up77变桨系统原理与维护

1、UP77/82 UP77/82 风电机组变桨控制及维护风电机组变桨控制及维护国电联合动力技术有限公国电联合动力技术有限公司司风电设备调试所风电设备调试所 国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.目录12345变桨系统控制原理 变桨系统故障及处理变桨系统简介变桨系统维护 LUST与SSB变桨系统的异同国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 定桨失速风机与变桨变速风机之比较定桨失速风机与变桨变速风机之比较国

2、电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 定桨失速型风电机组定桨失速型风电机组 发电量随着风速的提高而增长，在额定风速下达到满发，但风速若再增加，机组出力反而下降很快，叶片呈现失速特性。 优点：机械结构简单，易于制造； 控制原理简单，运行可靠性高。 缺点：额定风速高，风轮转换效率低； 电能质量差，对电网影响大； 叶片复杂，重量大，不适合制造大风机国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.国电联合动力技术有限公

3、司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 变桨变速型风电机组变桨变速型风电机组 风机的每个叶片可跟随风速变化独立同步的变化桨距角，控制机组在任何转速下始终工作在最佳状态，额定风速得以有效降低，提高了低风速下机组的发电能力；当风速继续提高时，功率曲线能够维持恒定，有效地提高了风轮的转换效率。优点：发电效率高，超出定桨机组10%以上； 电能质量提高，电网兼容性好； 高风速时停机并顺桨，降低载荷，保护机组安全； 叶片相对简单，重量轻，利于制造大型兆瓦级风机缺点：变桨机械、电气和控制系统复杂，运行维护难度大。国电联合动力技术有限

4、公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 变桨距双馈变速恒频风力发电机组成为当变桨距双馈变速恒频风力发电机组成为当前国内兆瓦级风力发电机组的主流。前国内兆瓦级风力发电机组的主流。国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.变桨系统的主要功能：变桨系统的主要功能：1.风机在低风速下启动成功;2.高

5、风速下控制风电机组的功率输出;3. 作为气动刹车安全系统,故障时顺桨刹车国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.变桨系统组成部分简介变桨系统组成部分简介国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.变桨控制系统简介 主控制柜 轴柜 蓄电池柜 驱动电机 减速齿轮箱 变桨轴承 限位开关 编码器国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPAN

6、Y LTD.轮毂部件载荷轮毂部件载荷: : 由于旋转，离心力和在重力方向上的不断改变使在轮毂内部的部件始终受到载荷，这些载荷在转子减速或加速时（例如当风速变化、加负荷或减负荷）与产生的惯性力的叠加 国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 变桨主控柜变桨主控柜变桨国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 变桨轴柜国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TE

7、CHNOLOTY COMPANY LTD. 蓄电池柜变桨蓄电池柜国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.蓄电池柜功能蓄电池柜功能: : 风机在紧急停机程序中要求蓄电池给变桨电机提供动力。 蓄电池在充电后必须能够保证最不利情况下的一次停机过程。 蓄电池直接与电机相连,没有同步动作, 要求有第二个限位开关（96），在主限位开关（91）失灵时仍可以切断驱动系统。 当电池由于故障导致较长时间未被使用时，风机主控制器将引发一个充电操作和电池状况检查以检查电池的功能是否正常。 国电联合动力技术有限公司国电联合动

8、力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 电机编码器电机编码器 GM 400绝对值编码器共10根线，引入变桨控制柜，需按线号及颜色接入变桨控制柜端子排上。 国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 桨叶编码器国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 编码器作用编码器作用: : 风机主控系统分析每个叶片的两个编码器的信号的平均值; 变桨驱动控制系

9、统通常只使用电机N端编码器的信号。只有在检测编码器失灵的情况下，风机的控制器将使得变桨控制器从叶片轴承的编码器取信号。国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 限位开关国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 变桨系统工作流程：变桨系统工作流程：l机组主控通过滑环传输的控

10、制指令；l将变桨命令分配至三个轴柜；l轴柜通过各自独立整流装置同步变换直流来驱动电机；l通过减速齿轮箱传递扭矩至变桨齿轮带动每个叶片旋转至精准的角度；l 将该叶片角度值反馈至机组主控系统。国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.变桨系统控制原理变桨系统控制原理国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOT

11、Y COMPANY LTD.风机不同运行状态下的变桨控制风机不同运行状态下的变桨控制1、静止、静止起动状态起动状态2、起动、起动加速状态加速状态3、 加速加速风机并网状态风机并网状态3.1、低于额定功率下发电运行、低于额定功率下发电运行3.2 达到额定功率后维持满发状态运行达到额定功率后维持满发状态运行4、运行、运行停机状态停机状态国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.1、静止静止起动状态下的变桨调节起动状态下的变桨调节 桨距角调节至50迎风； 开桨速度不能超过2 /s; 顺桨速度不能超过5 /s

12、; 变桨加速度不能超过20 /s； 目标：叶轮转速升至3 r/s(低速轴） 国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.2 2、起动、起动加速状态下的变桨调节加速状态下的变桨调节 桨距角在（50 ，0）范围内调节迎风； 开桨速度不能超过2 /s; 顺桨速度不能超过5 /s; 变桨加速度不能超过20 /s； 目标：叶轮转速升至10 r/s(低速轴） 国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.3 3、加速、加速并网

13、发电状态下的变桨调节并网发电状态下的变桨调节3.1 3.1 低于额定功率下的变桨调节低于额定功率下的变桨调节 桨距角在维持0迎风； 开桨速度不能超过2 /s; 顺桨速度不能超过5 /s; 变桨加速度不能超过20 /s； 变频系统通过转矩控制达到最大风能利用系数， 目标：叶轮转速升至17.5 r/s(低速轴） 国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.3.2 3.2 达到额定功率后维持满发状态运行达到额定功率后维持满发状态运行 桨距角在（90 ，0）范围内调节； 开桨速度不能超过5 /s; 顺桨速度不能

14、超过5 /s; 变桨加速度不能超过20 /s； 通过变桨控制使机组保持额定输出功率不变， 目标：叶轮转速保持17.5 r/s(低速轴）国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.4、运行运行停机状态停机状态 4.1 4.1 正常停机正常停机 叶片正常顺桨至89； 变桨主控柜的顺桨命令通过轴柜执行； 顺桨速度控制为5 /s; 叶轮空转，机械刹车不动作； 国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.4.2 快速停机快

15、速停机 叶片快速顺桨至89； 变桨主控柜的顺桨命令通过轴柜执行； 顺桨速度控制为7 /s; 叶轮空转，机械刹车不动作；国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.4.2 紧急停机紧急停机 叶片紧急顺桨至91或96 限位开关 ； 紧急顺桨命令通过蓄电池柜执行； 顺桨速度不受控制; 叶轮转速低于5 r/s后，液压机械刹车抱闸，将叶轮转速降至为零；国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 独立变桨：独立变桨： 三个

16、叶片通过各自的轴柜和蓄电池柜实现开桨和顺桨的同步调节；如果某一个驱动器发生故障，另两个驱动器依然可以安全地使风机顺桨并安全停机。国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.变桨系统故障及处理变桨系统故障及处理国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.变桨系统故障类别变桨系统故障类别： 变桨系统通讯故障 变桨系统蓄电池故障 变桨桨距位置故障 变桨整流器故障 变桨驱动电机故障 变桨系统通风、加热故障 变桨系统供电故

17、障 变桨系统状态故障国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 紧急停机故障：紧急停机故障： 变桨系统通讯故障 变桨整流器故障 变桨桨距位置故障 变桨系统供电故障 变桨系统状态故障 该类故障立即触发控制系统安全链断开，机组紧急停机。 国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.正常停机故障：正常停机故障： 变桨系统蓄电池故障 变桨驱动电机故障 变桨系统通风、加热故障 该类故障导致正常停机，可远方复位后重新恢复

18、正常运行。国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.LUST与SSB变桨系统的异同国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 两家变桨系统均为电动变桨，主要实现功能完全一致，电路设计原理大同小异。国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.差别1：整流设备 SSB变桨系统是晶体管整流，DGNR； LUST变桨系统是晶闸

19、管整流，Pitchmaster国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 机组主控安全链：机组主控安全链： SSB完全由机组主控控制，安全链闭合后正常运行； LUST系统先自检无故障后，向主控系统发安全链闭合信号，同时接收到主控的安全链闭合信号后才能正常运行。 国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOT

20、Y COMPANY LTD.国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.变桨系统维护变桨系统维护国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.变桨轴承的基本维护：变桨轴承的基本维护： 1.检查变桨轴承表面清洁度。 2.检查变桨轴承表面防腐涂层。 3.检查变桨轴承齿面情况。 4.变桨轴承螺栓的紧固。 5.变桨轴承润滑。国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHN

21、OLOTY COMPANY LTD.变桨驱动电机的基本维护变桨驱动电机的基本维护1.检查变桨驱动装置表面清洁度。2.检查变桨驱动装置表面防腐层。 3.检查变桨电机是否过热、有异常噪声等。 4.检查变桨齿轮箱润滑油。 5.检查变桨驱动装置螺栓紧固。 国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD.限位开关的基本维护 1. 检查开关灵敏度，是否有松动。 2.检查限位开关接线是正常，手动刹车测试。 3.检查螺栓紧固。国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 变桨主控柜和电池柜的基本维护变桨主控柜和电池柜的基本维护1.变桨控制柜/轮毂之间缓冲器是否有磨损。 2.变桨控制柜内接线是否有松动。 3.柜子支架及柜子的螺栓紧固。4.用蓄电池驱动变桨机构，用比例装置检测电池国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司GUODIAN UNITED POWER TECHNOLOTY COMPANY LTD. 维护和检修工作，必须由国电联合动力技术有限公司调试所人员或接受过国电联合动力技术有限公司培训并得到认可的人员完成。 在进行维护和检修工作时，必须携带变桨系统检修卡。并按照该卡上的要求完成每项内容的检修与记录