缸，擾流器被收回與葉片主體合為一體。,四、制動解除,控制器收到擾流器回收信號后，壓力油進(jìn)入機(jī)械盤式制動器液壓缸，松開盤式制動器。,20,當(dāng)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，三相主電路上的晶閘管被觸發(fā)開始導(dǎo)通，導(dǎo)通角隨與同步轉(zhuǎn)速的接近而增大，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的加速度減少。,4.2 機(jī)組的基本運行過程,五、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng),當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時晶閘管完全導(dǎo)通，轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速進(jìn)入

11、發(fā)電狀態(tài),1秒后旁路接觸器閉合，電流被旁路，如一切正常，晶閘管停止觸發(fā)。,21,4.2 機(jī)組的基本運行過程,五、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng),1. 大小發(fā)電機(jī)的軟并網(wǎng)程序,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速已達(dá)到預(yù)置的切入點，該點的設(shè)定應(yīng)低于發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速。,連接在發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間的開關(guān)元件晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。,當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時，晶閘管導(dǎo)通角完全打開，轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)。,進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)后，晶閘管導(dǎo)通角繼續(xù)完全導(dǎo)通 。,22,4.2 機(jī)組的基本運行過程,五、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng),3. 大發(fā)電機(jī)向小發(fā)電機(jī)的切換,首先斷開大發(fā)電機(jī)接觸器，再斷開旁路接觸器。由于發(fā)電機(jī)在此之前仍處于出力狀態(tài)，轉(zhuǎn)速在1500r/min以上，脫

12、網(wǎng)后轉(zhuǎn)速將進(jìn)一步上升。,迅速投入小發(fā)電機(jī)接觸器，執(zhí)行軟并網(wǎng)，由電網(wǎng)負(fù)荷將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速拖到小發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速附近。只要轉(zhuǎn)速不超過超速保護(hù)的設(shè)定值，就允許執(zhí)行小發(fā)電機(jī)軟并網(wǎng)。,23,4.2 機(jī)組的基本運行過程,五、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng),2. 從小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)的切換,小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)切換的控制，一般以平均功率或瞬時功率參數(shù)為預(yù)置切換點。,首先斷開小發(fā)電機(jī)接觸器，再斷開旁路接觸器。此時，發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)，風(fēng)力將帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速迅速上升，在到達(dá)同步轉(zhuǎn)速1500r/min附近時，再次執(zhí)行大發(fā)電機(jī)的軟并網(wǎng)程序。,小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)的切換,24,4.3 機(jī)組的基本控制要求,一、控制系統(tǒng)的基本功能,根據(jù)風(fēng)速信號自動進(jìn)行

13、啟動、并網(wǎng)或從電網(wǎng)切出。,根據(jù)風(fēng)向信號自動對風(fēng)。,根據(jù)功率因數(shù)及輸出電功率大小自動進(jìn)行電容切換補償。,脫網(wǎng)時保證機(jī)組安全停機(jī)。,運行中對電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測、分析與記錄，異常情況判斷及處理。,25,4.3 機(jī)組的基本控制要求,二、主要監(jiān)測參數(shù)及作用,電力參數(shù),電網(wǎng)三相電壓、發(fā)電機(jī)輸出的三相電流、電網(wǎng)頻率、發(fā)電機(jī)功率因數(shù)等。,風(fēng)力參數(shù),風(fēng)速：每秒采集一次，10分鐘計算一次平均值。 v3m/s時發(fā)電機(jī)， v25m/s停機(jī)。,風(fēng)向：測量風(fēng)向與機(jī)艙中心線的偏差，一般采用兩個 風(fēng)向標(biāo)進(jìn)行補償。,控制偏航系統(tǒng)工作，風(fēng)速低于3m/s偏航系統(tǒng)不會工作。,判斷并網(wǎng)條件、計算電功率和發(fā)電量、無功補償、電壓

14、和電流故障保護(hù)。,發(fā)電機(jī)功率與風(fēng)速有著固定的函數(shù)關(guān)系，兩者不符可作為機(jī)組故障判斷的依據(jù)。,26,4.3 機(jī)組的基本控制要求,機(jī)組參數(shù),轉(zhuǎn)速：機(jī)組有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速兩個測點。 控制發(fā)電機(jī)并網(wǎng)和脫網(wǎng)、超速保護(hù)。,溫度：增速器油溫、高速軸承溫度、發(fā)電機(jī)溫度、前后主軸承溫度、晶閘管溫度、環(huán)境溫度。,振動：機(jī)艙振動探測。,電纜扭轉(zhuǎn)：安裝有從初始位置開始的齒輪記數(shù)傳感器。 用于停機(jī)解纜操作，位置行程開關(guān)停機(jī)保護(hù)。,油位：潤滑油和液壓系統(tǒng)油位。,剎車盤磨損。,各種反饋信號的檢測,控制器在發(fā)出指令后的設(shè)定時間內(nèi)應(yīng)收到的反饋信號包括回收葉尖擾流器、松開機(jī)械剎車、松開偏航制動器、發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)轉(zhuǎn)速降落。否則故障停

15、機(jī)。,27,4.3 機(jī)組的基本控制要求,增速器油溫的控制,增速器箱內(nèi)由PT-100熱電阻溫度傳感器測溫；,加熱器保證潤滑油溫不低于10；,潤滑油泵始終對齒輪和軸承強制噴射潤滑；,油溫高于60時冷卻系統(tǒng)啟動，低于45時停止冷卻。,發(fā)電機(jī)溫升控制,通過冷卻系統(tǒng)控制發(fā)電機(jī)溫度，如溫度控制在130140，到150155停機(jī)。,28,風(fēng)速高于25 m/s持續(xù)10min或高于33m/s持續(xù)2s正常停機(jī)，風(fēng)速高于50m/s持續(xù)1s安全停機(jī)，側(cè)風(fēng)90。,4.3 機(jī)組的基本控制要求,功率過高或過低的處理,風(fēng)速較低時發(fā)電機(jī)如持續(xù)出現(xiàn)逆功率（一般3060 s），退出電網(wǎng)，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。功率過高，可能為電網(wǎng)頻率波動（

16、瞬間下降），機(jī)械慣量不能使轉(zhuǎn)速迅速下降，轉(zhuǎn)差過大造成。也可能是氣候變化，空氣密度增加造成。當(dāng)持續(xù)10min大于額定功率15%或2s大于50%應(yīng)停機(jī)。,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出電網(wǎng),風(fēng)速過大會使葉片嚴(yán)重失速造成過早損壞。,29,運行,暫停,停機(jī),急停,4.3 機(jī)組的基本控制要求,工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變,急停停機(jī)：,停機(jī)條件滿足，關(guān)閉急停電路、建立液壓工作壓力。,停機(jī)暫停：,暫停條件滿足，啟動偏航系統(tǒng)（接通變槳距壓力）,暫停運行：,運行條件滿足，核對上風(fēng)向、葉尖阻尼板收回（或變槳距系統(tǒng)投入）、根據(jù)轉(zhuǎn)速控制并網(wǎng)。,急停：,主要控制有打開緊急電路、置所有信號無效、機(jī)械剎車作用、邏輯電路復(fù)位。,暫停停機(jī)：,停止自動調(diào)

17、向、打開氣動剎車（或變距系統(tǒng)失壓）,運行停機(jī)：,脫網(wǎng)、打開氣動剎車（或變距系統(tǒng)失壓）,暫停：,功率調(diào)節(jié)到0后通過晶閘管切出發(fā)電機(jī)、降低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速到0。,30,4.3 機(jī)組的基本控制要求,故障處理：,故障發(fā)生時意味著從較高狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較低狀態(tài)。,（1）故障檢測：掃描傳感器及信號，判斷可降低狀態(tài)的信號。,（2）故障記錄：故障存儲與報警。,（3）故障反應(yīng)：選擇降為三種停機(jī)狀態(tài)中的一種。,（4）重新啟動：一般故障可能自動復(fù)位或操作人員遠(yuǎn)程手動復(fù)位，重新啟動。 致命故障必須由人員到現(xiàn)場檢查處理，就地復(fù)位。,31,4.3 機(jī)組的基本控制要求,四、控制系統(tǒng)的安全運行,1.控制系統(tǒng)安全運行的必備條件,2）風(fēng)力發(fā)電

18、機(jī)組安全鏈系統(tǒng)硬件運行正常 。,3）偏航系統(tǒng)處于正常狀態(tài)，風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)處于正常運行的狀態(tài)。,4）制動和控制系統(tǒng)液壓裝置的油壓、油溫和油位在規(guī)定范圍內(nèi)。,1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開關(guān)出線側(cè)相序必須與并網(wǎng)電網(wǎng)相序一致，電壓標(biāo)稱值相等，三相電壓平衡。,5）齒輪箱油位和油溫在正常范圍。,6）各項保護(hù)裝置均在正常位置，且保護(hù)值均與批準(zhǔn)設(shè)定值相符。,7）各控制電源處于接通位置。,8）監(jiān)控系統(tǒng)顯示正常運行狀態(tài)。,9）在寒冷和潮濕地區(qū)，停止運行一個月以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組再投入運行前應(yīng)檢查絕緣，合格后才允許起動。,32,4.3 機(jī)組的基本控制要求,四、控制系統(tǒng)的安全運行,2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作參數(shù)的安全運行范圍,2）轉(zhuǎn)速

19、：風(fēng)輪轉(zhuǎn)速通常低于40r/min，發(fā)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速的30%。,3）功率：只在額定風(fēng)速以上作限制最大功率的控制，通常運行安全最大功率不允許超過設(shè)計值的20%。,4）溫度：通?？刂破鳝h(huán)境溫度應(yīng)為030，齒輪箱油溫小于120，發(fā)電機(jī)溫度小于150，傳動等環(huán)節(jié)溫度小于70。,1）風(fēng)速：風(fēng)速在325m/s為規(guī)定工作范圍。,5）電壓：發(fā)電電壓允許的范圍在設(shè)計值的10%。,6）頻率：機(jī)組的發(fā)電頻率應(yīng)限制在50Hz1Hz。,7）壓力：機(jī)組的許多執(zhí)行機(jī)構(gòu)由液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成，通常低于100Mpa。,33,4.4 定槳距風(fēng)力機(jī)的制動與保護(hù)系統(tǒng),正常停機(jī)制動過程：電磁閥失電釋放葉尖擾流器、發(fā)電機(jī)降至同步

20、轉(zhuǎn)速時主接觸器動作與電網(wǎng)解列、轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值時第一部剎車投入、如轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升第二部剎車立即投入、停機(jī)后葉尖擾流器收回。 安全停機(jī)制動過程：葉尖擾流器釋放同時投入第一部剎車、發(fā)電機(jī)降至同步轉(zhuǎn)速時主接觸器跳閘同時第二部剎車立即投入、葉尖擾流器不收回。 緊急停機(jī)制動過程：所有繼電器斷電、接觸器失電；葉尖擾流器和兩部機(jī)械剎車同時起作用；發(fā)電機(jī)同時與電網(wǎng)解列。,一、定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制動系統(tǒng),葉尖氣動剎車：,液壓系統(tǒng)提供的壓力由經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入葉片根部的壓力缸，壓縮擾流器機(jī)構(gòu)中的彈簧，使葉尖擾流器與葉片主體平滑連為一體。當(dāng)風(fēng)力機(jī)停機(jī)時，液壓系統(tǒng)釋放壓力油，葉尖擾流器在離心力作用下，按設(shè)計軌跡轉(zhuǎn)過80 9

21、0。,機(jī)械盤式剎車：,作為輔助剎車裝置被安裝在高速軸上，液壓驅(qū)動。因風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)矩很大，作為主剎車將會使剎車盤直徑很大，改變了機(jī)組結(jié)構(gòu)。大型風(fēng)機(jī)一般有兩部機(jī)械剎車。,制動系統(tǒng)按失效保護(hù)原則設(shè)計，一旦失電或液壓系統(tǒng)失效即處于制動狀態(tài)。,34,4.4 定槳距風(fēng)力機(jī)的制動與保護(hù)系統(tǒng),所有繼電器斷電、接觸器失電；葉尖擾流器和兩部機(jī)械剎車同時起作用；發(fā)電機(jī)同時與電網(wǎng)解列。,正常停機(jī)制動過程：,電磁閥失電釋放葉尖擾流器、發(fā)電機(jī)降至同步轉(zhuǎn)速時主接觸器動作與電網(wǎng)解列、轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值時第一部剎車投入、如轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升第二部剎車立即投入、停機(jī)后葉尖擾流器收回。,安全停機(jī)制動過程：,葉尖擾流器釋放同時投入第一部剎車、發(fā)電

22、機(jī)降至同步轉(zhuǎn)速時主接觸器跳閘同時第二部剎車立即投入、葉尖擾流器不收回。,緊急停機(jī)制動過程：,35,4.4 定槳距風(fēng)力機(jī)的制動與保護(hù)系統(tǒng),1、安全保護(hù),安全保護(hù)系統(tǒng)分三層結(jié)構(gòu)：計算機(jī)系統(tǒng)(控制器)，獨立于控制器的緊急停機(jī)鏈和個體硬件保護(hù)措施。,二、定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的保護(hù)系統(tǒng),微機(jī)保護(hù)涉及到風(fēng)力機(jī)組整機(jī)及零部件的各個方面；緊急停機(jī)鏈保護(hù)用于整機(jī)嚴(yán)重故障及人為需要時；個體硬件保護(hù)則主要用于發(fā)電機(jī)和各電氣負(fù)載的保護(hù)。,36,4.4 定槳距風(fēng)力機(jī)的制動與保護(hù)系統(tǒng),1）雷擊保護(hù),雷擊保護(hù)的原理是使機(jī)組所有部件保持電位平衡，并提供便捷的接地通道以釋放雷電，避免高能雷電的積累。一般使用避雷器或防雷組件吸收雷

23、電波。,二、定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的保護(hù)系統(tǒng),機(jī)艙的保護(hù),葉片的保護(hù),鋼結(jié)構(gòu)的機(jī)艙底座，為艙內(nèi)機(jī)械提供了基本的接地保護(hù)。,葉尖上安裝雷電接收器。,控制系統(tǒng)的保護(hù),過壓保護(hù)器。,37,4.4 定槳距風(fēng)力機(jī)的制動與保護(hù)系統(tǒng),2）運行安全保護(hù),二、定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的保護(hù)系統(tǒng),大風(fēng)安全保護(hù),參數(shù)越限保護(hù),風(fēng)速達(dá)到25m/s(10min)即為停機(jī)風(fēng)速，機(jī)組必須按照程序安全停機(jī)。,當(dāng)數(shù)據(jù)達(dá)到限定值時，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定好的程序進(jìn)行自動處理。,過壓過流保護(hù),采用隔離、限壓、高壓瞬態(tài)吸收元件、過流保護(hù)器。,震動保護(hù),機(jī)組應(yīng)設(shè)有三級震動頻率保護(hù)。,開機(jī)關(guān)機(jī)保護(hù),38,4.4 定槳距風(fēng)力機(jī)的制動與保護(hù)系統(tǒng),3）緊急停

24、機(jī)安全鏈保護(hù),二、定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的保護(hù)系統(tǒng),系統(tǒng)的緊急安全鏈?zhǔn)仟毩⒂谟嬎銠C(jī)系統(tǒng)的硬件保護(hù)措施，也是計算機(jī)系統(tǒng)的最后一級保護(hù)措施，即使控制系統(tǒng)發(fā)生異常，也不會影響安全鏈的正常動作。,4）微機(jī)控制器抗干擾保護(hù),分為交變脈沖干擾和單脈沖干擾兩種，以電或磁的形式干擾控制系統(tǒng) 。,5）接地保護(hù),接地的主要作用一方面是為保證電器設(shè)備安全運行，另一方面是防止設(shè)備絕緣被破壞時可能帶電，以致危及人身安全。同時能保護(hù)裝置迅速切斷故障回路，防止故障擴(kuò)大。,39,4.4 定槳距風(fēng)力機(jī)的制動與保護(hù)系統(tǒng),二、超速保護(hù),發(fā)電機(jī)或風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速110%時，控制器發(fā)出正常停機(jī)指令。,葉尖擾流器制動液壓系統(tǒng)設(shè)有獨立超速

25、保護(hù)裝置，風(fēng)輪超速時，液壓缸壓力迅速上升，受壓力控制的“突開閥”打開，壓力油被泄掉，葉尖擾流器迅速打開，使得在控制系統(tǒng)失效時停機(jī)。,三、電網(wǎng)失電保護(hù),電網(wǎng)一旦失電，控制葉尖擾流器和機(jī)械剎車的電磁閥立即打開，實現(xiàn)失壓制動緊急停機(jī)。電網(wǎng)原因引起的停機(jī)，控制系統(tǒng)在電網(wǎng)恢復(fù)后10分鐘自動恢復(fù)運行。,40,4.5 定槳距風(fēng)力機(jī)的液壓與偏航系統(tǒng),定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)實際上是制動系統(tǒng)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，主要用來執(zhí)行風(fēng)力機(jī)的開關(guān)機(jī)指令。,一、定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng),它的主要功能是執(zhí)行葉尖、偏航閘、高速圓盤閘的動作以及通過葉尖壓力監(jiān)控葉輪轉(zhuǎn)速不超過限定值。,通常液壓系統(tǒng)由兩個壓力保持回路組成，一路通過蓄能器供給葉尖擾流器，另一路通過蓄能器供給機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)。,41,4.5 定槳距風(fēng)力機(jī)的液壓與偏航系統(tǒng),單向閥,蓄能器,節(jié)流閥,壓力表,電磁閥,超速保護(hù)裝置：風(fēng)輪超速時，液壓缸壓力迅速上升，受壓力控制的“突開閥”打開，壓力油被泄掉，葉尖擾流器迅速打開，使得在控制系統(tǒng)失效時停機(jī)。,42,4.5 定槳距風(fēng)力機(jī)的液壓與偏