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1、HRE100 永磁直驱风电机组使用说明书HRE100 永磁直驱风电机组说明书 山东华业风能设备有限公司目录一、风力发电机设备规范31：风力发电机概述32:刹车系统53:发电机64:偏航系统75:变距系统86:控制系统97:塔架108:机舱罩及导流罩11二：操作控制系统概述121:风机面板菜单简介132:手动操作133:主控柜基本操作方式174:自动操作195:停止操作195.1 快速停止205.2 正常停止205.3 安全链停止205.4 急停按钮停止215.5 完全停止215.6 制动链停止21三：变流器的设备规范21四：监控系统304.1 制动系统304.1.1 叶片完全顺桨304.1.2
2、 盘式制动器314.1.3 棘轮闸的错误检测314.2 速度314.2.1 数据检测314.2.2 操作安全324.2.3 超过速度操作范围324.2.4 超过变桨系统触发速度324.2.5 超过最大过速334.3 功率334.4 短路334.5 风速344.5.1 测量风速344.5.2 超过停机速度344.5.3 超过短时停机速度344.5.4 超过最大叶片角度344.5.5 自动启动354.6 振动354.7 发电机温度监测354.8 电缆变形35一、风力发电机设备规范1：风力发电机概述本机组由发电系统总成、塔筒总成、地基总成及电控系统总成等部分组成。其中发电系统总成由三叶片风轮、主轴系
3、统、变距系统、发电机总成、偏航系统、机舱罩等几大部分组成。机组结构与主要技术性能机组结构示意简图（如图）：1：主要技术参数表1 主要技术指标序号名称单位主要技术性能1机组1.1机组类型水平轴、上风向、三叶片1.2额定功率kW1001.3功率调节电动主动同步变桨1.4功率调节速率/s7.51.5调节范围kW01001.6对风方式主动对风1.7切入风速m/s3.51.8切出风速m/s251.9极限风速m/s701.10运行温度范围-20+551.11设计寿命年201.12噪声dB（A）502风轮2.1叶片材料玻璃纤维增强树脂2.2数量片32.3风轮直径m21.73发电机3.1类型永磁直驱三相交流同
4、步发电机3.2传动方式无齿轮箱、直驱3.3额定电压VAC3803.4绝缘等级F级3.5散热方式风冷4保护系统4.1制动方式13叶片全翼展气动刹车4.2制动方式2电动盘式刹车4.3制动方式3主动偏航侧风4.4制动方式4发电机直流制动5控制系统5.1主控单元PLC5.2输出电压范围VAC38015%5.3解缆方式主动5.4柜体防护等级IP305.5海拔高度1km，每升高1km，降额5%使用6塔架6.1塔架类型管状锥形钢塔（内设爬梯）6.2塔架高度m306.3塔架表面表面热浸镀锌、喷漆7集中监控系统支持IEC61850规约2：刹车系统 刹车系统包括有一个全翼展变桨距气动刹车装置，一个钳盘式刹车闸系统
5、和四个偏航刹车闸系统。本风力机组的风轮刹车系统有两级刹车：变桨距气动刹车和高速轴钳盘刹车。（1）正常停机：正常停机过程中变桨距气动刹车将首先动作，叶片相对风轮回转平面顺时针（叶尖方向）转动90度，期间风轮转速快速降低，起到气动刹车作用。当转速降至4转分或15秒后，钳盘刹车发挥作用，风力机组停止运行。 （2）安全停机： 风电机组控制系统发出安全停机指令，可以使变桨距气动刹车和钳盘刹车同时动作，保证在最短时间内停止风电机组的运行。 （3）电网故障条件下的停机： 没有电网提供动力电源风电机组不能运行。如果电网出现故障，如同在控制系统发出安全停机指令一样。如果电网恢复供电，则在10分钟后风力机将自动进
6、入自动运行状态。但是，如果在停电过程中出现了其它故障，则风力机将不能恢复运行状态。 （4）变桨距气动刹车： 叶片相对风轮回转平面可转动90，可起到气动刹车的作用。当额定转速运行时，通过变距控制系统并通过变距传动装置（曲柄连杆机构）可使桨叶保持运行模式。这种变距传动装置是通过变距驱动系统来控制的。一旦得到指令，三支桨叶将同时地转动到停机位置。（5）盘式制动器： 设计成主动式，电动制动，电动松闸。在风力机正常工作状态下，使制动闸松开，风电机组正常运行。当控制系统发出停机指令，或者由于故障原因需要紧急停机时，制动器动作。刹车摩擦盘是安装在锁紧盘上，刹车衬块是自动调整的，可保持刹车盘与刹车块之间固定不
7、变的间隙。衬块的磨损传感元件在风力机的控制面板上可指示是否需要更换。 风电机组都采用气动刹车和高速轴刹车的双刹车系统。这种双刹车系统刹车可靠，平稳，可满足各种工况的要求，保证机组的安全。 （6）偏航刹车：四个偏航刹车阻尼器位于主机架底部，当风向改变后，使机舱正对风向并固定不动。此时必须有足够地制动阻尼力矩。3：发电机发电机为永磁发电机，悬挂安装在主轴后部。主轴传动的扭矩是通过锁紧盘传给发电机的。 发电机在加载到额定功率时，发电机满载运行时效率达到92.7%。 发电机具有H级绝缘，它允许最高温升为140度，在级运行状态下温升为80。这将有助于防止在高环境温度时，或其它运行条件下不必要的停机以及能
8、延长发电机的寿命。发电机环境温度是由安装在发电机定子绕线上的温度传感器测量的。如果被测的温度超过整定值，风力机将停止运行。如果温度下降到整定值以下，而风速低于20m/s，则风力机自动进入自动运行状态。控制系统有温度控制标准整定值。4: 偏航系统偏航系统是依据设在机舱外顶部的风标及风速仪信号，由风电机组控制系统来控制并用电动进行操作的系统。在正常情况下，偏航系统自动完成偏航，偏航也可以由人工手动操作。偏航系统包括主机架、一个带有外齿的单排球式回转支承、一个电动偏航减速机、四套偏航刹车阻尼器和一套偏航扭缆计数传感器组成。（1）主机架： 偏航齿轮减速机被垂直地安装在主机架上面。偏航支承安装在主机架的
9、下面。电动偏航减速机和偏航扭缆计数传感器安装在主机架上面。 本机组的主机架由Q345D焊接制成，支承着机舱的主要部件，刚度大，重量轻。（2）偏航轴承： 偏航轴承型式为带外齿的单排球式回转支承，齿圈能够从机舱内进行脂润滑。（3）偏航驱动装置：偏航驱动电机带有制动器，当方向需要固定时，电机制动，使机舱保持位置不变。偏航电机具有足够地扭矩，可克服风轮产生的回转力矩、惯性力矩和阻力矩。（4）偏航刹车阻尼器：在主机架的上面安装了四套偏航刹车阻尼器。它用来为偏航系统提供偏航刹车阻尼力矩的。其结构为机械滑靴式结构，阻尼力矩可以进行人工手动调整。（5）电缆过绕传感器：在主机架的上面，安装了一套偏航扭缆计数传感
10、器。它用来控制机组电缆自动解绕。当电缆转过2.5圈，控制器自动地在风速12/以下时解缆。当风速超过12/时，自动解缆将不发生，风力机组将继续在运行，电缆仍缠绕最多达4圈时，刹车将动作，并且风力机组将停机，直到风速在12/以下，解绕将开始。5:变距系统 叶片的变桨距通过变距驱动系统进行变距，叶片的变距方式为全翼展同步电动变距，由风电机组控制系统控制，用电动进行操作。叶片变距最大速率为7.3度/秒、变距角度为0度92度。 在正常情况下，变距系统自动完成叶片的变距，叶片的变距也可以由人工手动操作。变距系统包括叶片轴承、变距减速机和变距驱动电机等。（1）叶片轴承：叶片轴承型式为单排球式回转支承，叶片轴
11、承的润滑为脂润滑，在机舱外进行润滑。（2）变距减速机：变距减速机型式为蜗轮蜗杆减速机，传动比为1：8。变距减速机可以提供足够的扭矩，克服叶片变桨阻力矩。（3）驱动电机：额定功率：1.5kW、额定电压：400V、频率：50HZ、额定转速：1380rpm、防护等级：IP54。变距驱动电机通过风电机组控制系统来控制。6: 控制系统电控系统硬件主要包括主电控柜、计算机控制柜、顶部控制柜、各类传感器、伺服控制组件及电力传输线路等。 控制系统具有硬件线路设计安全链保护装置，而且软件设计也采用多层保护措施。保护环节以失效保护为原则进行设计，当控制失败，内部或外部故障影响进而出现危险情况引起机组不能正常运行时
12、，系统安全保护装置动作，保护风机处于安全状态。在下列情况系统自动执行保护功能：超速、发电机过载、过振动、电网或负载丢失、大风暴天气等。 系统采用并网型专用计算机微控制器，实现风电机组的单机的运行控制和监控管理。利用计算机的软件和通信技术，实现风力发电场的群机发电运行监控管理。 本机组采用变速恒频风力发电系统，可根据风速变化与功率输出的函数关系控制风力机的转速，获得最大风电转换效率，而且确保输出电压和频率保持恒定，实现风力机转子和发电机的最佳耦合。该系统不仅向电网输送有功电能，还可起到无功补偿作用。变速恒频风力发电系统由微机控制功率电子装置实现上述运行性能。 控制系统采用先进的检测手段，对风速、
13、风向、发电机运行电参数、机组各点温度参数和转速等进行检测记录，从而完成计算机智能控制和对机组运行监控。 控制系统具有：l 多种控制功能，方便用户，降低了工程维护费用。l 远程、塔下和塔上自动、手操方式。l 多种模拟信号处理功能。l 多路光隔、防高压输入的计数输入和开关量输入。l 多路带延时的直流和交流输出控制，使系统的控制功能更完善。l SPI串行通讯口实现远程和主控器的程序下载和数据传输。l 利用各模板的串行通讯口实现各模板的在线调试的参数修改。 l 所有的模板都插槽式安装，一旦发生故障，几分钟内可拆下并装上新的器件。l 采用智能控制，多层保护措施，实现故障诊断及最优化处理。l 利用光隔将模
14、拟地和数字地分隔，完成A/D、I/O输入通道的彻底电隔离。l 采用防雷抗高压电器元件，将所有的电信号在前级输入处理完。l 完备的多种菜单显示智能监控系统：所有的运行参数状态的显示。所有当前和过去的运行状态记录。80种当前和过去的故障堆栈。60种故障原因分析和处理办法。l 7:塔架 整机总体布置中机舱重心前移的位置应使风轮正面压力在额定风速下对偏航回转面的倾覆力矩与机舱重心对塔架中心偏心力矩能得到部分抵消。这样，在额定风速下，可以减小塔架承受的偏心力矩的作用，以保证整机运转的平稳性。 塔架是锥形管状的，由有质量保证的钢板焊接而成。塔架本身高30，轮毂高31m。塔架分三段制造，全部焊接都是用自动控制粉末焊接，要求用超声波和光测试手段对塔架焊缝进行检测。并且每段塔架都要接受质量监督部门或研究所提供的检验证明。塔架入口有一个带有锁的门。在塔内设计有
