1.5MW双馈风力发电机组现场调试大纲(2)

2 机组情况说明

国电联合动力技术有限公司和德国aerodyn公司联合设计的UP77、UP82型风力发电机组，为3叶片、上风向、变桨矩、主动偏航、叶轮直径为77/82米、额定功率为1500KW的变桨变速恒频风力发电机组。该风力发电机组依托先进的控制策略，具备高可靠性的传动系统，实现更高的风能利用率。

调试工作需要首先记录调试对象——风力发电机组的基本情况，具体情况描述见表格2.1。

2.1 主要设备情况

风力发电机组的主要设备包括变桨装置、齿轮箱、偏航系统、发电机和变频器。在进行现场控制系统调试工作开始之前，首先应确认该台风电机组各主要组成设备的技术规范。

需要按照标准表格将各设备的主要技术参数记录下来，在调试过程中保证运行参数在各设备的允许范围之内。

变桨装置的技术参数规范见表格2.2； 齿轮箱的技术参数规范见表格2.3； 发电机的技术参数规范见表格2.4； 变频器的技术参数规范见表格2.5； 偏航系统技术参数规范见表格2.6；

2.2 主要系统简述

2.2.1 变桨及安全系统

我公司风力发电机组的变桨系统采用最先进电动变桨控制，提高了系统的可靠性，降低了维护成本。变桨的控制系统由七个柜体组成：三个轴柜，三个蓄电池柜和一个主控柜，

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他们不仅实现风机启动和运行时的桨距调节，而且能够在事故情况下担负起安全保护作用，完成叶片顺桨操作，同时还完成故障诊断、状态监测、故障状态下的安全复位功能、雷电保护控制、电池管理功能等，确保了系统的高可靠性。

变桨系统桨距的调节方法为：当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节桨距角调到50°，当叶轮转速达到 5rpm时，再调节到0°，使叶轮具有最大的起动力矩，直到风力机组达到额定转速并网发电；在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在0°位置不变，不作任何调节；当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，改变气流对叶片的攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，使发电机的输出功率保持在额定功率。当输出功率小于额定功率时，控制系统根据风速的大小，调整发电机转差率，使其尽量运行在最佳叶尖速比，优化输出功率。

变桨系统不仅实现风机启动和运行时的桨距调节，还实现了风力发电机组的刹车系统。在正常停机和快速停机的情况下，变桨系统将叶片变桨到89°，使叶轮逐渐停转。在故障情况下，在变桨系统的帮助下进行紧急停机，每一个叶片分别由各自的蓄电池控制完成顺桨操作，即使叶片碰到91°（92°）限位开关，利用叶片的气动刹车，起到安全保护作用。

2.2.2齿轮箱及传动系统

风力发电机组中的齿轮箱的主要功用是将叶轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。通常叶轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，我公司齿轮箱的增速比例是1：100。

我公司风力发电机组采用的齿轮箱为两级行星一级圆柱结构，主轴通过齿轮箱将能量传送到发电机.。该齿轮箱的特点是结构紧凑，在同样增速比的条件下比传统齿轮箱占用空间小，有效节省了风机内的空间。同时采用了新型号的轴承以及较高的齿轮精度，保证了齿轮箱在整个工作范围内都有较高的效率，性能先进。

齿轮箱设计为三级传动机构，前端有一输入轴，输出轴在后端，且位于输入轴中心线位置的上方。能量通过齿轮箱再经过免维护的复合连轴器传送到发电机。

为了保证齿轮箱、发电机系统的正常运行，环境温度（机舱温度）的正常范围是 -20°C至50°C；正常运转时必须保证齿轮箱油温低于70°C，如果证齿轮箱油温超过70°C，

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持续超过30分钟，风机必须停止运转。如果温度超过80°C，风机应当立即停止运转。经历高温停止的风机再启动之前，应进行齿轮箱内部检查。

正常运转时的齿轮箱高速轴轴承温度应低于90°C，如果高速轴轴承温度超过90°C，持续超过30分钟，风机必须停止运转。如果温度超过95°C，风机应当立即停止运转。经历高温停止的风机再启动之前，应进行齿轮箱内部检查。

齿轮箱油温在0-40°C之间时，齿轮箱油泵在低转速运转，温度超过40°C，齿轮箱油泵在高转速运行。

齿轮箱油温超过50°C时，冷却水泵开始运转，当齿轮箱油温超过60°C时，冷却风扇开始运转。电加热器在齿轮箱油温低于5°C时开始加热，当油池温度高于20°C时，电加热器关机。

在润滑系统正常工作下，过滤器油压应该在1-3bar之间(油温50°C)，如果油压不在此范围之内，不允许使用齿轮箱。

通过控制系统和分配器上的液压表读数来检查油压。

2.2.3发电机及转速系统

风力发电机组采用双馈恒频异步发电机，可以使风力机在比较宽的风轮转子转速变化范围内运转,以获取更多的电能。高效率的4极双馈式发电机在运行时，既可超同步转速运行，也可亚同步转速运行，变速运行在1000～2017rmp之间，定子输出电压和频率可以维持不变，既可调节电网的功率因数，又可以提高系统的稳定性。这种采用双馈异步发电机的控制方案除了可实现变速恒频控制、减小变频器的容量外，还可以实现有功、无功功率的灵活控制，对电网而言可起到无功补偿的作用。

2.2.4变频器及并网系统

变频器传动单元和带有转子绕组和滑环的感应式发电机一起使用，它连接在发电机转

子和电网之间，安装在塔底。

发电机转子转速与风速成比例变化。为了保证转子转速最优 ( 即比发电机同步转速稍高), 转子叶片的角度通过一个变桨传动单元进行调整。但是，角度的调整是一个非常缓慢的过程。为了补偿转子转速的快速变化，变频器快速增加或降低转子磁场的旋转速度，

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保证了发电机获得最优的滑差。当风速降低时，变频器从电网获得能量并增加转子磁场的转速，以保证定子有能力向电网提供能量。在风速增加时转子磁场的转速会降低。超过同步转速以上时转子产生的能量也可以送到电网。

变频器保证将定子输出接入电网之前使定子输出电压和电网电压同步，且幅值相等，从而使发电机并网瞬间的涌流最低。实现发电机的软并网。在与电网解列时，变频器将转矩调整为零，这样做也就使定子电流降低到零，实现与电网解列的软切出。

变频器可以耐受高温，低温，高湿的环境。柜体内和模块内均内置加热器，对抗低温和高湿环境。柜体内还配置温度和湿度传感器。所有线路板均带防腐涂层。

2.2.5偏航和刹车系统

偏航系统主要有两个功能，一是使机舱轴线跟踪变化稳定的风向，二是自动进行解缆操作。

我公司偏航系统是由偏航轴承和四台偏航电机驱动的齿轮传动机构组成的。偏航轴承为内摩擦的滑动轴承系统，为内齿圈设计。四台偏航驱动对称布置，由电机驱动小齿轮带动整个机舱沿偏航轴承转动，实现机舱的偏航。

当风向与机舱轴线偏离一个角度时（风小时为±8°，风大时为±15°），控制系统经过一段时间的确认后，会控制偏航电机将机舱轴线调整到与风向一致的方位，实现机舱对风。

当偏航电机带动偏航轴承偏航时，偏航液压刹车系统处于半释放状态，从而设置足够大的阻尼，偏航时使机舱保持足够的稳定性。当偏航电机停止时，偏航液压系统处于刹车状态，将机舱固定到相应的位置上。

当机舱偏航到某一角度，由机舱引入到塔底的发电机电缆将处于缠绕的状态，这时风力发电机组会进行解缆处理（偏航系统按缠绕的反方向偏航），使电缆解除缠绕的状态。由于解缆时希望能够快速偏航，这时偏航液压系统刹车处于完全释放状态。

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3 调试组织措施及工作原则

3.1 调试组织及各方主要职责

根据风力发电机组调试方式的实际情况，在调试工作中实行统一指挥，标准化管理，调试工作组成员由调试指挥，调试负责人，调试人员组成，各方人员遵守各自的工作职责，协同合作共同完成调试任务。

3.1.1 调试指挥

调试指挥者全面负责组织、指挥、协调风力发电机组的调试工作，确保调试工作有计划、按步骤、有条理地展开。

调试指挥者的主要职责包括：

1. 全面组织、领导和协调调试工作，对试运中的安全、质量、进度和效益全面负责；

2. 审批调试方案和措施，指导调试工作，对调试全过程进行技术监督； 3. 协调解决调试运行中出现的重大问题；

4. 负责对设备、系统调试结束后出具的调试报告的批准，对调试报告的真实性、准确性负领导责任。

5. 组织和办理调试完成后的验收签证及资料交接。

3.1.2 调试负责人

调试负责人承担风力发电机组调试的技术管理工作，掌握调试工作进度，汇报、

解决调试工作中出现的问题，保证调试工作的顺利完成。

调试负责人的主要职责包括：

1. 安排有关调试技术过程进度，保证调试工作的完整性和合理性； 2. 负责设备、系统调试前的验收，确认调试具备的条件； 3. 按照调试项目要求编制有关的方案、技术措施；

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