金风1.5变桨系统

变桨系统主要元件故障原因及分析

——AC2和NG5故障原因及分析

姓 名：董 参 参 专 业：电力系统自动化 入职时间：2010-7-1 部 门：技术服务中心

北京天源科创风电技术有限责任公司 BEIJING TIANYUAN CREATION WINDPOWER TECHNOLOGY CO.,LTD

目 录

目录 ............................................................................................................................................ 1 摘要 ............................................................................................................................................ 2 一、变桨系统的作用 ..........................................................

错误！未指定书签。

专 业 作者姓名 指导教师 定稿日期：2013年04月06日

摘 要

风力作为一种可再生资源是取之不尽、用之不竭的。风力发电环境污染小，可取代煤炭石油等非可再生资源的使用。因此，随着风力发电技术的日趋成熟，风力用作发电的动力来源有着更为广阔的发展前景。风力发电机组电控系统主要由变桨系统、变流系统、主控系统以及监控系统组成。其中，变桨系统的主要作用是通过控制输出功率对风机速度进行调整，达到降速目的。当风速超过额定风速时，通过调整叶片的桨距角降低风机转速，使风机额定功率输出，从而防止发电机和逆变系统过载，保证风机正常稳定的运行。当风速小于额定风速时，通过变桨系统改变桨距角，吸收更多的风能提高Cp（风能吸收系数），保证最高效的发电，提高风机的发电量。变桨系统的控制是风机运行、保证发电量的主要因素之一。

关键词：风机；Vensys变桨；调试；故障处理

I

Abstract

Wind power as a kind of renewable resources is mine, an inexhaustible. Wind power environment po

第二章金风1.5MW 试题

一、选择题

1.在机组维护时，工作人员上下攀爬必须配备的设备有（ ABC ） A.安全带； B.防坠落锁扣； C.安全帽； D.工具包

2.进行风向标和风速仪安装时必须用到的安全用品有（ AC ） A.安全带； B.安全帽； C.安全绳（延长绳）； D.工具包 3.以下情况，应停止维护工作（ ABC ） A.在风速≥12m/s 时，请勿在叶轮上工作。 B.在风速≥18m/s 时，请勿在机舱内工作。 C.雷雨天气，请勿在机舱内工作。 D.雨雪天气，请勿在机组内工作。

4.以下情况，进行维护工作时应注意（ ABCD ）

A.在风机上工作时，应确保此期间无人在塔架周围滞留。 B.工作区内不允许无关人员停留。

C.在吊车工作期间，任何人不得站在吊臂下。 D.平台窗口在通过后应当立即关闭。 5.如果风机失火应（ ABC ） A.立即紧急停机。 B.切断风机的电源。

C.进行力所能及的灭火工作，同时拨打火警电话。 D.立即逃离现场。

6.如果叶轮飞车应（ ABC ） A.远离风机。

B.通过中央监控，手动将风机偏离主风向90°。 C.切断风机电源。

D.用发电机液压刹车使电机转速下降。 7.机组维护工作完成后注意事项（ ABC

变桨系统分析

变速变桨距风力发电机组目前已成为大型风力发电机组研发和应用的主流机型。与定桨距风力发电机组相比，变桨距风力发电机组具有在额定功率点以上输出功率平稳、相同功率机组额定风速低、不受气流密度变化等环境因素影响和良好的启动和制动性能等优点。变桨距风力机是指整个叶片绕叶片中心轴旋转，使叶片功角在一定范围内变化，以便调节输出功率不超过设计容许的值。在机组出现故障时，需要紧急停机，一般应先使叶片顺桨，这样机组结构中受力小，可以保证机组运行的安全可靠性

1.1 变桨系统概述

变桨控制系统实现风力发电机组的变桨控制，在额定功率以上通过控制叶片桨距角使输出功率保持在额定状态。变桨控制柜主电路采用交流--直流--交流回路，由逆变器为变桨电机供电，变桨电机采用交流异步电机，变桨速率由变桨电机转速调节。

变桨控制系统包括三个主要部件，驱动装置－电机，齿轮箱和变桨轴承。从额定功率起，通过控制系统将叶片以精细的变桨角度向顺桨方向转动，实现风机的功率控制。如果一个驱动器发生故障，另两个驱动器可以安全地使风机停机。

变桨控制系统是通过改变叶片迎角，实现功率变化来进行调节的。通过在叶片和轮毂之间安装的变桨驱动电机带动回转轴承转动从而改变叶片迎角，由此控制叶片的升力

一种变桨距控制装置，包括电源、电机、位置检测器、桨距控制器及变桨距执行机构，其特征在于电源由整流器、储能装置和逆变器组成，其中储能装置并联于整流器和逆变器之间；逆变器的输入端与正反转控制器相联接；桨距控制器的输入端与位置检测器相联接，输出端分别与逆变器和正反转控制器相联接。由于储能装置为电池或电容，尤其采用电容储能时，直流逆变，不仅可避免漏油，无污染、免润滑，并且重量比电池轻了50％，寿命可达一百万次。 变桨距也就是调节桨距角。在风力机中，通过对桨距角的主动控制可以克服定桨距/被动失速调节的许多缺点。

下图1（不同叶片的桨距角对输出功率的影响）表示了输出功率对桨距角变化的敏感性。 桨距角最重要的应用是功率调节，桨距角的控制还有其他优点。当风轮开始旋转时，采用较大的正桨距角可以产生一个较大的启动力矩。 停机的时候，，经常使用90°的桨距角，因为在风力机刹车制动时，这样做使得风轮的空转速度最小。在90°正桨距角时，叶片称为“顺浆”。

在额定风速以下时，风力发电机组应该尽可能地捕捉较多的风能，所以这时没有必要改变桨距角，此时的空气动力载荷通常比在额定风速之上时小，因此也没有必要通过变桨距来调节载荷。然而，恒速风力发电机组的最佳桨距角随着风速的变化

ICS

Q/JF 新疆金风科技股份有限公司企业标准 Q/JF 2SJ1500SM.6-2007

金风1500kW系列风力发电机组

变桨系统出厂调试手册

版 本：A1 编 制： 校 对： 审 核： 标准化： 批 准：

2007-07-15发布 2007-07-15实施 新疆金风科技股份有限公司 发布

Q/JF 2SJ1500SM.6-2007 目 次 前 言 ............................................................................. II 1 范围 .............................................................................. 1 2 试验说明 ................................................

定桨定速风机

1、 桨叶与轮毂的连接是固定的，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。桨叶经过特殊的设计，

可以依靠气动特性保持叶轮相对转速不变。

2、 基本结构：塔架、轮毂、桨叶、主轴、变速箱、发电机、偏航系统、液压系统、和电气控制组成。 3、 调节方式：

当风速高于风轮的设计点风速即额定风速时，桨叶必须能够自动地将功率限制在额定值附

近，因为风力机上所有材料的物理性能是有限度的。桨叶的这一特性被称为自动失速性能。为了提高效率，采用双绕组发电机，控制系统根据不同的风速切换大小。（玻璃钢复合材料研制成功了失速性能良好的风力机桨叶，解决了定桨距风力发电机组在大风时的功率控制问题）

当运行中的风力发电机组在突然失去电网（突甩负载）的情况下，桨叶自身必须具备制动能

力，使风力发电机组能够在大风情况下安全停机。（将叶尖扰流器成功地应用在风力发电机组上，解决了在突甩负载情况下的安全停机问题，在紧急情况下，叶尖扰流器释放并旋转90°，形成阻尼板，对风机进行空气动力刹车，低速或高速轴上的盘式制动器与扰流器配合保证机组可靠制动。）

4、 优点：结构简单、成本较低、坚固耐用。

缺点：效率低、多为小机型，早已经不是主流的机型。当风速达到一定

防雷器线性滤波器

插座

灯

保险管

3* AC400V,轴箱1-3

保险管

AC230V,轴箱1-3

黑

黑

黑

黑

黑

黑

蓝

黑

蓝

黑

黑

黄绿

黑

蓝

黑黄绿黑

黑

来自滑环 (连接主开关 Q1反馈)

保险设计审核批准

230/400V

50Hz:日期日期日期

50A工厂代号：安装位置：页：1

变桨系统

天津瑞能电气有限公司 Renergy Electric Tianjin Ltd.

中控箱

天津瑞能电气有限公司

DC24V过电压保护控制

DC24V分配控制

轴箱1-3

润滑泵控制器

J11*11

橙

橙

润滑泵电源

橙

橙

蓝

蓝

K21继电器橙

看门狗-1

看门狗-2

紧急顺桨

EFC

黄绿

橙

橙

备用

J11*11

安全链输出

停止供电

中控箱温度传感器备用 J11*11

DC24V控制 (来自滑环)设计审核批准日期日期日期

轮毂温度传感器*=没有使用其他单独绝缘方式

变桨系统

产品型号版本： A1.01

天津瑞能电气有限公司 Renergy Electric Tianjin Ltd.

中控箱

工厂代号：安装位置：页：2

天津瑞能电气有限公司

总线过压保护

服务连接器

J1*11 CAN总线

J1*11 CAN总线

屏蔽

屏蔽

CAN服务连接器屏蔽

(来自滑环)

设计审核批准

日期日期日期

变桨系统

天津瑞能电气有限公司 Renergy Electric Tianjin Lt

1、简述安全系统回路的构成及功能？

1).扭缆保护功能。当机舱位置相对零度偏航位置大于900度时，急停停机。 2).过速保护功能。当风机转速大于额定转速的1.2倍时，急停风机。 3).震动保护功能。当风机震动开关动作，急停风机。

4).变桨故障保护功能。当风机变桨系统安全链系统动作，急停风机。 5).急停功能。当风机机舱或塔底急停开关动作，急停风机。

6).PLC看门狗。当风机发生通讯故障或者PLC系统失效时，安全系统动作，急停风机

2、永磁同步风力发电机系统的组成部分

直驱式同步风力发电系统主要采用如下结构组成：风力机（这里概括为：叶片、轮毂、导航罩）、变桨机构、机舱、塔筒、偏航机构、永磁同步发电机、风速仪、风向标、变流器、风机总控系统等组成。其中全功率变流器又可分为发电机侧整流器、直流环节和电网侧逆变器。就空间位置而言，变流器和风机总控系统一般放在塔筒底部，其余主要部件均位于塔顶。 3、简述永磁同步风力发电机有哪些优点 1结构简单紧凑，可靠性高；

2无齿轮箱，机械传动损耗少，低噪音，维护量减少； 3电机效率高，运行范围宽；

4无需励磁，无碳刷滑环，减少维护量； 5发电质量高，无需进行无功补偿。 4、什么是变浆距控制？它有哪些特点

ICS

Q/JF 新疆金风科技股份有限公司企业标准

新疆金风科技股份有限公司发布

Q / JF 2FW1500.90GX.5 -2009

目 次

前 言.....................................................................................................................................II 金风1500kW风力发电机组风机故障解释说明手册故障. (1)

1范围 (1)

2注意事项 (1)

error_acceleration_nacelle_global--------------机舱加速度故障 (2)

error_ambient_temperature_global-----------------环境温度故障 (2)

error_water_cooling_global-----------------------冷却系统故障 (3)

error_ converter_global----------------------------变流器故障 (11)

error_hydraulic_global--------------