风机-2mw培训机组讲义

国电思达科技UP2000机组电气控制系统思达技术支持部2014-05-28国电联合动力2MW机组2MW双馈风力发电机组UP2000-103-DF-

CC/NC机组总体参数机组电气系统及设备控制器安全链设备超速设备电能质量模块调试文件讲解机组控制系统结构UP2000-105-DF-

CC/NCUP2000-96-DF-

CC/NC抗台风机组（87/96）站偏航系统齿轮箱发电机变桨系统变频器系统UP2000-115-DF-

CC/NC2MW机组图双馈机组技术介绍双馈机组运行原理发电原理介绍亚同步运行超同步运行控制策略介绍2MW双馈风力发电机组双馈机组运行原理发电原理介绍变速恒频双馈发电机运行时电机转速与定、转子绕组电压频率关系的数学表达式：f1=（p/120）×

nr

±f2。 （n=60f/p1,p1为电机极对数）式中：f1为定子电压频率；p为电机的极数；nr为双馈发电机的转速；

f2为转子励磁电压频率。由上式可知，当转速nr发生变化时，若调节f2变化，可使f1保持恒定不变，实现双馈发电机的变速恒频控制。亚同步运行亚同步发电运行nr

＜n1时，（即0＜S＜1）f2取正号，如果忽略各种损耗，则发电机的能量关系为：P电磁=P机械+P转差P上网=P电磁（定子馈电，转子由变频器提供励磁）超同步运行超同步发电运行nr

＞n1时，（即S＞1）f2取负号，如果忽略各种损耗，则发电机的能量关系为：P机械=P转差+P电磁P上网=P转差+P电磁（定子馈电+转子馈电）注：n1为发电机的同步转速。控制策略介绍区域1低于切入风速区域。一旦满足切入条件，控制启动风机。区域2：切入风速到额定风速区域。控制目标是最大风能捕获，通常将桨距角保持在某个优化值不变，通过发电机转矩控制叶轮转速，实现最佳叶尖速比。区域3：超过额定风速区域。通过变桨控制保持输出功率和叶轮转速恒定。p2P

1

Sv3CUP2000-96-DF-CC/NC总体参数2MW机组控制系统结构Ba

annIFM/新航志/PCHABB/龙源/日立WoodwardPilz！注意：二次电装组态

：SolutionCenter它能做什么？组态和配置

√可视化管理

√参数设置

√和维修

√工具和附件产品

√Ba ann

SolutionCenter2MW机组控制系统界面Ba ann

控制系统1控制器1.1PLC控制器MPC2401.2光纤通讯主站模块FM2111.3数字量输入输出模块DIO2321.4模拟量输入模块PTAI2161.5电源模块NT2551.6DP模块DPM2001.7背板BS2071.8空模块1.9光纤从站模块FS211/N1.10DP模块DPM2001.11数字量输入输出模块DIO2801.12数字量输入输出模块DIO2481.13SSI接口模块ISI2221.14模拟量输入模块AIO2881.15温度输入模块PTAI2161.16背板BS2101.17空模块光纤--PLC总线节省光电转换结构紧凑系统开放Ba ann

PLC

Configurator•使用概述Configrator搜索硬件(1)IP匹配(2)12Ba ann

PLC

DIO数字量输入输出模块DIO232DIO280DIO248DIO280Ba ann

PLC

DIOBa ann

PLC

DIOBa ann

PLC

AIOAIO288模拟量输入模块

AIO288PTAI216Ba ann

PLC

AIO编 通讯类型供电电源校零Ba ann

PLC

ISI222DPM200：Profibus通讯模块状态灯通道Ba ann

PLC

DPM200Ba ann

PLC

DPM200Ba ann

PLC

DPM200Ba ann

PLC

DPM200The

module

atof

a

line

has

to

be

equipped

with

a

busconnector

jack

having

a (220

Ω)

between

theconnections3

and

8.

Special

high

speed

DSub-connectors

must

be

used

at

baudrates

over

1.5

Mbit/s.Ba annPLC

2MW程序下装编译好的程序拷贝到cfc0卡更新系统时间修改PLC的IP修改PLC名称（机组

）新建WTC文件夹重启文档：《PLC程序下装指导书》Ba annPLC

故障定位—1Ba annPLC

故障定位—2工具：GetBa

annFiles.bat位置：C：\Projects\Controllers\GUP3p0\ToolsBa annPLC

故障定位—3故障信息查看位置：C：\Projects\Controllers\GUP3p0\ToolsBa annPLC

故障定位—3机组故障时的状态信息查看C：\Projects\Controllers\GUP3p0\ToolsBa annPLC

故障定位—32MW安全链系统

PILZ安全系统输入功能单元系统逻辑输出单元安全系统输出安全链是风机的最后一道保护，为一组串联的常闭接线电路，安全链动作会触发紧急停机安全系统组态安全链系统结构复位、反馈2MW安全系统

PILZ安全输入机舱急停按钮；塔底急停按钮；超速1；超速2；左偏航扭缆；右偏航扭缆；变流器急停；电网急停（功率过载、过压等）；主控急停（ 、硬件异常）；变桨急停安全输出触发变桨；触发偏航；触发主控。说明正常信号电平类型；逻辑“与”2MW安全系统

PILZ安全系统程序 条件安全程序（配置文件）PNOZmulti

Configurator（认证）数据线（USB口）安全系统程序过程文档：《安全链程序下装指导书》2MW安全系统

PILZ调试点1当控制系统和安全系统同时断电时，安全系统可以判断非控制器单 电，两系统再上电后安全系统能正常复位。背景：机组整体断电以后，安全链故障报出需要就地复位2MW安全系统

PILZ调试点2当变桨发生急停时，复位按钮能同时复位变桨系统和安全系统（逻辑时序问题）。2MW安全系统

PILZ2MW超速保护系统

IFM超速保护系统作用：一、 叶轮转速，二、超速保护；超速保护系统组成：超速保护模块、脉冲来自：齿轮箱与主轴连接的锁传输线、传感器；，如下图：优点：经济、简单、有效。使用方法：参见文档。组成：叶轮传感器、信号传输线、超速模块计算注意操作：转速值使用频率（DIM=1）目的：提高设定精度对比：HZ精度0.1；Rpm精度10.1(HZ)转换得到0.2（Rpm）0.1(HZ)*60/30=0.2(Rpm)文档：《2MW陆上型双馈式风力发电机组超速保护设备说明》2MW超速保护系统

IFM作用：通过 电压、电流，计算有功、无功、发电量、频率及各种保护功能源：24V电电压测量：无变换器-690V电流测量：量程-1A通讯模式：RS485优 点：与1.5MW机组比，无电压互感器，精度高。与3MW相比，2MW因地制宜采用485通讯，节省了一个CAN口。通信端子接线：7、8端子2MW电能质量模块

Woodward配置

：ToolKit配置工具：Wordward数据线配置文件：“2MW.wset”文档：《2MW电能质量模块配置指导书》2MW电能质量模块

Woodward2MW主控状态机简图2MW变频器状态机简图2MW变桨状态机简图2MW偏航状态机简图2MW机组电气系统及设备机组电气系统及设备变频器偏航系统齿轮箱发电机变桨系统主轴站滑环用于连接机舱和轮毂的电缆，包括profibus通讯线，400V和230V供电线,24V信号线。电气系统及设备_滑环电气系统及设备_滑环400V和230V接线24V信号线•电压等级简化回路配电保护电气系统拓扑结构电气系统及设备_变桨系统序号名称描述描述1交流主电源AC400V

60AL12L23L34N5PE6AC230V-UPSAC230V

10A230V

UPS

L17230V

UPS

N8PE9控制信号DC24VEFC紧急顺桨命令10DC24V所有桨叶位于91度的输入信号11DC0V信号地12DC24V所有桨叶位于91度的反馈信号13DC24V旁路信号14DC24V安全链输入信号15DC24V安全链反馈信号16DC24V备用17DC24V备用18DC24V备用19Profibus总线A20B2122Profibus总线A23B华电天仁苏州能健电气系统及设备_变桨系统机舱和变桨24V接口3种连接到变桨系统后的顺序：

A——B——C校零teach电气系统及设备_变桨系统Profibus

DP通讯：BOFFON220ΩA220Ω电气系统及设备_变桨系统主轴接地碳刷叶轮侧轴承温度（PT100）齿轮箱侧轴承温度（PT100）温度限值：70摄氏度电气系统及设备_主轴齿轮箱作用：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。齿轮箱结构：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。电气系统及设备_齿轮箱厂家南高齿重齿

包齿主要技术参数额定输入功率：2205kW额定输入转速：17.4rpm额定输出转速：1755rpm传动比：117.66、103.02电气系统及设备_齿轮箱放油球阀加热器电动泵系统齿轮箱机械泵过滤装置冷却系统压力开关（压力传感器）压力表铂热电阻-油液位计铂热电阻-油箱铂热电阻-输出轴铂热电阻-输入轴电气系统及设备_齿轮箱桨角<85°油温<0℃或>40℃（或，停机且油温<60℃油温>35℃或齿箱轴温>70℃油温<30℃且齿箱轴温<65℃（或，停机且油温<60℃电气系统及设备_齿轮箱油泵关闭启动低速油泵启动高速油泵齿轮箱高低速低速（角接）高速（双星接）电气系统及设备_齿轮箱参照量：油温关键温度：50度

60度电气系统及设备_齿轮箱油温>60℃或齿箱轴温>70℃油温<50℃且齿箱轴温<65℃（或，停机且油温<60℃）关闭低速油泵启动低速油泵油位电气系统及设备_齿轮箱基本原理风力发电机组采馈恒频异步发电机，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1080～2050rmp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。厂家：南汽、湘电、宜兴电气系统及设备_发电机绕组PT100；轴承PT100；冷却风扇控制（35℃、50℃，55℃、70℃）；、停机（140℃）；、停机（95℃）。电枢温度轴承温度主要参数：额定转速：1780rpm；定子电压：690V；定子电流：1587A；功率因素：0.95；额定功率：2189KVA；转子电压：345V；转子电流：808A；接法：Y/Y；电气系统及设备_发电机电气系统及设备_风速仪、风向标1）风速仪：0-50m/s4-20mA2）风向标：-180-180度4-20mA电气系统及设备_偏航系统变化稳定的风向，二偏航系统：偏航系统主要有两个功能，一是使机舱轴线是自动进行解缆操作。结构原理介绍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构组成的。偏航轴承为双排四点接触球转盘轴承系统，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。风速仪、风向标偏航条件：S点-8°/-10°

0°8°/10°15°/18°1、无偏航级故障

-15°/-18°2、风速条件满足3、对风条件满足（9m/s--30秒平均风速）低风速10°/18°且210S/20S高风速8°/15°且250S/25SN点电气系统及设备_偏航系统DS6-L电气结构电气系统及设备_偏航系统Ready:偏航启动准备