SL3000风电机组介绍(修订版).ppt

1、,SL3000系列风力发电机组,第一章海上风电,一、海上风电场的特点：1、风速更高，风能资源更加丰富；2、运输和吊装条件优越；3、风电机组单机容量更大，年利用小时更高；4、不占用宝贵的土地资源，基本不受地形地貌影响；5、视觉及噪音的影响小。,二、海上风电场的发展：,欧美国家的海上风场,1991年丹麦建成第一个海上风电场2008年9月上海东海大桥10万千瓦风电场项目-全球除欧洲之外的首个海上风电场-中国首个海上风电示范项目-华锐风电3MW海上风电机组国家能源海上风电技术装备研发中心,中国海上风电场-东海大桥,截至到2009年，全球海上风电场累计装机容量达到211万千瓦；目前，世界上已经有10个国

2、家具有海上装机，包括丹麦、英国、瑞典、德国、爱尔兰、荷兰、中国、日本和比利时等；,三、海上风电技术,海上风资源评估风电机组设计风电场建设(基础结构、机组排列、安装及运输、运行监控等)并网(海上高压系统、海底电缆、岸上接入设施等),四、海上风电的经济性,虽然海上风电的投资成本比陆地风电场高6080，但是海上风力大，风力通常比陆地大70，同类的海上风电机组可多发电50以上，因此海上风电的发电成本仅比陆上高620。海上风电较高的投资成本可以通过得到更多发电量来回报。海上风电场的经济可行性主要取决于场址的两大参数水深和离岸距离。可优先考虑在离岸不超过50km、水深小于30m的海域建设海上风电场，同时，

3、尽可能选用大容量的风电机组，通过实施海上风机机组的标准化设计和规模化生产，有效地降低海上风电发电成本。,第二章SL3000风力发电机组的结构特点,一、概述,SL3000系列风力发电机组采用三叶片、水平轴的结构形式以及先进的变桨变速恒频技术，分为常温型和低温型，适合安装在陆地、海上及潮间带，可以满足不同的风资源条件要求。,SL3000风电机组工作原理,叶轮，齿轮箱,发电机，变频器,二、技术特点,紧凑型主传动链高性能的发电系统独立控制的变桨系统优化设计齿轮箱低电压穿越能力在线状态监测系统特殊的防腐措施海上及潮间带机组配备自维修吊车海上及潮间带机组采用冗余设计，提高运行可靠性,三、SL3000风电机

4、组组成,SL3000系列风电机组由叶片、轮毂、主机架、主轴承、齿轮箱、联轴器制动器、发电机、变桨系统、偏航系统、控制与安全系统等部分组成。,四、SL3000风力发电机组机舱内部结构图,五、SL3000系列风力发电机组基本参数,第三章SL3000系列风力发电机组介绍,叶轮与变桨系统齿轮箱联轴器制动器发电机偏航系统油冷系统水冷系统,1、叶片长度：44m最大弦长：3.7m适合风况：海上IEC材料：以玻璃纤维为增强材料，树脂为基体。根部连接：螺栓64M36，螺栓中心圆直径2.3m，材质为10.9级铬钼钢,且需经淬火、回火工作温度：3050设计寿命：20年,一、叶轮与变桨系统,2、轮毂,功能：固定叶片，

5、连接齿轮箱。叶片受力后，带动轮毂顺时针旋转，将风能转化为机械能。,3、叶轮组装,4、变桨系统：工作原理：当风速发生变化时，通过变桨电机带动变桨轴承转动从而改变叶片对风向的迎角，使叶片保持最佳的迎风状态，由此控制叶片的升力，以达到控制作用在叶片上的扭矩和功率的目的。包括：变桨功能：从额定功率起，通过控制系统将叶片以精细的变桨角度向顺桨方向转动，实现风力发电机的功率控制。制动功能：理论上三个叶片中的一个转动到顺桨位置，就可以实现气动刹车，可以安全地使风力发电机停机。变桨系统采用了独立同步的三套控制系统。具有很高的可靠性。,组成：轮毂（铸钢件）变桨轴承变桨控制柜变桨驱动装置限位开关、撞块雷电保护装置

6、,雷电保护装置,变桨控制柜,限位开关装置,轮毂,撞块装置,变桨驱动装置,变桨轴承,1、装配位置,二、齿轮箱,齿轮箱,叶轮,发电机,低转速,需要高转速,将低转速的动能转化为高转速的动能,2、齿轮箱的作用,3、SL3000风电机组齿轮箱结构,4、齿轮箱特点：主轴内置于齿轮箱内部，不需要现场主轴对中。主轴轴承采用稀油润滑，效果更好。采用两级行星，一级平行轴机构传动，提高了速比，降低了齿轮箱的体积。齿轮箱输入轴是中空轴，便于通过电缆。采用先进的润滑与冷却系统，使每个润滑点都可以得到充分的润滑，确保齿轮箱的使用寿命。,5、齿轮箱技术参数,6、齿轮箱的工作过程,风作用到叶片上，驱使风轮旋转。旋转的风轮带动

7、齿轮箱主轴转动将动能输入齿轮副。经过三级变速，齿轮副将输入的大扭矩、低转速动能转化成低扭矩、高转速的动能，通过联轴器传递给发电机。发电机将输入的动能最终转化为电能并输送到电网。,7、齿轮箱的安装,齿轮箱输入轴承受齿轮箱的自重。作用在齿轮箱箱体上的剩余力矩由力矩臂承受，力矩臂由主机架上的反作用力矩臂（或相似结构）支承。,8、齿轮箱的润滑与冷却,对齿轮和轴承的保护作用：减小摩擦和磨损，具有更高的承载能力，防止胶合。吸收冲击和振动。防止疲劳点蚀。冷却、防锈、抗腐蚀。,（1）温度传感器,9、齿轮箱的附件,为了能够实时监控齿轮箱高速端轴承的温度和润滑油油温，系统安装了四个PT100温度传感器。这四个温度

8、传感器实时检测油温和齿轮箱轴承温度的变化。如果温度过高，超过系统设定的标准值时，系统会报警或自动采取安全措施保护风机。,（2）空气过滤器,在齿轮箱的上部，安装了一个空气过滤器。它可以有效阻止空气中的杂质进入齿轮箱。使齿轮箱内部的压力保持在恒定值。,（3）雷电保护装置,齿轮箱上的雷电保护装置主要起传导电流的作用。齿轮箱上有三组雷电保护装置，每组相隔120度。前面通过碳块与叶轮相连，后端用螺栓固定到齿轮箱上。这样，叶片所捕获的雷击电流就可以传导到机舱内部，然后导入大地。,三、联轴器与制动器,装配位置,联轴器,作用：联轴器是用于连接齿轮箱与电机并传递扭矩的部件。功能：作为一个柔性轴，它补偿齿轮箱输出

9、轴和发电机转子的平行性偏差和角度误差。它具有不小于100M的阻抗，并且能承受不小于2kV的电压。这将防止寄生电流通过联轴器从发电机转子流向齿轮轴，避免寄生电流可能带给齿轮箱的极大危害。,联轴器的作用与功能,联轴器的主体材料为优质合金钢。每个连杆内均设有有球形轴承和橡胶衬套，具有良好的轴向和角向偏差补偿能力，能同时达到给定的最大补偿值，且能有效的减少振动和噪音。轴向补偿与角向补偿分别由不同关节轴承完成，相互之间没有干涉，所以轴向、角向与径向的偏差补偿能力能同时达到最大值。传动轴的绝缘取决于连杆中的橡胶。每个连杆中有两个带橡胶的关节轴承，可对电流绝缘两次。,联轴器的特点,联轴器,技术参数,联轴器,

10、制动器,制动钳,制动盘,联轴器,制动器的安装位置,制动器安装在齿轮箱的高速端，制动盘安装在齿轮箱的输出轴上。,制动器的作用与原理,SL3000系列风力发电机所用的制动器是一个液压动作的盘式制动器，用于锁住转子。例如，在风力发电装置紧急切断时，制动器制动，使系统停机。它具有自动闸瓦调整功能，也就是说当闸瓦磨损时不需要手动调整制动器。,制动器,制动过程：液压油推动主动钳内的活塞把摩擦片1推向制动盘一侧。当摩擦片1接触到制动盘一侧表面后，持续的液压油压力提供了反向力使上述的整体组件在滑动轴上向反方向移动，从而带动被动钳内的摩擦片2压紧在制动盘的另一侧。这样摩擦片各自压紧在制动盘的两侧，从而提供了制动

11、力。,制动器主要由如下部分组成:a.制动器液压站b.制动钳c.制动盘d.连接管路,刹车系统位于齿轮箱高速端与低速端的比较,四、SL3000风电机组液压系统,液压系统包括：齿轮箱高速轴刹车液压系统偏航刹车液压系统叶轮锁液压系统,1、液压系统的作用,齿轮箱高速轴刹车用来在紧急情况下使叶轮完全停止。偏航刹车的作用是固定机舱在其偏航位置。叶轮锁用于风机在停机检修过程中将叶轮与主机架进行机械固定，从而实现叶轮的锁死。,2、齿轮箱高速轴刹车液压系统功能介绍,齿轮箱高速轴刹车用来在紧急情况下使叶轮完全停止。风机正常运行时，该制动器处于打开状态。刹车时，液压单元中的电磁阀打开，而后靠油压作用实现机械制动器制动

12、。为了防止制动力矩的突然施加，在油路中设置节流阀以保证当电磁阀开启时系统能够慢速升压。制动器在以最大制动力矩经历最长制动时间将齿轮箱输出轴从最高转速刹车至零期间内，制动器闸瓦和制动盘能够耐受所产生的高温。液压单元配备有一个蓄能器以确保压力持续供给至少6个小时。,齿轮箱高速轴制动器,制动钳,制动盘,联轴器,制动过程液压油同时推动两侧主动钳内的活塞把摩擦片推向制动盘，在制动盘的两侧产生了制动力。,齿轮箱高速轴刹车系统技术参数,3、偏航刹车液压系统功能介绍,偏航制动器主要目的是将机舱保持在其位置上，偏航轴承外圈连接机舱，内圈连接塔筒。制动环夹紧在偏航轴承与塔筒上部法兰之间。液压制动卡钳与机舱螺栓联接

13、。当施加压力时，液压制动器动作；不施加压力时，制动垫打开。当风机偏航时，偏航制动器靠最大制动力的某一百分比值打开，以避免在绕机舱竖直轴线上产生扭转振动。液压单元保证供给偏航制动器压力约6个小时。,偏航刹车系统技术参数,制动卡钳技术参数,偏航制动盘技术参数,制动条件,泵站,齿轮箱高速轴刹车,偏航刹车,4、叶轮锁液压系统功能介绍,叶轮锁是将叶轮固定于某一位置的装置，维护人员能够安全进入轮毂。因此叶轮锁液压单元仅在风机维护期间工作。液压单元提供压力使得叶轮锁移动位置。锁舌由双作用液压缸驱动进而能够依靠液压压力人工地插入和退出锁定位置。液压压力施于“出”腔即能使叶轮锁插入叶轮锁定环上的锁定孔（配有衬套

14、），从而机械锁定叶轮。若解锁叶轮，可在“入”腔施加压力使叶轮锁脱离锁定环。在“锁定”和“非锁定”两个位置上，压力通过液力蓄能器来维持恒定，用以确保叶轮锁在固定位置；同时在锁定位置处利用机械锁防止叶轮意外解锁。,叶轮锁安装位置,叶轮锁结构示意图,叶轮锁技术参数,五、发电机及变频器,SL3000机组采用6极双馈三相感应发电机。先进的功率变频器（IGBT变频器）保证了发电机在整个工作转速范围内的高效性。安装加热器防止由于潮湿而损坏发电机。安装温度传感器来监测发电机温度。发电机和功率变频器通过布置在机舱罩外侧的热交换器来冷却。,当发电机转速小于定子旋转磁场同步转速时，处于亚同步状态，此时发电机转子消耗

15、电能，定子发出电能给电网；当发电机转速大于旋转磁场的同步转速时，处于超同步运行状态，此时发电机同时由定子和转子发出电能给电网；当发电机转速等于旋转磁场的同步转速时，此时发电机作为同步电机运行，变频器向转子提供直流励磁。当发电机转速变化时，若控制转子供电频率响应变化，可使电流频率保持恒定不变，与电网频率保持一致，实现了变速恒频控制。,并网过程演示,六、偏航系统,1、功能：根据检测的风向，对机组迎风角度进行调整，实现主动对风。,2、组成风速风向仪偏航驱动装置偏航轴承偏航制动器控制和检测装置,偏航驱动装置,偏航制动器,偏航轴承,风速风向仪,偏航电机,检测装置,偏航制动器,装配位置,3、工作原理偏航系

16、统由偏航变频器控制。当偏航动作时，制动器被释放。不进行偏航动作时，偏航制动器将保持机舱在某一确定位置处。即使在极端风速情况下，偏航制动器也能够保证机舱在某一位置。,七、油冷系统,油冷系统的主要功能：齿轮箱润滑冷却齿轮油油冷系统的组成油冷泵过滤器温度传感器油冷风扇,八、水冷系统,水冷系统由水泵、水箱、温度传感器、压力传感器、控制阀、连接管路、散热器等组成。发电机、变频器均采用水冷却的方式，系统泵站安装在机舱内，水-空气换热器安装在机舱外。当发电机和变频器的温度超过系统的设定温度时，水冷系统开始启动，冷却水将通过散热器进行散热，直至达到热平衡为止。,水冷系统,水冷系统,第四章SL3000风电机组电

17、控系统介绍,SL3000风电机组是基于变速恒频技术和桨距调节技术的双馈发电系统，采用目前世界上主流风机控制理论，技术成熟可靠。机组按照海上风电场的运行要求，采用冗余设计，机组运行可靠性高。采用低电压穿越技术，满足电网并网导则要求。,主要部件空间分布图,电缆走向,红色线35kV线路棕色线690V线路粉色线400V线路,PSC,+PSC100（PowerSwitchCabinet）主要作用：机组与电网690V连接组成部分：电网电流测量装置定子并网断路器定子电流测量装置转子并网断路器,IPS,+IPS100（InternalPowerSupply）主要功能：机组400V配电柜电梯外接电源塔筒照明塔基控制柜机舱控制柜,TBC,+TBC100（TowerBaseCabinet）230V电源取自+IPS100处理器、通讯模块、电源模块、数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块。机柜内部有独立的UPS系统,机舱,CC（ConvertorCabinet）变频柜CRO（Crowbar）Crowbar控制柜NC（NacelleCabinet）机舱控制柜,轮毂,HC（HubCabinet）轮毂控制柜OVP（OverVoltageProtection）过电压保护机柜PC（PowerCabinet）后备电