第一章风机控制系统概述风机所有的监视和控制功能都通过控制系统来实现,它们通过各种连接到控制模块的传感器来监视、控制和保护控制系统给出叶片变桨角度和发电机系统转矩值,因而作用给电气系统的分散控制单元的上位机和旋转轮毂的叶片变桨调节系统采用最优化的能量场算法,使风机不遭受没必要的动态压力它包括电网电压、频率、相位、转轴转速、齿轮箱、发电机、现场的各种温度、摆动、振动、油压、刹车衬套的磨损、电缆的弯曲和气象数据的监视危机故障的冗余检查,以及在紧急情况下,甚至在控制系统不运行或缺乏外部电源的情况,它们通过硬接线连接平安链立即触发和关闭风机甚至在主电源完全耗尽,为确保最大的平安,照明灯光还是能继续照明运行数据可以通过连接到远程通讯模块或因特网的PC机进展历史数据的调用,也就是说,风机的完整的状况信息可以被熟悉的操作人员和维护人员获知利用但是要提供平安密码等级,正确的平安密码才允许远程控制1 风力发电机组的根本控制要求风力发电机组的启动、停顿、切入〔电网〕和切出〔电网〕、输入功率的限制、风轮的主动对风,以及对运行过程中故障的监测和保护必须能够自动控制风力资源丰富的地区通常都是在海岛或遥远地区的甚至海上,发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控,这就要求发电机组的控制系统有很高的可靠性。
2 控制系统的根本功能并网运行的FD型风力发电机组的控制系统具备以下功能:(1)根据风速信号自动进入启动状态或从电网切出2)根据功率及风速大小自动进展转速和功率控制3)根据风向信号自动偏航对风4)发电机超速或转轴超速,能紧急停机5)当电网故障,发电机脱网时,能确保机组平安停机〔6〕电缆扭曲到一定值后,能自动解缆7)当机组运行过程中,能对电网、风况和机组的运行状况进展检测和记录,对出现的异常情况能够自行判断并采取相应的保护措施,并能够根据记录的数据,生成各种图表,以反映风力发电机组的各项性能8)对在风电场中运行的风力发电机组还应具备远程通信的功能风机控制系统图第二章 控制系统及平安规1 主控系统主控系统位于塔顶的机舱主控制柜,控制模块通过光纤数据传输电缆和RS485串口分别与塔基变频器开关柜上的显示操作屏和变桨控制系统相连主控柜中包含有高度集成的控制模块WP3100、超速模块、转速模块、各种空气开关、电机启动保护开关、继电器、接触器等图2.1 主控柜主控系统连续不断的发出转矩给定值到变频器控制系统,发出叶片角度给定值到变桨控制系统,变桨控制系统的同步控制器驱动轮毂中的变浆控制电机来进展各种调节和控制。
每个系统都带有自己的监视功能,变频器能独立工作且能自行停顿,它也给定模拟信号到主控系统,主控系统在给定相应的信号到变桨系统,然后驱动叶片变化角度在变浆控制系统中,系统自身监视只对故障起作用,象以下故障:叶片和叶片角度偏差等它能够通过通讯电缆请求主控系统快速停机2 平安链平安链是一个硬回路,由所有能触发紧急停机的触点串联而成,任何一个触发都会导致紧急停机以下是构成紧急停机的信号点:位于机舱控制柜上的紧急停机按钮,机舱便携式控制盒停机按钮,变频器控制柜上的紧急停机按钮低速轴超速信号,发电机转速超速信号超过额定功率的1.5倍振动超限主控系统触发的变浆控制失败电缆扭曲:±4旋转3 变浆控制三个叶片变桨分别由三个带变频控制的三个直流电机驱动,通过L+B控制器同步调整动作如果是电网故障或平安停机,每个电机的电源由各自的后备蓄电池提供变桨控制除了调节功率外,还作为三重冗余保护每个叶片多安装有一个角度编码器,每个电机也装有一个编码器,在运行中, L+B控制还监视变桨电机的电流和温度,三个蓄电池循环充电控制,蓄电池电压检测,并通过串口与控制器WP3100通讯进展数据传输4 平安刹车风机装有两个刹车卡钳,通过作用在装在高速轴上的刹车盘来止动。
刹车卡钳直接安装在齿轮箱壳体上止动时靠弹簧力,开时靠液压力为了防止驱动装置过度拉紧,液压回路上的刹车卡钳可以通过不同压力等级产生刹车转矩为了刹车时转轴能停下来,刹车转矩等于100%额定转轴转矩〔刹车力矩等级1〕大约6.5s后刹车制动程序开场执行,刹车转矩增加到等级2,此时刹车器持续施加等于2倍额定转轴转矩的压力刹车器开的最大要求压力: 120bar运行压力: 140~160bar最大压力:〔极限值〕 200bar第三章传感器1 转速传感器风力发电机组转速的测量点有三个:即发电机输入端转速、齿轮箱输出端转速和风轮转速,发电机输入端转速一个,齿轮箱输出端转速一个,风轮转速两个,还有两个转速传感器安装在机舱与塔筒连接的齿轮上,用来识别偏航旋转方向图3.1 转速传感器2 偏航计数传感器〔偏航角度〕从机舱到塔筒间布置的柔性电缆由于偏航控制会变得扭曲如果在扭曲到达两圈后正好由于风速原因导致风机停机,此时主控系统将会使机舱旋转,直到电缆不再扭曲如果一直在扭曲到达3圈前还是不能进展解缠绕,系统产生正常停机程序程序,使电缆解缠绕。
当电缆扭曲到达±4圈后平安回路将会中断,紧急停机图3.2 偏航计数传感器3 风速风机配有两个装在相配支架上的加热风速计,支架有一个接地环对风速计提供避雷功能电缆铺设在穿线管中图3.3 风速传感器 4 风向风向计也安装同一个支架上,能360°围测量,为了防止结冰,风向计能根据环境温度采取适度的自动加热图3.4 风向传感器5 振动传感器安装在主机架下部,为的重力型加速度传感器,它直接连接到紧急停机回路上此外,有振动传感器监视塔基和驱动链,如果测量值超限,立刻正常停机图3.5 振动传感器6 温度传感器温度 PT100 A轴承 B轴承定子线圈〔3个〕温度 PTC 定子线圈〔3取2〕电刷磨损成组报警超压保护〔保险管〕转子/定子温度 PT100 油箱高速轴 1#轴承高速轴 2#轴承齿轮箱进油口〔冷却油〕油压,模拟量齿轮箱进油口〔冷却油〕主轴轴承温度 PT100 主轴轴承箱外部温度 PT100 机舱下面机舱部 PT100 机舱控制柜附近7 刹车磨损传感器刹车磨损传感器安装在齿轮箱刹车器上,只有在刹车被完全释放后,开关才能动作,微动开关指示刹车衬套的磨损。
当刹车片磨损到一定值后,传感器给出一个信号,要求正常关闭风机,如要再次运行则要求手动复位下,在这信号后还可以进展3次启动或3天运行然后必须要求更换新的刹车衬套,更换后,并要求能被主控制系统识别检测到第四章操作面板应用1 根本功能- 按CTRL激活显示灯〔屏幕节电功能〕 连续按两次任何按键可以激活控制面板 *些功能的激活需要同时按两个键如同时按下CTRL或SHIFT键可以激活想要的功能2 功能键运用按键显示功能 WEC停机:风机正常停机复位和执行自动运行快速启动指示选择菜单的位置指示有关联的其它菜单对按键0到9向前和向后转换数字和字母按下F3后,当按键1时将显示字母A,再次按键1将显示字母B,第3次将显示C然而如果包含字母的值被编辑,字母也被显示光标上移一行显示上级菜单光标下移一行显示下一个菜单屏幕向上翻滚屏幕向下翻滚显示图形光标跳到菜单的最后一行光标跳到菜单的起始行退出子菜单,返回上一菜单退出所有的子菜单,返回主菜单按ENTER键激活子菜单,如果编辑值位于菜单的*特定的行中,按ENTER键将激活该编辑行光标左移光标右移光标跳到行末光标跳到行首。
删除光标右边的字符,下一个字符左移交互式选择插入或删除模式插入模式:当输入一个字符,它插在光标位置,而下一个字符右移删除模式:当输入一个字符,它将取代光标所在的位置输入标明的数字或指定的字母取消和终止输入输入值确认且取代原值,编辑行为完毕,〔如果输入值超出围,编辑行还是激活,将显示为最大或最小值〕暂停风向跟踪〔偏航控制〕自动风向跟踪〔偏航控制〕手动偏航控制,向左旋转手动偏航控制,向右旋转降低显示亮度增加显示亮度3 工作菜单的使用3.1 菜单按键通过按键F5和F10可以向右或向左显示菜单,当屏幕滚动时将简要显示菜单名称按键F4和F9可以向上或向下显示文字行,当向左或向右滚动屏幕时,下个菜单的首行是不会自动显示的,而显示为最近显示的菜单,这样方便在两个菜单之间切换菜单构造示意图3.2 菜单构造菜单分为三层,子菜单隐藏在主菜单下,子菜单还包含另一层子菜单如果有一子菜单隐藏在主菜单命令后,光标将变成矩形子菜单可以通过光标和按ENTER键调用相应的菜单命令翻开子菜单下层子菜单也可以以同样的方式翻开按ESC键将退出子菜单回到上一级菜单3.3 登陆控制面板按两次ENTER后显示上面的界面,访问权限请求1 应用光标选择访问权限〔Access Privileges〕,按下ENTER 按键,被激活权限编辑。
2 输入密码〔光标移动,但是密码不会显示〕3 输入密码后按ENTER键确认如果密码有效,根据密码等级将会产生相应的访问权限访问权限决定了哪些菜单能被显示和哪些局部可以编辑解除访问权限1 光标移到访问权限〔Access Privileges〕行2 按两次ENTER键,访问权限被解除活动状态请求1 应用光标,活动状态请求〔Request Active Status〕按键ENTER确定2 输入用户,将显示为“Active Status Enabled〞,字母“a〞将显示在右向角,说明控制面板已被激活注意:如果有一个优先级高的控制面板已被激活,就不能进展任何数据输入到该控制面板的操作解除活动状态1 移动光标到活动状态行〔Active Status Enabled〕2 按两次ENTER键活动状态被解除注意:对安装在变频器上的控制面板,如果在30分钟没有任何操作,访问权限和活动状态都会自动复位对机舱主控制柜上的面板,活动状态必须在离开机舱前手动复位当活动状态解除后,访问权限会自动复位如果机舱控制面板活动状态不解除,风机将不能通过变频器上的控制面板或远程控制3.4 复位状态代码如果提示为错误的状态代码,可以根据先前的状态代码分类查找,这样的状态代码可以有多种方式进展复位。
根本来说:一个状态代码能应用控制面板通过远程或就地复位在复位之前,已经激活的状态代码首先要解除所有可能的状态代码在控制系统操作员手册中有列表4 控制面板中参数4.1 概述在风机移交后可运行的风机,以下信息将会在控制面板中显示:显示容功能描述02-02-17 日期16:14:04 时间G 并网运行 576.1kW 。