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1、FD70A型风机技术描述和技术数据汇总FD70A型风机主要技术特征:灵活的发电机变转速控制系统4极双馈异步发电机+配有脉宽调制的IGBT模块的变频器每只叶片有独立的变桨距电器系统.-“失效保护”轴线倾斜和风轮圆锥角概念负荷能力裕量及高安全性 一 A 与常规火电站等同的电力输出特性 、 .齿轮箱的高可靠性1 .技术描述1.1 设计理念FD70A风力发电机组的设计理念是基于600到750千瓦的风机成功经验并采用兆瓦级要 求设计研制的。在设计过程中强调了创新性。设计者更多地把重点放在优化设计结构，增加 适用性方面。这些设计的灵感直接来源于生产实践经验和长期对不同型号风机的大量测试数 据的收集和分析。
2、FD70A型风机建立了第二代兆瓦发电厂的新标准，从经济和可靠性方面它都是这种级别 的典型。这是一种集长期工程和零部件高级技术于一体的发电装置。模块结构允许产品系列继续改进。在现场和不同工作环境下，可以选择不同风轮直径、 轮毂高度、电气系统以及控制理念和操作方式来满足具体的工作要求。1.2 风轮风轮在转速范围为10.6到19 rpm的条件下进行变速运行。它与变桨距控制系统相连， 能够提供最佳的可能能量产出，同时优选匹配的电网要求和达到最低的噪声干扰。叶片的外形，优选符合最新的空气动力学研究结果，并且制造时采用高精度。轮毂通过 接口与叶片和传动系统连接。风轮叶片直接用螺栓连接在风轮轮毂上。变桨距传
3、动装置的法 兰面和相应的控制装置也是一体化的。风轮轮毂是按照带有星型和球型相结合的铸造结构来 生产的。这种风轮轮毂的结构实现了最佳的负荷分配，并且同时保证零部件重量轻以及外部 尺寸紧凑。高等级球墨铸铁材料GGG 40.3集合了优良的机械性能和延展性等优点。1.3 控制和安全理念在安全性方面，不能冒险。当风机工作时，叶片桨距和风轮速度控制装置共同工作以实 现最大产量和最小负载间的理想平衡状态。在部分负载工作情况下，处于低风速，风机在恒定的叶片桨距和可变的转速下驱动，使 其在最佳风轮空气动力学范围内连续工作并达到最佳的风机效率。在低风速下的低转速让视 觉比较舒服并保持最低限度的噪声传播。在额定功率
4、下工作，风速较高，速度控制系统和变桨距控制系统一起工作以保持风轮在 恒定的功率输出下工作。阵风导致风轮加速，但随后对叶片变桨距的缓慢调节会重新使其减 速。这种先进的控制理念使得风机上的负载大大降低，与此同时，功率被提供给电网，并实 现高度的兼容性。风轮叶片通过双列、四点接触滚株轴承连接到风轮轮毂上并能够进行独立调节。直流电 动机通过行星齿轮减速后带动小齿轮，该小齿轮与与四点接触轴承的内齿啮合，驱动叶片旋 转。使用非常精确的响应同步控制器来实现叶片机组的同步。为了在万一遇到变桨距电源或控制机组中电网损耗或发生故障的情况下仍能保持叶片变 桨距，各风轮叶片有其自身的备用电池，该电池与叶片一起旋转。变
5、桨距传动装置、电池充 电器和控制系统固定在风轮轮毂上以便被完全遮蔽保护起来。这种方式提供了对天气影响或 雷电袭击最大程度的保护。除了控制功率输出以外，变桨距机构也起到主要安全系统的作用。在正常制动操作时， 叶片的进气边旋转进入风中。各叶片的变桨距机构独立工作。这样的话，如果有两叶片上的 变桨距传动装置失灵，第三块叶片仍然能在数秒内将风轮从各种可能的不正常情况下恢复到 安全转速条件。这提供了一个带有三重余度的安全系统。1.4 传动链传动链中荷载转移结构的几何构型采用了 “倾斜圆锥”原理并具有专利保护。它将风轮 的载荷用最佳方式转移进入塔架并使得零部件的设计能保证高效的荷载转移。传动系统被塔 架主
6、法兰正上方的三个支点所支撑。风轮转轴的倾斜度和风轮的锥度共同缩短了风轮中心和山东鲁能荣成风力发电有限公司一期工程风力发电机组设备合同附件 塔架轴之间的外伸量也因此削减了由于大的前倾量而需要的大量材料。转子的载荷通过三点支撑装置转移到机架。风轮侧的自位滚柱轴承作为固定支承直接安 装在机架上。可移动轴承系统整合在齿轮箱内，该齿轮箱通过一个收缩套与风轮轴相连接。 齿轮箱上工作的轴承载荷通过弹性支撑的扭力臂转移到机架。风轮侧的自位滚柱轴承由一个与风轮锁定装置整合为一体的专用轴承座来支撑，这样能 使转子在维修过程中被螺栓固定得很牢固。轴承座采用球墨铸铁GGG40.3材料。自位滚柱轴 承润滑需要的油脂能有
7、效地通过迷宫式密封和V型环来保护其不受外界因素影响。带有风轮法兰的风轮轴采用30CrNiMo8合金钢锻件。转子轴的端部直接插入齿轮箱的行 星齿轮架上并通过收缩套安全可靠地与齿轮箱连接在一起。三级齿轮箱带有一级行星齿轮和两级正齿轮。齿轮箱中的齿的啮合优选高的效率和低的 噪音。弹性衬套与齿轮箱悬置设备中的扭矩支承元件整合在一起，并反过来通过机架的支撑 件完成安装。齿轮箱上的弹性悬置装置不仅运用了活动支承，同时也非常有效地隔离了声音 和振动从齿轮箱到机架的传递。特别要注意在弹性体轴衬中使用的材料的质量以便延长其使 用寿命。在齿轮箱和发电机之间的联接器上安装了一个制动装置。如果遇到紧急停机情况，该制
8、动装置拥有较大的补偿能力。此联接器补偿了齿轮箱和发电机之间的位移，而该位移是由于 齿轮箱的弹性悬置而产生的结果。此外，在联接器上还装有一个安全离合器用于防止在可能 发生的发电机短路的突发情况下阻止出现瞬时力矩转移到轮箱，以保护齿轮箱不受损坏。机械盘片制动器可以起到附加安全系统的作用。它只在其中一个主要的安全系统（叶片 变桨距机构）发生故障的情况下启动并产生除了三个独立变桨距系统外的第四安全措施。此 盘片制动器也设定成为自动防故障装置。它通过弹簧弹力启动并通过液压解除。所有的传动系统零件都是来自知名的、长期从事该行业的供应商，他们的产品以高质量 和可靠性著称。正如对于其他设备零件同样适用一样，他
9、们具备完全符合图纸设计要求的腐 蚀保护。所有主要零件在发货前都要经过全面的测试。1.5 电力系统电力系统是用于获得最佳能量产出和一流的电网供应质量的关键结构。双馈异步发电机 使得风机在可变的转速下工作，却不需要通过大功率变频器将全部功率转送出来。因此，它 提供了用于此模式下操作的最有效情况。低的风力特性（低起动风速、高效率），低噪音传播， 特别是低风速以及电网供电特性都得到了明显改善。变速发电机提供了在部分载荷条件下相当大的功率波动滤波以及在额定功率工作条件下的几乎完全滤波。这可使风机运转时的噪音明显减小并大大降低了该结构上的动力载荷。阵 风通过风轮的加速得到缓冲而能够平稳地进入电网。传送入电
10、网的电压和频率保持绝对的恒 定。此外，变频器控制系统能被调节到电网的整个范围并且甚至能够支持较弱的电网。这是 能证明在选择电力供应受限时需要的系统的决定因素并能在电网连接成本方面得到大幅度改 善的优点。该发电机采用完全封闭式包装并保护其不受大气效应的影响（保护等级IP 54）。废热通 过消声通道传到空气-空气热交换器中。变频器配备有最新的IGBT技术并通过使用脉冲宽度调制电子微处理器来控制。接近无闪 动的电源，可调节的反应功率管理，低失真和最低谐波含量提供一个新的高质量“风力”定 义。较低的短路功率使可用的栅极电容得到更好的应用并能避免在某些情况下的昂贵电网放 大措施。1.6 机架和机舱罩位于
11、合法保护的“倾斜圆锥”结构内的传动系统三点轴承支撑（带有一个中心、前风轮 轴承和两个支撑齿轮箱的合成像胶支承）需要机架具有一个十分紧凑和轻巧的结构。因为它 是一个钢制的焊接组装件，因此表现出极高的刚度。由于刚性机架具有很高的阻抗，齿轮箱 中的结构声发散隔离就非常有效。机舱罩集合了紧凑的外部尺寸，精致和有吸引力的设计等优点。设备中的制冷和风道已 经被不显眼地整合在机舱外形内，尽管他们具有理想的外形尺寸。活动空间尺寸设计时有充 分考虑，所以轮毂中的变桨距装置能直接从机舱进入以方便维修。整个机舱罩都采用隔音设 计以便保证达到吸声的目的。1.7 偏航系统FD70A风机配有两个风向标，它们通过交互核对保
12、证信号的真实性并能非常准确地判定 瞬时风向。风轮对风的确切校准非常重要，因为它能保证最大的能量产出并同时避免由于倾 斜入流引起的附加负载。机舱底架通过带有外齿轮的四点轴承连接到塔架上。机舱的偏航系统通过四个齿轮电动 机完成。在机舱的偏航运动采用十个偏转制动器，以便偏航轴承环不承受外部偏航力。在偏 航运动过程中，制动压力只是减小，以便防止在移动过程中出现啮合变化从而起到保护机构的 作用。偏航制动装置通过液压装置提供必要的制动压力，就如同传动系统中的安全制动装置一 样。为了在各种情况下保证安全操作，液压系统配有多个压力容器，这些容器能保证在万一 出现电力供应故障的情况下仍具有必要的制动压力。1.8
13、 塔架塔架采用的形式是锥形钢圆筒结构塔架，65m高塔架由三段组成。在塔架的底部开有一 扇门，它能使塔架内部的梯子配备防风雨保护装置。各塔段配有平台和应急照明装置。用于变频器的控制系统、操作控制系统和主电源的装置安装在塔架底部的独立平台上， 安装在入口门位置。这使得可以在不需要任何攀爬操作的条件下就对重要设备的功能进行控 制。发电机的电能通过提供最佳遮蔽的动力轨道传送到塔架底部。安装光纤以便所有控制信 号能从操作计算机传送到塔架顶部。塔架通过多层喷涂来达到最佳的防腐蚀效果。所有的金属板和焊缝都采用超声波和X光 进行过探伤测试。1.9 控制系统风机的所有功能都是通过微处理器控制系统来进行控制的，该
14、控制系统使用多处理器机 构以实时方式进行工作。它通过光纤连接到很多控制传感器上。这保证了在最高安全性下达 到最大的可能信号传输速度，同时还能保护它不受杂散电压或雷击破坏。操作计算机确定风 轮转速的设定值和叶片变桨距并作为管理控制系统用于电力系统和轮毂上的变桨距机构的分 布式控制。控制算法的运算是根据“MPP（最大功率点）跟踪”原理，并优选设备上不会强加 不必要的动荷载的能量产出。栅极电压/频率/相位、风轮/发电机转速，不同温度、振动级、油压、制动衬里磨损以及 电力电缆缠绕等都被持续监控，就像这些都是气象资料一样。对于关键的缺陷探测功能检测 是通过内置冗余来实现的。遇到紧急情况时，可以通过硬接线
15、的安全环触发设备迅速停机， 即使在没有操作电脑和外部电源的情况下也能保证迅速停机。所有的操作数据可以通过电话线从家里的PC机进行查询，可以在任何时候向操作者和维 修小组提供关于设备状况的详尽信息。此操作也提供了不同等级的密码保护。通过适当的访 问权限，他们允许对设备进行远程控制。1ECHMCAL DA L AJA1AA.43 diilaL inputs24V DC opto insulatedOEF5VDCON15VDCTmnt mnflidnrp.?00ohm4 thetToistoi- inputsopto insulated.OFF1(X)0ohmON3000ohmThRTmiGrn-T iTIiTTPtlt1.6mA4 high speed inputsopto msuhted-0.0110D00HzInnut imoerWelx rNPNTXPI 3x NN阳NPl1200-dIhh11 ceneiaairE input:crrto izsulated ooi tbe ccaupiitei-302：14 mdcg inputs呷凸 insuLated from the ccoiipiitar0T
