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金风/1500机组培训编制：技术部机械室2007.8.8目录1简介2技术参数3结构组成、功能说明4装配5吊装1总体简介金风/1500系列机组采用水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、直接驱动，永磁同步发电机并网的总体设计方案，额定功率为1500kW。主要机型：金风70/1500、金风77/1500、金风82/1500。比其它机组具有以下优点：¾由于机械传动系统部件的减少，提高了风力发电机组的可靠性和可利用率；降低了风力发电机组的噪音。¾永磁发电技术及变速恒频技术的采用提高了风电机组的效率。¾由于无齿轮箱，大大降低了风电场风力发电机组的运行维护成本。仅是每三年更换一次齿轮箱润滑油一项，就能节省大量费用。¾机械传动部件的减少降低了机械损失，提高了整机效率，风机设计结构简单，变流设备、电控设备等易损件都在塔筒底部，维修非常方便。¾发电机在低转速下运行，损坏机率大大减小。¾利用变速恒频技术，可以进行无功补偿。¾由于减少了部件数量，使整机的生产周期大大缩短。¾全变流技术，提高了电能品质。¾可以从内部进入轮毂维护变桨系统，提高了人员的安全性。对比目前国际市场上现有的直接驱动机型，优点：¾发电机效率高，变速范围宽（9rpm－19rpm）；¾永磁体外转子，励磁方式结构简单，无励磁损失；减小了传统电励磁的体积，降低了可能发生故障。¾无碳刷和滑环，减少了维护量，提高了可利用率。¾变桨系统采用带传动，无需润滑，免维护。¾变桨系统采用无刷交流电机，电容作为后备电源，寿命长，免维护。¾变频装置采用经过验证的成熟技术，谐波分量低。¾机舱结构设计采用了人性化设计方案，尽可能地方便运行人员检查维修，在设计中加入爬升助力机构，使运行人员在维护过程中攀登梯子时变得格外轻松。2技术参数≥20年设计使用寿命-30～+40°C运行温度范围59.5m/s抗最大风速（3s均值）25m/s切出风速（10min均值）11m/s额定风速3m/s切入风速61.5、65、70、80、85、100（根据塔架高度）M轮毂中心高70；77；82m叶轮直径1500kW额定功率金风70/1500；金风77/1500；金风82/1500型号参数单位名称3结构组成、功能说明及装配13245786910111.叶片2.变浆机构3.轮毂4.发电机转子5.发电机定子6.偏航驱动7.测风系统8.辅助提升机9.顶舱控制柜10.底座11.塔架3.1基础为独立的重力式基础，钢筋混凝土组成，主要依靠自身重力来承受上部塔架传来的竖向荷载、水平荷载和颠覆力矩。基础外观形式主要为圆形承台。基础为主要承载部件，用于平衡机组自身重量、风轮产生的正压力、风载荷、机组调向时产生的扭矩等载荷，以确保机组安全、稳定运行。设计计算包括：基础混凝土重量、几何尺寸的计算、基础底部压力所产生的偏心距计算、土壤压力的计算、设计配筋、抗冲切强度校核。3.2塔架采用柔性塔架，为锥形筒状钢结构，方便人员通行。材料选用低合金高强度结构钢Q345。是机组的主要承载部件，具有足够的静、动强度，能承受作用在叶轮、塔架上的力及叶轮引起的振动载荷，包括启动、停机过渡状态时的周期性交变载荷，以及阵风响应、塔影效应等产生的影响。机舱通过偏航轴承安装在塔架上3.3机舱总成3.3.1机舱罩外表面为白色胶衣，内部为玻璃钢结构。胶衣保护树脂不受紫外线分解，防止玻璃钢的老化，玻璃钢用以保护机舱内部零部件不受冰雹等冲击破坏，机舱各片体连接处有密封胶条并在外部涂机械密封胶，防止雨、雪进入机舱内部。3.3.2底座底座总成主要有底座、下平台总成、内平台总成、上平台总成、机舱梯子等组成。原理：¾发电机总成、变浆系统总成共计84T的重量通过悬臂结构作用在底座上。¾通过偏航轴承与塔架相连，并通过偏航系统带动机舱总成、发电机总成、变浆系统总成偏航。¾给下平台总成、内平台总成、上平台总成、机舱罩总成、偏航系统总成、液压系统总成、润滑系统总成提供支撑。3.3.3偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式，与控制系统相配合，使叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高发电效率。提供必要的锁紧力矩，以保障机组安全运行。偏航系统各零部件功能介绍¾偏航电机：为电磁制动三相异步电动机，在三相异步电动机的基础上附加一个直流电磁铁制动器组成，电磁铁的直流励磁电源由安放在电机接线盒内的整流装置供给，制动器具有手动释放装置。偏航时，电磁刹车通电，刹车释放。偏航停止时，电磁刹车断电，刹车释放将电机锁死。附加的电磁刹车手动释放装置，在需要时可将手柄抬起刹车释放。¾偏航减速器：采用四级行星减速机构，寿命长、功率大，体积小。三个行星齿轮使负载均匀分布，经磨制的齿轮表面使噪音减少到最大的可能。¾偏航轴承：采用四点接触球轴承，风机机舱通过偏航轴承可以在360°范围内转动，跟踪风向。偏航轴承采用外齿圈结构。¾偏航制动器：1500机组需用10台制动器，每台制动器由上下两个闸体组成。刹车闸为液压卡钳形式，在偏航刹车时，由液压系统提供约140～160bar的压力，使刹车片紧压在刹车盘上，提供制动力。偏航时保持20～25bar的余压，产生一定的阻尼力矩，使偏航运动更加平稳，减小机组振动。3.3.4液压系统主要构成部分：液压系统由液压泵站、电磁元件、蓄能器、联结管路线等组成，用于为偏航刹车系统及转子刹车系统提供动力源。12354678910121413111.蓄能器（7）2．偏航余压阀（12.4）3．压力表（6）4．空气过滤器（1.5）5．手阀（11.2）6．手阀（6.1）7．手阀（7.1）8．油位计（1.4）9．手动泵（13）10.放油球阀（1.8）11．压力继电器（10）12．电磁阀（9）13．安全阀（5）14．电磁阀（12.1）功能介绍¾偏航控制回路：通过提供工作压力和释放压力控制偏航制动器的制动和释放。在无需对风及停机时提供制动压力，使机头不发生相对塔架转动。在偏航对风、解缆、侧风偏航时液压系统需要将制动器处于释放同时保证制动器内留有较小的制动压力存在，以便偏航系统在较小阻力下工作，保证机组偏航时整机平稳无冲击。¾转子制动控制回路：通过提供工作压力和释放压力控制转子制动器的制动与释放。¾手动泵：主要实现系统断电的情况下提供应急能源。3.3.5润滑系统自动润滑系统由润滑泵、油分配器、润滑小齿轮、润滑管路线等组成，主要用于偏航轴承滚道及齿面的润滑。功能简介自动润滑系统通过油脂润滑泵将偏航润滑油脂以及偏航小齿润滑脂连续的输入轴承及偏航齿轮外齿面起到连续润滑效果，避免了手动润滑的间隔性以及润滑不均问题（过润滑，欠润滑）的产生。3.3.6提升机提升机形式为链式结构，主要由链盒、吊钩装置、提升机本体（电机、齿轮等）、控制按钮站、支架等组成。功能：方便工具及备件的提升，吊重小于350kg（吊物孔尺寸610mm×610mm）。3.4发电机发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。采用多极永磁同步电机，是外转子型，与同功率电励磁风力发电机相比，电机的尺寸和外径相对较小，易于运输和安装。3.5叶轮吸收风能的单元，用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能。叶轮的转动是风作用在叶片上产生的升力导致。由叶片、轮毂、变桨系统组成。每个叶片有一套独立的变桨机构，主动对叶片进行调节。叶片配备雷电保护系统。风机维护时，叶轮可通过锁定销进行锁定。3.5.1轮毂轮毂的作用是将叶片固定在一起，并且承受叶片上传递的各种载荷，然后传递到发电机转动轴上。轮毂结构是3个放射形喇叭口拟合在一起的。3.5.2变桨系统作用：叶片在不同风速时，通过改变叶片的桨距角，使叶片处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。¾变桨电机是为变桨减速器提供扭矩，带动变桨减速器工作。¾变桨减速器为3级行星减速结构，是将变桨电机传递过来的扭矩增大，然后带动叶片改变叶片的桨距角。¾变桨轴承：为双排四点接触球轴承，带一定的阻尼力矩，外圈与叶片连结，带动叶片转动。¾变桨控制柜是控制变桨电机和变桨减速器带动叶片，从而控制叶片的桨距角。工作原理：变桨电机为变桨系统提供扭矩，变桨系统把扭矩增加大约100倍后，通过另外一端的变桨小齿轮（小齿轮上面带着一个齿形带，齿形带与叶片上面的变桨轴承相连），把力传递到变桨轴承上面，使变桨轴承旋转，改变叶片的迎风角度。3.5.3叶片是主要的吸收风能的单元，具备可靠的防雷击措施。通过变桨轴承，连接到轮毂上。3.6机组运行及安全系统金风1500系列机组是全天候自动运行的设备,整个运行过程都处于严密控制之中。其安全保护系统分三层结构：计算机系统，独立于计算机的安全链，器件本身的保护措施。在机组发生超常振动、过速、电网异常、出现极限风速等故障时保护机组。对于电流、功率保护，采用两套相互独立的保护机构，诸如电网电压过高，风速过大等不正常状态出现后，电控系统会在系统恢复正常后自动复位，机组重新启动。微机保护涉及到风力机组整机及零部件的各个方面，紧急停机链保护用于整机严重故障及人为需要时，个体硬件保护则主要用于发电机和各电气负载的保护。3.7制动系统金风1500系列机组采用三套独立的叶片变桨系统，也可在一套桨距系统出现故障不能顺桨的情况下实现独立刹车。机械刹车安装在发电机内，加压刹车，释压松闸，主要用于将机组保持在停机位置。3.8锁紧装置1500MW机组的锁紧装置为：叶轮变桨锁定装置和发电机转子锁定装置，维护、检修时使用。¾叶轮变桨锁定装置：将固定在变桨盘上的变桨锁锁定在轮毂槽内，实现锁定功能。¾发电机锁紧装置：在机舱前部发电机定子处有两个手轮，就是发电机的锁定装置。进入叶轮实施维护、检修工作前，检修人员启动刹车闸，旋入转子刹车止动销将转子锁住，使风机处于锁定状态。只有指定的人员可以操作这个手轮，如果操作不正确，可能会导致严重的设备损坏或人身伤害。注意:未经许可的人不能操作锁定装置3.9电控系统包括：主控系统、变流系统、变桨系统采用AC-DC-AC变流方式，将发电机发出的低频交流电经整流转变为脉动直流电(AC/DC)，经斩波升压输出为稳定的直流电压，再经DC/AC逆变器变为与电网同频率同相的交流电，最后经变压器并入电网，完成向电网输送电能的任务。电气控制系统由低压电气柜、电容柜、控制柜、变流柜、机舱控制柜、三套变桨柜、传感器和连接电缆等组成，电控系统包含正常运行控制、运行状态监测和安全保护三个方面的职能。变流系统主电路采用交－直－交结构，将永磁同步风力发电机发出的能量通过变压器送入电网，是全功率变流装置，与各种电网的兼容性好，具有更宽范围内的无功功率调节能力和对电网电压的支撑能力。变桨电控系统主电路采用交流---直流---交流回路，变桨电机采用交流异步电机，变桨速率或变桨电机转速的调节，采用闭环频率控制。相比采用直流电机调速的变桨控制系统，在保证调速性能的前提下，避免了直流电机存在碳刷容易磨损，维护工作量大、成本增加的缺点。每个叶片的变桨控制柜，都配备一套由超级电容组成的备用电源，超级电容储备的能量，在保证变桨控制柜内部电路正常工作的前提下，足以使叶片以10°/s的速率，从0°顺桨到90°三次。当来自滑环的电网电压掉电时，备用电源直接给变桨控制系统供电，仍可保证整套变桨电控系统正常工作。当超级电容电压低于软件设定值，主控在控制风机停机的同时，还会报电网电压掉电故障。3.10防雷保护在叶片内部，雷电传导部分将雷电从接闪器导入叶片根部的金属法兰，通过轮毂传至机舱；机舱底板与上段塔架之间、塔架各段之间，塔架除本身螺栓连接之外还增加了导体连接；在机舱的后部还有一个避雷针，在遭受雷击的情况下将雷电流通过接地电缆传到机舱底座，避免雷电流沿传动系统的传导；机舱底座为球墨铸铁件，机舱内的零部件都通过接地线与之相连，接地线尽可能地短直。雷电流通过塔架和铜缆经基础接地传到大地中；机组的接地按照GL规范设计，符合IEC61024-1或GB50057-1994的规定，采用平均直径大于10m的接地圆环，单台机组的接地供频电阻≤4Ω，多台机组的接地进行互连。这样通过延伸机组的接地网进一步降低接地电阻，使雷