风电系统内部考试论文

北京天源科创风电技术有限责任公司兆瓦风机安全链学习部门：技术服务中心姓名：张某某 入职时间：2005年7月目录一、安全控制系统3二、继电器4（一）继电器主要产品技术参数4（二）继电器测试5三、安全继电器5四、金风兆瓦风机安全保护系统6(一)振动开关6(二)凸轮计数器7(三)过速保护8（四）安全继电器9（五）变桨安全链9五、总结10参考文献11内容提要 安全链对于风机是很重要的保护单元。学习安全链首先要掌握安全继电器和串在安全链上各个元器件的工作原理和故障表现，处理此类故障才能有的放矢、得心应手。兆瓦级风电机组安全链的设计采用失效安全控制模式，这种控制模式的运行独立于运行控制系统的硬件线路保护系统，采用反逻辑设计，将可能对风力机组造成致命伤害的故障节点串联成一个回路：紧急停机按钮（控制柜）、主空开、叶轮过速开关、变频器系统失效/短路保护触点、紧急停机按钮（机舱）、凸轮计数器、振动开关。风电机组在运行过程中一旦发生安全链断开，就会有一个自锁安全继电器断开，该自锁安全继电器可以通过人工复位，但是不能远程复位。关键词： 安全链 保护 回路兆瓦风机安全链学习一、安全控制系统 安全系统是独立与风机正常控制系统外的状态监控系统。安装在风机上独立于正常控制系统外的传感器和执行机构。传感器和执行机构通过安全模块连成一个独立的系统，当这些传感器动作时，触发安全控制系统，安全系统一旦被触发风机立即会停机，并且切断偏航系统接触器，风机停止偏航或起机，此时风机脱离正常控制系统，从而最大程度上保障风机安全。安全控制系统结构图如图1。图1 安全控制系统结构图从功能上分为：1）扭揽保护功能。当机舱位置相对零度偏航位置大于900度时，急停风机。2）过数保护功能。当风机转数大于额定转数的1.2倍时，急停风机。3) 振动保护功能。当风机振动开关动作，急停风机。4）变桨故障保护功能。当风机变桨系统安全链系统动作，急停风机。5）急停功能。当风机机舱或塔底急停开关动作时，急停风机。6）PLC看门狗。当风机发生通讯故障或PLC系统失效时，安全系统动作，急停风机。二、继电器继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器可分为：电磁继电器、热敏干簧继电器和固态继电器。我们使用的安全继电器属于电磁继电器。电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。（一）继电器主要产品技术参数1、额定工作电压是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。2、直流电阻是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。3、吸合电流是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。4、释放电流是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。 5、触点切换电压和电流是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。（二）继电器测试1、测触点电阻用万能表的电阻档，测量常闭触点与动点电阻，其阻值应为0；而常开触点与动点的阻值就为无穷大。由此可以区别出那个是常闭触点，那个是常开触点。2、测线圈电阻可用万能表R10档测量继电器线圈的阻值，从而判断该线圈是否存在着开路现象。3、测量吸合电压和吸合电流找来可调稳压电源和电流表，给继电器输入一组电压，且在供电回路中串入电流表进行监测。慢慢调高电源电压，听到继电器吸合声时，记下该吸合电压和吸合电流。为求准确，可以试多几次而求平均值。4、测量释放电压和释放电流也是像上述那样连接测试，当继电器发生吸合后，再逐渐降低供电电压，当听到继电器再次发生释放声音时，记下此时的电压和电流，亦可尝试多几次而取得平均的释放电压和释放电流。一般情况下，继电器的释放电压约在吸合电压的1050，如果释放电压太小（小于1/10的吸合电压），则不能正常使用了，这样会对电路的稳定性造成威胁，工作不可靠。三、安全继电器安全继电器是由数个继电器与电路组合而成，为的是要能互补彼此的异常缺陷，达到正确且低误动作的继电器完整功能，使其失误和失效值愈低，安全因素则愈高。 “安全继电器”并不是“没有故障的继电器”，而是发生故障时做出有规律的动作，它具有强制导向接点机构，万一发生接点熔结时也能确保安全。这一点同一般继电器完全不同。应用范围：它用在带有确认机器安全的输入，确认安全后，给接触器等的输入进行控制的安全电路的设计上。安全继电器对安全电路的要求：1、 在紧急停止解除时，机器不能出现突然再启动2、 万一机器安全电路发生故障时，可以停止机器动力电源3、 安全电路发生故障时，机器不能再启动金风兆瓦风机安全继电器（菲尼克斯）参数图2安全继电器型号：PSR-SCP-24UC/ESAM4/81/12INPUT:24VAC/DC -15/+10%OUTPUT:250V AC :6A 250V AC15:4A 24V DC13:4A四、金风兆瓦风机安全保护系统金风兆瓦风机安全保护系统分三层结构：计算机系统（控制器），独立于控制器的紧急停机链和个体硬件保护单元。微机保护涉及到风力机组整机及零部件的各个方面，紧急停机链保护用于整机严重故障及人为需要时，个体硬件保护则主要用于发电机和各电气负载的保护。安全链是独立于计算机系统的硬件保护单元。采用反逻辑设计，将可能对风力机组造成致命伤害的故障节点串联成一个回路：紧急停机按钮（控制柜）、主空开、叶轮过速开关、紧急停机按钮（机舱）、凸轮计数器（扭缆保护）、振动开关，一旦其中一个动作，使控制回路中的接触器、继电器、电磁阀中间继电器（线圈）等失电，将引起紧急刹车过程，风力机组处于闭锁状态。风电机组在运行过程中一旦发生安全链断开，就会有一个自锁安全继电器断开，该自锁安全继电器只能通过手动复位，但是不能远程复位。 (一)振动开关振动开关（图5-左）安装在机舱底板上。当机舱出现振动时，该装置会向机舱加速度传感器（图3）发出信号，由其转化成数值量向控制模块传送再由控制模块判断是否振动过大，当振动过大时由其向振动开关发出一个信号使安全链断开。如果没有安全链的这层保护，机舱可能就会由于振动过大而导致机舱元器件的损坏。图3机舱加速度传感器图4机舱加速度测量回路 (二)凸轮计数器凸轮计数器（图5-右）(正常状态下所有接线均有24VDC)安装在偏航齿圈上，电缆向同一方向累计扭转超过设定角度时凸轮计数器动作，使风机安全链断开。图5振动开关和凸轮计数器器 (三)过速保护运行过程中过速保护通过OVERSPEED和GSPEED计算得出的速度，即风机发电机的最大转数大于初始化文件中临界限制转数时，控制模块将输出一信号（叶轮过速开关中间继电器动作），使安全链断。如果没有这层安全链保护，风机就很有可能出现飞车现象，造成发电机轴承损坏。图6叶轮速速检测模块图7：叶轮转数检测回路（四）安全继电器观察三个指示灯，由上到下依次是安全继电器24VDC工作电源指示灯（power）、上触点指示灯(K1)、下触点指示灯(K2)，K1控制左排触点，K2控制右排触点；测量A1、A2是否有24VDC电源；S10、S11、S12对地是否有24VDC。确定安全继电器的好坏（短接S10、S11、S12，观察K1、K2指示灯是否亮）。（五）变桨安全链在变桨系统中串联在安全链中的继电器有两个K4和K7。继电器K4是安全链控制继电器，由总线端子控制器BC3150检测变桨系统自身安全链信号是否正常只有变桨系统安全链正常时，继电器K4线圈导通。当变桨系统出现故障时，变桨柜内部安全链断开；继电器K7是用于检测由机舱进入轮毂的安全链是否正常，继电器K7线圈得电，安全链正常，否则，安全链断开。变桨故障时，例如，在冲限位故障中，当浆距角过大或桨叶位置检测不一致时，风机会采取冲限位作为保护，同时继电器K4线圈失电，变桨内部安全链断开，使风机无法起动。重而起到保护风机作用。五、总结安全系统的正常是保障风机正常运行的关键，也是风机在出现严重故障时对风机设备的有力保护。由于安全链中除了紧急停机按钮其他的都是串联在一起的，因此我们在处理安全链故障时，要检查安全链整个回路。基本原则是从塔下主控柜开始查起，到机舱，再到变桨柜。从安全继电器工作电源起用万用表依次检测安全链回路各点是否有24VDC，如果前一点有24VDC而后一点没有24VDC，问题可能就是出在这两点之间，检查两点之间接线和所串联的元件。首先应检查安全继电器，也就是安全链的24VDC输入电源是否正常，其次检查安全继电器S11端子