风力发电基础第三章.pptVIP

3.3 水平轴风力发电机结构分析 小型风力发电机基本结构 风轮 发电机：交流永磁发电机、感应式发电机、直流发电机 尾舵 限速装置 塔架 * 大中型风力发电机基本结构 叶片 轮毂 主传动系统：主轴、增速齿轮箱、联轴器 偏航系统：偏航轴承、偏航驱动和控制装置、偏航制动器或阻尼器 制动系统：空气制动器和机械制动器 发电机 塔架 控制系统 附属部件 * 偏航轴承 * 偏航系统 * 偏航系统是使风力机自动朝向风向的一套装置，包括驱动电动机、齿轮组合、控制系统装置与测风装置等。上图是一种常用的偏航系统结构示意图，在塔架上有偏航齿轮，齿轮内侧是偏航轴承，机舱底盘通过偏航轴承与塔架连接，机舱可在塔架上旋转。在机舱底盘上安装有偏航驱动电动机，通过减速箱连接小齿轮并与偏航齿轮啮合，偏航驱动电动机旋转时即可推动机舱底盘在塔架上旋转。偏航驱动电动机一般有两台至四台。 * 偏航制动器 * 叶尖扰流器 定桨距叶片叶尖收合不到位的维修 * * 控制系统的组成（2） * 执行机构 处理器系统：由计算机或微型控制器以及高可靠性的硬 件组成。 液压驱动或电动变桨距执行机构 发电机转矩控制器 发电机接触器 刹车装置 偏航电机 …… 控制系统的功能 整机运行状态控制 * 过程控制：由一种运行状态到另一种运行状态的转换过渡 待机 启动 发电运行 停机 故障停机 …… 要求：在执行下一个操作步骤前，整机运行状态控制器必须检查并确保每个步骤均已成功完成，如果在规定的时间内存在没有成功完成的步骤，或者检测到任何故障，应将机组切换到停机或故障停机状态 闭环控制 基于软件的系统，可自动调整风力发电机组的运行状态使其工作在某些预先设定的工作曲线或特性上 * 大于额定风速时的变桨距控制 为调整转速而采用的发电机转矩控制 为减小偏航跟踪误差而采用的偏航电机控制 安全链 在风电机组发生严重故障或存在潜在严重故障时将风电机组转换到安全状态。 * 作为主控制系统的补充，独立存在 失效保护 高可靠性 叶轮超速 振动限位开关 操作员按下急停按钮 主控制器无法控制的其他故障 安全链启动 运行过程中的主要参数监测 电力参数 电网三相电压 发电机输出的三相电流 电网频率 发电机功率因数 ………… 风力参数监测 风速 风向 机组状态参数检测 转速：发电机转速和风轮转速 机舱振动 电缆扭转 机械刹车状况 * 功率过高或过低的处理 功率过低 退出电网，处于待机状态 功率过高 正常停机 安全停机 风力发电机组退出电网 风速高于25m/s，持续10min 风速高于33m/s，持续2s，正常停机 风速高于50m/s，持续1s，安全停机，侧风90° * 远程监控系统的组成 * 变桨距风力发电机组的运行状态 根据变距系统所起的作用分为三种状态：起动状态（转速控制）、欠功率状态（不控制）、额定功率状态（功率控制） 起动状态 静止时，节距角90°；风速达到起动风速时，桨叶向0 °方向转动。 并网前，转速控制器按一定的速度上升斜率给出速度参考值，变桨距系统根据此值调整节距角，即进行速度控制。 * 欠功率状态 并网后，由于风速低于额定风速，发电机在额定功率以下的低功率状态运行 早期不加以控制，近期，Vestas等采用了所谓Optitip技术，即根据风速的大小，调整发电机转差率，使其尽量运行在最佳叶尖速比上，以优化功率输出 额定功率状态 风速达到或超过额定风速后，机组进入额定功率状态 * 变桨距控制系统 传统变桨距控制系统框图 * 新型变桨距控制系统框图 风力发电机安全运行 设备运行安全操作规程 提高使用、维护、管理人员的技术能力 风力发电机对自然灾害的防护 安全保护措施 防雷击保护 超速保护 机组振动保护 发电机过热保护 * 风力发电机的维护 风力发电机日常维护主要检查是各紧固部件是否松动，各转动部件，轴承的润滑，有刷励磁交流发电机的滑环、碳刷的清洗、更换碳刷，各执行机构液压系统的漏油、齿轮箱润滑冷却泊的渗漏、填补，电控系统接触器触点等的维护 保持良好状态才能正常运行，达到20~30年的使用寿命 * 风力发电机常见故障 风轮转动时发出异常声响 风速达到额定风速以上，但风轮达不到额定转速，发电机不能输出额定电压 调向不灵或不能调向 风轮时快时慢（风速变化不大） 风轮转动而发电机不发电（无电压） 发电机电压振荡 发电机组正常运转，输出电压低 发电机过热 发电机机舱振动 塔架振动或频繁晃动 * 水平轴风力发电机的功率控制 定桨距 失速型是指利用桨叶翼型本身的失速特性，在高于额定风速下，气流的攻角增大到失速条件，使桨叶的表面产生紊流，效率下降，达