海装风机维护手册.pdf

中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co.Ltd. 中船重工(重庆)海装风电设备有限公司 中船重工(重庆)海装风电设备有限公司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd. 2.0MW 风力发电机组 风力发电机组 维护手册 维护手册 第四版 第四版 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd. 2.0MW 风力发电机组 维护手册 维护手册 编制： 2010-08编制： 2010-08 校对： 2010-08 校对： 2010-08 标准化： 2010-08 标准化： 2010-08 审核： 2010-08 审核： 2010-08 批准： 2010-08 批准： 2010-08 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co.Ltd. 本文版本变更： 版本号 出版日期 更换页码 修订 A 2008-09-18 - 第一版 B 2009-10-02 - 第二版 C 2010-03-15 - 第三版 D 2010-08-20 第四版 更改内容： 黄色标记为更改内容，大家都看下 有意见的提出来哈 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co.Ltd. I 目目 录录 目 录 I 前言 V 第一章 安全指导 . 1 1 基本信息 . 1 2 惯例 . 1 3 攀爬塔架 . 1 4 维修场地人员要求 . 2 5 劳保用品 . 2 6 工作行为安全规范 . 2 7 吊装作业 . 3 8 中断风电机组吊装作业 . 3 9 消防措施 . 3 10 风轮超速时的行为规范 . 4 11 机舱人员疏散 . 4 12 风电机组附近区域安全须知 . 4 13 雷暴天气的行为规范 . 4 14 叶片锁定机构和风轮锁定机构 . 5 15 维修结束工作 . 5 16 建议 . 6 第二章 2.0MW 型风电机组介绍 7 1 概述 . 7 2 机组机械部件 . 8 2.1 叶片 8 2.2 变桨系统 9 2.3 主传动链 9 2.3.1 齿轮箱 . 9 2.3.2 高速轴制动器 . 10 2.3.3 联轴器 . 11 2.3.4 发电机 . 11 2.3.5 变频器、控制系统 . 12 2.4 偏航系统 13 2.5 液压制动系统 14 2.6 冷却系统 16 2.7 安全设施 16 2.7.1 机舱内安全设施 . 16 2.7.2 塔筒内安全设施 . 17 第三章 机械部件维护项目 . 18 1 主传动链 . 18 1.1 主传动链须检查项目 18 1.2 主传动链维护 18 1.2.1 主轴 . 19 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd. II 1.2.2 轴承座 . 19 1.2.3 发电机 . 19 1.2.4 齿轮箱 . 19 1.2.5 联轴器 . 23 1.3 偏航系统 26 1.3.1 偏航系统须检查项目: 26 1.3.2 偏航轴承维护 . 27 1.3.3 偏航驱动器维护 . 28 1.3.4 偏航制动器维护 . 29 1.3.5 传感器维护 . 29 1.4 液压制动系统 30 1.4.1 液压制动系统维护项目 . 30 1.4.2 液压制动系统维护 . 30 1.5 散热系统和集中润滑系统 35 1.5.1 维护项目 . 35 1.5.2 散热系统维护注意事项 . 35 1.5.3 拆检后设备安装 . 35 1.5.4 拆检后系统开机调试运行 . 37 1.5.5 冷却液的更换 . 38 1.5.6 机舱集中润滑系统 . 39 1.6 机架 40 1.7 起重机 40 1.7.1 起重机维护检查项目 . 40 1.7.2 起重机维护 . 40 1.7.3 故障排除 . 41 1.7.4 其它故障 . 41 1.8 机舱罩、导流罩 41 1.8.1 机舱罩和导流罩须检查项目 . 41 1.8.2 各项目检查的具体内容及方法 . 42 2 风轮系统 . 43 2.1 叶片 43 2.1.1 叶片维护项目 . 43 2.1.2 叶片维护内容与方法 . 43 2.2 变桨系统 44 2.2.1 变桨系统须检查项目 . 44 2.2.2 变桨轴承维护 . 44 2.2.3 变桨驱动器维护 . 45 2.2.4 润滑系统 . 46 2.2.5 其它 . 47 3 塔筒 . 47 3.1 塔筒须维护项目 47 3.2 维护具体内容及方法 47 3.2.1 拧紧螺栓 . 47 3.2.2 检查焊缝 . 48 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co.Ltd. III 3.2.3 门和舱口的目视检查 . 48 3.2.4 安全装置的目视检查 . 48 3.2.5 平台的检查 . 49 3.2.6 塔筒内照明设施和电缆 . 49 4 紧固件 . 49 4.1 维护项目 49 4.2 紧固件维护内容与方法 49 4.2.1 紧固件防腐 . 49 4.2.2 螺栓紧固间隔时间和力矩检查抽样比例 . 49 4.3 螺栓的紧固 50 4.4 螺栓失效处理 52 第四章 电气设备维护 . 53 1 塔基控制柜 . 53 1.1 维护项目 53 1.2 塔基控制柜维护内容与方法 53 1.2.2 检查干式变压器二次侧各端子 . 53 1.2.3 检查电缆 . 53 1.2.4 检查各热保护开关及接触器 . 54 1.2.5 检查控制柜内加热器 . 54 1.2.6 检查通讯电缆接头各输入、输出信号 . 54 1.2.7 紧急停机按钮测试 . 54 1.2.8 塔基柜风扇 . 55 1.2.9 塔基柜百叶窗 . 55 3 机舱控制柜 . 56 3.1 机舱控制柜维护项目 56 3.2 机舱控制柜维护内容与方法 56 3.2.2 检查各接线端子 . 57 3.2.3 检查电缆 . 57 3.2.4 检查各热保护开关及接触器 . 57 3.2.5 检查控制柜内加热器 . 57 3.2.6 检查通讯电缆接头各输入、输出信号 . 57 3.2.7 紧急停机按钮测试 . 58 3.2.8 机舱柜风扇 . 58 3.2.9 通信电缆 . 58 3.2.10 机舱柜百叶窗 . 58 4 传感器 . 58 4.1 传感器维护项目 58 4.2 传感器维护内容与方法 59 4.2.1 检查风速仪 . 59 4.2.2 检查风向标 . 59 4.2.3 检查低速轴传感器 . 59 4.2.4 检查扭缆传感器 . 59 4.2.5 检查振动开关 . 59 6 发电机的维护和检修 . 61 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd. IV 6.1 发电机维护项目 61 6.2 发电机维护内容与方法 61 6.2.1 运行记录 . 61 6.2.2 轴承润滑 . 61 6.2.3 滑环（集电环）维护 . 62 6.2.4 电刷维护 . 63 6.2.5 碳粉过滤器 . 63 6.2.6 功率电缆清洁和紧固 . 63 6.2.7 其他维护 . 63 7 变频器的维护 . 63 7.1 维护项目 64 7.2 变频器维护内容与方法 64 7.2.1 检查并更换空气滤网 . 64 7.2.2 冷却风扇 . 64 7.2.3 散热器 . 65 7.2.4 功率电缆连接紧固检查 . 66 7.2.5 功率模块拆装步骤 . 66 7.2.6 电容器 . 67 7.2.7 其他维护措施 . 67 8 变桨系统维护 . 68 8.1 变桨系统维护项目 68 8.2 变桨系统维护内容与方法 68 8.2.1 电气接线检查 . 68 8.2.2 充电器检查和维护 . 69 8.2.3 检测蓄电池电压 . 69 9 防雷保护系统 . 70 9.1 维护项目 70 9.2 防雷保护系统维护 70 9.2.1 浪涌保护器的检查和维护 70 9.2.2 雷击后检查和替换浪涌保护器 . 70 9.2.3 接地线的检查和维护 . 70 9.2.4 避雷针的检查和维护 . 71 9.2.5 防雷碳刷的检查和维护 . 71 10 低速轴 滑环维护 . 71 10.1 清洁与润滑 71 10.2 封装外壳 71 11 附图 附表 . 72 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co.Ltd. V 前言前言 感谢您选择和使用中船重工中船重工(重庆重庆)海装风电设备有限公司海装风电设备有限公司(以下简称海装公司)生产 的风电机组。 出于安全原因并保障风电机组良好运行， 2.0MW 型风电机组必须按照本规定维护， 以此使风电机组的运行费用降至最低、最大可能地延长其使用寿命等。 安装、操作风电机组之前，必须仔细阅读并遵守操作说明和安全规定。 未经本公司事先书面的许可，严禁以任何形式复制、传递、分发等用于本机使用、 维修外的其他目的。 本手册供装配、维修人员使用。使其了解安装、维护和使用等必要信息。 本风电机组的业主对整个工程负全面责任。 项目主管或指定人员负责按计划安装或维护风电机组、 调试风电机组以及安全规章 制度执行情况的检查和记录。 每个员工负责圆满完成其承担的任务。 起重机作业的责任主要由起重机操纵者承担， 但有些时候比如悬挂吊具或者向起重 机操纵者发出信号的员工也承担部分责任。 把风电机组运送到安装场地并交付给业主之前， 运送风电机组的责任由运输公司承 担。 业主协调电力部门进行电网接入系统的建设并将风电机组所发的电接入公共电网。 业主指定的电工负责把风电机组接入公共电网。 业主还有修建基础和运输道路等的责任。 本公司保留持续修改本手册的权利，而不必征得使用者的同意。 如有任何疑问，请联系： 中船重工中船重工(重庆重庆)海装风电设备有限公司海装风电设备有限公司 联系地址：重庆市北部新区经开园金渝大道 30 号 电话：0086-23-63023231 传真：0086-23-63023178 邮政编码：401122 电子信箱：jsb 网址： 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co.Ltd. 1 第一章第一章 安全指导安全指导 必须仔细阅读并遵守以下安全规程！ 如果不遵守或不注意安全规定，可能对人员的生命和风电机组的安全造成危害。 在风电机组上执行高空工作任务时，必须绝对遵守行为规程和指示。 工作人员除专业培训外，应经安全、消防和救护等培训合格，持证上岗。 1 基本信息基本信息 本节列出的安全规程是不完整的，只是基本的安全事项。因为不可能把所有的危险 情况全部列出，比如安装风电机组可能产生的危险，所以每个员工在安装场地上作业时 应保持注意力集中和一定的安全预见性。发现可能存在的每一个危险情况，应向现场施 工人员指出可能的危险或错误行为以及相应的安全规程等。 员工进入安装场地时须要保持清醒和放松清醒和放松的状态。 在风电机组上作业期间严禁饮酒、疲劳严禁饮酒、疲劳。 如果发生事故，必须按有关规定上报，以便相关部门获知事故的情况。 如果不遵守安全规程或不注意安全规程，风电机组可能对人员生命安全造成威胁。 2 惯例惯例 (1) 关闭塔架门以防未经允许人员进入风电机组的控制系统而造成风电机组损坏或 给自身及他人带来危险； (2) 当风速大于或等于 15m/s 时，所有人员不应滞留在风轮或机舱内； (3) 雷暴雨天气时不要在机组内工作； (4) 在风轮中工作之前必须先锁定风轮； (5) 如果主电源切断或主开关长时间断开，那么风轮及偏航系统须先被锁定。另外， 为保险起见还须在主开关上加一把扣锁且在门拉手上挂一写有以下字样的警告牌：“警 告：别启动风电机组 警 告：别启动风电机组! 有人在机舱上工作有人在机舱上工作!”，同时还要在牌子上加注切断主电源和断开 主开关的原因； (6) 不能单独在风电机组中工作，必须两人以上同时工作，一人监护； (7) 开始在风电机组中工作之前，如果主电源已被切断 24 小时以上，则须检查液压 站表压，若低于设定值，必须用手动泵加压到正确压力。 3 攀爬塔架攀爬塔架 攀爬塔架之前停止风电机组。如有必要（如查找故障） ，可在机舱内启动和运行风 电机组。 当风电机组连到远程监控系统时，将“现场控制现场控制/远程控制远程控制”键转至“现场控制现场控制” 。 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd. 2 4 维修场地人员要求维修场地人员要求 (1) 维修风电机组时严禁闲杂人员进入维修场地或在周围逗留，特别是要让他们远 离起重机操作范围； (2) 所有在维修场地上停留的非工作人员，必须清楚这里列出的安全规程和在维修 场地逗留时存在的危险； (3) 如果有小孩在维修场地附近停留，须有成年人看护； 5 劳保用品劳保用品 (1) 在维修场地上工作时，必须穿戴符合规定的安全鞋和安全帽； (2) 工作服要符合职业和现场安全规定，并按实际情况穿衣，不能太宽松或太紧； (3) 使用冲击式电钻时要佩戴听力保护装置，使用砂轮机时需要佩戴防护眼镜； (4) 必要时，工作人员必须使用安全绳与安全连接点牢固连接，如在轮毂上或轮毂 内、机舱外、机舱起重机起吊孔区域附近作业时要特别注意这点； 6 工作行为安全规范工作行为安全规范 所有作业都必须小心谨慎，维护风电机组时操作人员需特别注意以下几点： (1) 必须穿劳保鞋；必须戴安全帽；必须穿劳保鞋；必须戴安全帽； (2) 由于风电机组作业的特点，在悬吊物下停留是无法避免的，但应在起重机操纵 者知晓和有保护措施的情况下短暂停留，否则，禁止在悬吊物下停留！禁止在悬吊物下停留！ (3) 如果有人在攀爬或在楼梯上作业，那么不允许下面有人停留； (4) 每层平台的门，在上攀下行完成时必须关闭； (5) 塔架安装好后，应安装安全索，攀爬塔架时必须系安全带和防坠落保护装置； (6) 如果携带工具或其它物品，应先装入工具包然后固定在安全带上，而不应把物 品放在工作服等口袋里； (7) 只有当风速低于 15 米/秒时才允许在轮毂上及其内部作业，叶片应该处于顺桨 状态，风轮处于迎风方向； (8) 在轮毂内部作业时，必须有一人处于机舱中监护和传递必要工具及其它物品； (9) 维修工作时，特别注意头顶上方坠落物； (10) 即使风电机组未运转，其所有端子都可能带电，所以检查控制系统带电元器件 时，必须保证风电机组控制系统上或者主变压器上的主开关断开，禁止带电作业禁止带电作业； (11) 开启风电机组的主开关时，要关闭控制系统所有的门； (12) 电子设备装置必须防潮，以避免发生触电，并保证风电机组的运行安全 (13) 电气作业时，必须注意以下五点基本规程，在作业前要： 断开电源； 防止重启； 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co.Ltd. 3 确定无电压； 确定无接地异常或短路； 遮蔽或屏蔽电源附近的元器件； (14) 旋转零部件或制动/启动操作，要注意：只有确保无人在上面作业或者不会引 起危险的其它情况下，才能操作。 只有确保无人在上面作业或者不会引 起危险的其它情况下，才能操作。 7 吊装作业吊装作业 (1) 起重机操纵者对所有吊装作业负全责。起重机操纵者必须决定使用哪种起重器 材能保证安全，起重机操纵者可以也必须依天气气候情况（比如刮风，雷击等）决定中 断起重作业； (2) 在起吊零件的时候，要和起重对象保持足够大的距离。视线应停留在起重对象 上并远离起重机的工作范围。非工作人员进入安装场地，应向其特别指出这点； (3) 在吊装作业时，只能允许一个人并且是同一人指挥起重机操纵者。如果更换指 挥人，必须通知起重机操纵者； (4) 指挥人应向起重机操纵者发出他能看到的、清楚的和确定的信号。如果起重机 操纵者无法看到或看不清楚指挥人发出的信号，那么操纵者必须使用对讲机告知指挥 人，以确认指挥信号。 8 中断风电机组吊装作业中断风电机组吊装作业 如果出现大风（10 米/秒以上） 、雷击、浓雾、暴风雪、黑夜、低温（气温-5） 等恶劣作业条件，高空作业可能发生危险，负责风电机组吊装作业的吊装主管必须立即 中断风电机组吊装作业。特别地，如果必须在低温环境下作业，必须对低温情况下吊装 作业风险做出评估并采取有效的安全措施；如果如果 1 小时平均气温低于小时平均气温低于-20，不管任何 理由，必须立即终止吊装作业 ，不管任何 理由，必须立即终止吊装作业。 雷击时必须立即停止风电机组里的所有工作，所有人员必须所有人员必须立即撤离风电机组。雷 击停止后，必须确定不会再有雷击危险的情况下才能重新开始工作。 9 消防措施消防措施 (1) 为尽可能减少风电机组起火的危险，应遵守以下的规程： 确保风电机组内部空间干净整洁； 应保持电器设备清洁干燥并防止受到外界影响； 风电机组维修后，不允许机组内残留具有火灾隐患的液体、浸油的布料等； 风电机组内禁止吸烟和明火； (2) 如果发生火灾，应马上切断风电机组的主电源开关，并即时通知供电公司中断 对风电机组的供电； (3) 风电机组舱内有三个二氧化碳灭火器，分别配置在机舱前部与中部，每层塔筒 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd. 4 都有一个 5kg 干粉灭火器； (4) 灭火器的灭火范围约为 2 米，不间断持续使用大约 13 秒； (5) 对高压电子设备灭火时必须保持 1 米的最小距离； 10 风轮超速时的行为规范风轮超速时的行为规范 正常情况下，风机风轮不会超速，如果风轮超速转动，必须对风电机组周围 300 米 的范围进行疏散隔离并立即通知中船重工(重庆)海装风电设备有限公司。擅自尝试现场 停止风电机组有致命危险，必须制止。 擅自尝试现场 停止风电机组有致命危险，必须制止。 11 机舱人员疏散机舱人员疏散 如果在紧急情况下无法通过塔架逃离机舱，可使用速降逃生器，速降逃生器在机舱 起重机旁，紧急出口即重物起吊孔。 疏散步骤： 把滑索制动钩挂到起重机的挂钩上； 把安全带系在臂下并扣好安全扣； 安全带固定在滑索上并朝舱口外爬； 松开滑索以匀速下滑。 注意：一次只能一个人下滑注意：一次只能一个人下滑! 第二个人可以安全绳固定在朝上的滑索末端并以同样的方式朝下滑。 滑索制动器两 边都能制动，其具体说明参见附件。 12 风电机组附近区域安全须知风电机组附近区域安全须知 小孩必须有成年人看护； 避免在风电机组附近 60 米内长时间停留； 风电机组结冰时，掉下的冰块可能产生危险； 避免在风轮下停留。 风电机组内部无工作人员时必须锁闭，风电机组内部无工作人员时必须锁闭，以免闲杂人员进入操作风电机组。 13 雷暴天气的行为规范雷暴天气的行为规范 风电机组各部分虽然按 IEC 等标准的最高级级进行了雷电保护， 但雷暴天气时仍 有可能遭到雷击，因此所有人员必须马上远离风电机组。如遇雷雨季节，保持预见性提 前使风电机组处于停止状态，并与电网断开。 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co.Ltd. 5 14 叶片锁定机构和风轮锁定机构叶片锁定机构和风轮锁定机构 a 风轮锁定机构 b 叶片锁定机构 图 1 风机机械锁定机构 对风轮或者传动系统进行作业时，出于安全考虑还必须锁定风轮和传动系统，因此 在机舱里装有风轮锁定机构见图 1a，风轮内装有叶片锁定机构，见图 1b。风轮锁定机 构与前轴承座集成一体，但需先利用高速轴刹车盘把风轮锁紧盘转到正确的位置上，以 便销子能够正确旋入；叶片锁定机构在风轮吊装完成后卸下，若需操作以下第 2 项所列 零部件时再安装到位； 1、 对如下零部件作业时，必须用风轮锁定机构固定风轮： 叶片、轮毂和轮毂内部零部件、主轴或主轴承、制动盘或者制动钳、增速箱、滑环 2、 对如下零部件作业时，还须锁定叶片锁定机构： 变桨电机、变桨齿轮箱、变桨轴承、叶片。 15 维修结束工作维修结束工作 (1) 请将机舱、梯子及安全装置上的废油、润滑脂及其它残留物擦拭干净，保持机 舱内干净、整洁； (2) 确信所有的废油收集容器已被清空并用抹布擦干净； (3) 检查机舱盖是否已锁好； (4) 卸下叶片锁定机构，释放叶片；退出风轮锁紧销，释放风轮； (5) 将机舱起重机固定在维修等待位置； (6) 仔细检查控制柜，确保无工具、垃圾等非柜内物品； (7) 关闭并锁好所有舱门； 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd. 6 (8) 清理维修留下的废弃物，保持机舱干净； (9) 启动风电机组时确保机舱已无工作人员； 16 建议建议 (1) 在停止风电机组之前先仔细观察和检查显示器上的状态。 (2) 按下停止键停止风电机组的运行，不能通过断开主开关停止风电机组。 (3) 爬塔之前在包中准备记录用品，请观察并记下所有的异常情况。 (4) 可在工具包中配备常用的标准工具。 (5) 在机舱、塔筒内时，必须目视查看： 油位； 齿轮箱、液压和刹车系统的滴漏； 刹车片； 动力电缆、控制电缆； 叶片表面裂纹； 连接螺栓； 表面防护情况； 所有旋转部分的润滑。 (6) 检查齿轮箱、液压系统是否有溢漏时，必须将所有残余油脂完全清理掉。 (7) 检查液压系统时必须注意别让任何脏物进入系统，即便是轻微的污染都会给制 动系统带来严重的影响。 (8) 在维修后重新启动风电机组之前必须检测制动功能。 (9) 清理风电机组内部所有的破布和空盒子等。 (10) 别遗漏工具。 (11) 关好机舱盖。 (12) 在记录簿中记下所有重要的细节。 (13) 离开塔架时请关好门和灯。 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co.Ltd. 7 第二章第二章 2.0MW 型风电机组介绍型风电机组介绍 1 概述概述 2.0MW 型风电机组是变桨变速功率调节、三叶片、上风向、水平轴、双馈式并网 型风力发电设备，按照风况进行设计计算，整个机组的噪声特性符合 IEC61400-11 标准 的规定，整机结构布局见下图： 图 2 整机结构布局图 1 叶片 2 轮毂 3 主轴 4 偏航驱动 5 齿轮箱 6 高速轴制动器 7 齿轮箱润滑泵 8 连轴器 9 发电机 10 控制柜 11 变频器 12 散热器 13 机舱罩 14 轴承座 15 塔筒 16 液压站 17 起重机 18 水泵 叶片通过变桨轴承与轮毂相连。轮毂材料为球墨铸铁，它的作用是连接叶片和风轮 主轴。在轮毂中安装了独立的电气变桨驱动机构（包含紧急停车所需的蓄电池） 、变桨 控制器。 电气变桨机构由变桨齿轮箱、蓄电池和电机控制器组成。风轮叶片的变桨调节由带 伺服电动机的变桨齿轮箱驱动。变桨齿轮箱安装在轮毂上，输出小齿轮与变桨轴承的内 齿啮合。叶片的转动由电机控制器根据变桨控制器的指令进行调速，变桨控制器还调节 叶片的同步运转。在紧急停机和快速停机时，由蓄电池供电。 传动链采用两个轴承支撑， 前轴承为浮动端， 主要承受径向载荷， 后轴承为固定端， 主要承受轴向载荷。齿轮箱通过锁紧盘连接主轴，并通过两个弹性支撑与机架相连，弹 性支撑将吸收齿轮箱工作时产生的振动。双馈式异步发电机采用空水冷方式，并利用四 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd. 8 个弹性支撑安装在机架上，通过弹性联轴器与齿轮箱的输出轴连接。联轴器装配有力矩 限制装置。 风电机组包括 2 级制动：通过变桨系统实行叶片顺桨的空气动力制动，以及齿轮箱 高速轴上的液压制动。 风电机组的偏航由4个带交流电动机的偏航减速箱的输出小齿轮与偏航轴承内齿啮 合实现。偏航减速箱安装在机架上，偏航轴承位于机架和塔筒顶面之间，内圈通过偏航 制动盘与机架连接。偏航制动器由 6 个液压制动钳和液压站构成，偏航制动器安装在机 架上，并作用于偏航制动盘。 双馈异步发电机变流器系统是 MW 级风电机组的主流变速发电机系统。双馈异 步发电机可靠性高、结构紧凑、体积小、重量轻，变流器功率小（只需要风电机组额定 功率的 1/4 左右） ，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。 这可使风电机组运转时的噪音明显减小并大大降低了结构上的 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，传送入电网的电压和 频率保持恒定。 发电机和齿轮箱的热量通过冷却器向外排出。机舱具有足够的站立高度，可以通过 塔筒和偏航轴承间的维修孔进入， 进行设备维护。 工具和备件可以使用机舱内部起重机， 从机舱后端底部的通孔吊上去,该处同时也作为人员逃生的紧急出口使用。 塔筒为锥体钢筒式塔筒，其固有频率避开了风轮在工作转速内的激振频率，不会产 生共振。塔筒底部有门供人出入，通过带防坠落保护装置的梯子可到达机舱。 钢筋混凝土基础根据地面条件可以作为桩基或者平地基。 地基和塔筒的连接则通过 塔筒底面法兰和浇铸后的基础段的法兰连接。 2 机组机械部件机组机械部件 2.1 叶片叶片 本系列机型目前为止可配叶片为 40m、42.2m、45.3m、48.8m 等，超长的叶片为其 大发电量提供了足够的支撑。 叶片的主体结构由壳体和两根大梁粘接成整体， 大梁与蒙皮壳体上加强层构成矩形 盒式结构。风轮叶片为玻璃纤维增强复合材料，基体材料为环氧玻璃纤维增强树脂，叶 片成型采用抽真空注胶工艺。叶根采用预埋螺栓套结构，螺纹套在叶片成型时置于叶片 中，与叶片成为一体。通过双头螺柱，连接叶片和变桨轴承外圈，通过变桨轴承的转动 来实现叶片的变桨。同时，为了有效地将雷击电流引入大地，避免叶片被雷击，在叶片 中部后缘和叶尖位置各设置一接闪器。 叶尖和中部有接闪器， 并且在其内部铺设导雷线， 及时把雷电电流传送给轮毂、机架、塔筒，并最终导入地下。 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co.Ltd. 9 2.2 变桨系统变桨系统 变桨系统的作用是使叶片绕变桨轴旋转 090以控制风力发电机的功率输出、调 速和停机。变桨动作范围主要在 0到 25。 变桨系统由驱动电机、 减速齿轮箱和变桨轴承、 传感器、 润滑系统和电控系统组成。 驱动电机为带电磁制动装置的直流电机；变桨减速齿轮箱为三级行星减速齿轮传动，安 装在轮毂上，其输出齿轮与安装在轮毂端面的变桨轴承内齿圈啮合，实现传动。变桨轴 承为带内齿的四点接触球轴承，其外圈连接轮毂，内圈连接叶片，与变桨减速齿轮箱的 输出配合实现变桨动作。 由集中润滑系统统一向变桨传动机械部件供油。 变桨轴承外圈分布了注脂和排脂孔，由集中润滑系统注脂，排脂出油孔有废脂收集 装置，可定期收集更换。变桨轴承内齿圈和变桨驱动啮合处有润滑小齿轮，可随齿轮转 动均匀排出油脂润滑齿轮。 变桨系统用传感器由电机自带的角度传感器和安装在轮毂上的两个限位开组成， 组 合动作实现准确角度动作和限位。 变桨系统所有部件随风轮转动而旋转，由于向心加速度的影响，系统所有部件受交 变应力的影响，故对轴承和齿轮箱，润滑系统的密封要求很高。 2.3 主传动链主传动链 主传动链采用双轴承支撑结构，该结构可靠性高、技术成熟、维护方便。前轴承作 为浮动端，主要承受径向载荷，后轴承为固定端，主要承受轴向载荷；齿轮箱通过锁紧 盘与主轴相连接，齿轮箱只承受转矩，消除了增速齿轮箱的主要故障源，更好地保证了 齿轮箱的 20 年寿命。风轮锁紧盘与主轴法兰连接,前轴承座两侧各有一个风轮锁紧销， 在安装和维护时风轮锁紧销与风轮锁紧盘连接，保证操作安全。 2.3.1 齿轮箱齿轮箱 齿轮箱采用 3 级传动 （一级行星、 二级平行轴） ， 2 级交换冷却系统 （油水空气） 或者 1 级交换冷却系统（油空气） 。齿轮箱采用强制冷却，使每个润滑点充分润滑， 该系统自带在线过滤系统，为了更好地过滤润滑油，延长滤芯和齿轮箱的使用寿命，也 可根据业主要求增加润滑油离线过滤系统。齿轮箱轴承、油温、油位以及油压都有相应 的传感器监控，可以在监控中心很好的掌握齿轮箱的运行情况，使齿轮箱运行在最佳状 态下，延长齿轮箱寿命。 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd. 10 图 3 齿轮箱维修接口和观测点示意图 2.3.2 高速轴制动器高速轴制动器 高速轴制动器作为制动系统的辅助制动，安装在齿轮箱壳体上。制动盘连接高速轴 法兰和联轴器。 在紧急制动和停机制动时，制动器在变桨制动后再工作。该制动器是风机的二次制 动机构。 机械制动的主要作用是使转子在变桨空气制动减速到空载后让转子完全停止转 动。因此，制动器设计成主动保护的结构，液压蓄能器可以保证安全。自调节系统应当 避免受到制动盘上的轴向力。转子制动是通过电控制电磁阀运动实现的，此时，由于进 油口处阀门关闭时制动压力的建立将滞后，从而防止了突然的冲击和摩擦片的过度磨 损。 图 4 高速轴制动器 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co.Ltd. 11 该制动器带磨损传感器，当摩擦片磨损了5mm后，传感器向主控系统发出信号，要 求更换摩擦片。 2.3.3 联轴器联轴器 高速联轴器通过涨紧套连接在齿轮箱和发电机轴上， 联轴器通过弹性元件来满足安 装连轴器和齿轮箱在运行时的移动，允许角向、轴向和径向调整。当发电机短路时力矩 限制器将避免发电机组更大的损坏。 图 5 联轴器结构示意图 2.3.4 发电机发电机 发电机的外形示意图如下： 图 6 发电机结构示意图 发电机通过弹性支撑和机架连接在一起。 发电机通过带制动盘的弹性联轴器和齿轮 箱输出轴连接起来。联轴器带有力矩限制器，可以把传输的力矩控制在 20.5 15% kN.m 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd. 12 的发电机额定力矩内，它可以在发电机发生短路情况下防止齿轮过载的损伤。 发电机为四极双馈异步发电机， 发电机的转子励磁由双馈变频器的转子侧变流器提 供，发电机转子发出的电能经过变频器逆变成电网同电压、同频率的电能经过并网开关 接入电网（定子发的电才是主要的？这点麻烦电气的改下，确实不晓得） 。输入电网功 率的 cos 可以在正负 0.9 之间自由选择，一般设为 cos =1。为支持电网，即不管输入 的有效功率是多少， 都可以把感性无功功率或者容性无功功率输入电网以提高或降低电 网电压。 发电机线圈和轴承有温度传感器监控温度。 发电机装有空水冷却系统。冷却循环功能通过温度传感器器和流量压力传感器监 控。只有当冷却介质温度升高到额定温度时，冷却器的风扇才打开。 2.3.5 变频器、控制系统变频器、控制系统 2.3.5.1 变频器（变频器（只描述了对频率的调整，未描述对功率的调节作用只描述了对频率的调整，未描述对功率的调节作用 zyh，电气改下），电气改下） 变频器通过控制双馈发电机转子磁场达到变速恒频发电功能。 变频器还可以检测电 网磁场和定子磁场同步情况，自动完成并网。 根据感应电机定转子绕组电流产生的旋转磁场相对静止的原理， 可以得出变速恒频 风力发电机转速与定转子绕组电流频率关系的数学表达式： 1 f =60 pn 2 f 1 f 为电网频率 p 为电机的磁极对数； n 为风力发电机的转子转速； 2 f 为转子电流频率。 当风力发电机转速发生变化时，通过转子侧变频调速装置调节转子电流频率 f2，保 证 f1恒定不变，实现风力发电机的变速恒频控制。 当风力发电机处于亚同步速运行时，即 n n1（同步转速） ，f2取负号，转子侧变频 器将吸收的机械能反馈回电网 Pr，为发电机转子提供频率为 f2的负向励磁电流，保证定 子绕组产生与电网同频同幅的电压矢量，同时将风力机捕获的机械能 Pmec转化为电能， 此时定子输出的电能为 Ps=PmecPr。 2.3.5.2 控制系统控制系统 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co.Ltd. 13 机舱控制柜包含齿轮箱监测与控制、发电机监测与控制、制动器监测与控制、偏航 监测与控制、风速风向/环境监测、润滑油/冷却水监测与控制、润滑油离线过滤装置监 测与控制、机舱温度监测与控制、安全链路、I/O 模块、维护控制、控制柜散热和加热 控制、雷电保护等。机舱控制系统框图如下图所示。 图 7 机舱控制系统框图 2.4 偏航系统偏航系统 偏航系统主要机械部件如下图所示： 图 8 偏航系统结构图 1 偏航轴承 2 偏航制动盘 3 偏航驱动器 4 偏航计数器 5 偏航驱动器集油盘 1 6 偏航驱动器集油盘 2 7 偏航制动器 偏航系统为连接塔筒和机舱的子系统，偏航系统由偏航驱动、偏航制动和偏航传感 系统配电 总线 I/O 齿轮箱及其润滑系统参数监测与控 复位按扭 变桨系统 配 电 220VAC/24VDC 雷电保护 塔基控制系统 齿轮箱 发电机及其冷却系统参数监测与控发电机 制动及其液压系统参数监测与控制 制动及液压系统 偏航系统参数监测与控制 偏航系统 机舱振动加速度监测 环境、风速风向监测 风速风向仪、 环境传感 控制柜参数监测与控制 控制柜 变流器参数监测与控制 变流器 维 护 维护操作控制盒 发电机、转子转速检测 转速传感器 转速安全链路 机舱安全链路 急停开关、振动、扭缆 塔基控制柜 塔基控制柜 系统配电 故 障 指 示 profiBUS 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd. 14 器、偏航控制组成。由集中润滑系统向偏航轴承供油，液压系统为偏航制动器提供制动 力。 偏航驱动由驱动电机、减速齿轮箱和偏航轴承组成。驱动电机为带钳盘式电磁制动 装置的三相异步交流电机；偏航减速齿轮箱为四级行星减速齿轮，连接机架，其输出齿 轮与安装在塔筒顶端的偏航轴承内齿圈啮合。偏航轴承为带内齿的四点接触球轴承，其 外圈连接机架，与偏航减速齿轮箱的输出配合实现偏航驱动。 偏航制动系统以钳盘式制动器为执行机构，液压单元驱动，其主要部件为偏航制动 器、偏航制动盘、液压单元。偏航制动器为六缸主动式制动器，液压泵一次工作后由蓄 能器保压，摩擦片磨损后会自动调整。 偏航用传感器主要由风速风向仪，偏航计数器组成。风速风向仪通过测量风速和风 向，向控制系统提供角度偏差和风速，由控制系统判断是否应该偏航动作。而偏航计数 器则记录风机的实际动作情况，并向控制系统反馈结果，若大于 580或小于-580， 则会出现过度扭缆，系统会根据该信号使机组停机并驱动偏航系统工作，反向偏航，实 现自动解缆。 2.5 液压制动系统液压制动系统 2.0MW 型风力发电机组的液压系统主要作用是： (1)主传动链的齿轮箱高速轴制动； (2) 偏航制动器刹车制动/偏航阻尼。整个系统由动力源和执行机构以及管路附件构成。 动力源指安装在机舱内上的液压单元， 而执行机构包含了一个主动保护型的高速轴制动 器和六个液压主动的偏航制动器。整个液压系统在机舱内的安装位置如下： 图 9 液压系统结构示意图 如图所示，液压制动系统包括 1 个液压站、1 个高速轴制动器、6 个偏航制动器、 1 个偏航制动盘和 1 个高速轴制动盘。液压站为偏航制动器和高速轴制动器提供动 力，高速轴制动器和制动盘配合，在叶片变桨制动后可完成风机的二次制动；偏航制动 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co.Ltd. 15 器和制动盘配合动作，可配合偏航驱动，由主控系统可控制风机准确对风。液压原理图 如下图所示，与其对应的液压站外形图和装配图见附件。 液压原理图如下： 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd. 16 图 10 液压原理图 2.6 冷却系统冷却系统 图 11 冷却系统原理图 齿轮箱、发电机各有一套独立的水冷系统，可以很好的把热量排除到空气中，机舱 内部安装有轴流风扇，根据机舱内部温度检测，自动实现与机舱外部的热交换，使机舱 更加可靠运行。 2.7 安全设施安全设施 2.7.1 机舱内安全设施机舱内安全设施 机舱内安全设施主要包括灭火器、安全背带、挂钩、保险绳和紧急逃生速降装置； 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co.Ltd. 17 每个风场备用多套安全背带、挂钩和保险绳，每台风机都备有灭火器和紧急逃生装置。 灭火器请参照安全须知使用，紧急逃生装置使用时将起重机锁定在机舱重物口，将挂钩 和起重机挂钩挂在一起，并按照紧急逃生使用说明的要求正确使用。紧急逃生装置位于 吊装口附近。 2.7.2 塔筒内安全设施塔筒内安全设施 包括防坠落设施和灭火器，请参照防坠落设施和灭火器使用说明，按规范操作，每 年定期检查安全设施是否失效； 中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司中 船 重 工 (重 庆 )海 装 风 电 设 备 有 限 公 司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd. 18 第三章第三章 机械部件维护项目机械部件维护项目 1 主传动链主传动链 1.1 主传动链须检查项目主传动链须检查项目 1.2 主传动链维护主传动链维护 在进行操作与维护前，逆时针旋转锁紧螺栓（如 右图 12 所示：件 4） ， 将锁紧销拧入风轮锁紧盘中， 当锁紧销与风轮锁紧盘上的孔未对准时，不要强行锁 紧，这会导致锁紧螺纹损坏，定期向注入油脂，牌号 为 Shell Stamina HDS。 右图12 风轮锁紧机构示意图 序号 项目 紧固螺栓 检查 更换 润滑 检测 1 主轴与轮毂连接 500小时/每年 2 前轴承座