培训教材(变桨)(远景培训).ppt

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大连重工起重集团有限公司风力发电机组培训教材变桨部分编制：

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20062006-3-13-3-131.变桨控制系统简介变桨控制系统包括三个主要部件，驱动装置变桨控制系统包括三个主要部件，驱动装置电机，齿轮箱和变桨轴承。

从额定功率起，通电机，齿轮箱和变桨轴承。

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，实现风机的功率控制。

如果一个驱动器发转动，实现风机的功率控制。

如果一个驱动器发生故障，另两个驱动器可以安全地使风机停机。

生故障，另两个驱动器可以安全地使风机停机。

变变桨桨控控制制系系统统是是通通过过改改变变叶叶片片迎迎角角，实实现现功功率率变变化化来来进进行行调调节节的的。

通通过过在在叶叶片片和和轮轮毂毂之之间间安安装装的的变变桨桨驱驱动动电电机机带带动动回回转转轴轴承承转转动动从从而而改改变变叶叶片片迎迎角角，由由此此控控制制叶叶片片的的升升力力，以以达达到到控控制制作作用用在在风风轮轮叶叶片片上上的的扭扭矩矩和和功功率率的的目目的的。

在在9090度度迎迎角角时时是是叶叶片片的的工工作作位位置置。

在在风风力力发发电电机机组组正正常常运运行行时时，叶叶片片向向小小迎迎角角方方向向变变化化而而达达到到限限制制功功率率。

一一般般变变桨桨角角度度范范围围为为008686度度。

采采用用变变桨桨矩矩调调节节，风风机机的的启启动动性性好好、刹刹车车机机构构简简单单，叶叶片片顺顺桨桨后后风风轮轮转转速速可可以以逐逐渐渐下下降降、额额定定点点以以前前的的功功率率输输出出饱饱满满、额额定定点点以以的的输输出出功功率率平平滑滑、风风轮轮叶叶根根承承受受的的动动、静静载载荷荷小小。

变变桨桨系系统统作作为为基基本本制制动动系系统统，可可以以在在额额定定功功率率范范围围内内对对风风机机速速度度进行控制。

进行控制。

变桨控制系统有四个主要任务：

变桨控制系统有四个主要任务：

1.1.通通过过调调整整叶叶片片角角把把风风机机的的电电力力速速度度控控制制在规定风速之上的一个恒定速度。

在规定风速之上的一个恒定速度。

2.2.当当安安全全链链被被打打开开时时，使使用用转转子子作作为为空空气气动力制动装置把叶子转回到羽状位置（安全运行）。

动力制动装置把叶子转回到羽状位置（安全运行）。

3.3.调调整整叶叶片片角角以以规规定定的的最最低低风风速速从从风风中中获获得适当的电力。

得适当的电力。

4.4.通通过过衰衰减减风风转转交交互互作作用用引引起起的的震震动动使使风风机上的机械载荷极小化。

机上的机械载荷极小化。

2.变桨轴承2.1安装位置变变桨桨轴轴承承安安装装在在轮轮毂毂上上，通通过过外外圈圈螺螺栓栓把把紧紧。

其内齿圈与变桨驱动装置啮合运动，并与叶片联接。

其内齿圈与变桨驱动装置啮合运动，并与叶片联接。

2.2工作原理当风向发生变化时，当风向发生变化时，通过变桨驱动电机带通过变桨驱动电机带动变桨轴承转动从而改变叶片对风向地迎角，动变桨轴承转动从而改变叶片对风向地迎角，使叶片保持最佳的迎风状态，由此控制叶片的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升力，以达到控制作用在叶片上的扭矩和功率的目的。

的目的。

2.3变桨轴承的剖面图从剖面图可以看出，变桨轴承采用深沟球轴从剖面图可以看出，变桨轴承采用深沟球轴承深沟球轴承主要承受纯径向载荷，也可承受轴承深沟球轴承主要承受纯径向载荷，也可承受轴向载荷。

承受纯径向载荷时，接触角为零。

向载荷。

承受纯径向载荷时，接触角为零。

位置位置11：

变桨轴承外圈螺栓孔，与轮毂联接。

：

变桨轴承外圈螺栓孔，与轮毂联接。

位置位置22：

变桨轴承内圈螺栓孔，与叶片联接。

：

变桨轴承内圈螺栓孔，与叶片联接。

位置位置33：

SS标记，轴承淬硬轨迹的始末点，此区标记，轴承淬硬轨迹的始末点，此区轴承承受力较弱，要避免进入工作区。

轴承承受力较弱，要避免进入工作区。

位置位置44：

位置工艺孔。

：

位置工艺孔。

位置位置55：

定位销孔，用来定位变桨轴承和轮毂。

：

定位销孔，用来定位变桨轴承和轮毂。

位置位置66：

进油孔，在此孔打入润滑油，起到润：

进油孔，在此孔打入润滑油，起到润滑轴承作用。

滑轴承作用。

位置位置77：

最小滚动圆直径的标记（啮合圆）。

：

最小滚动圆直径的标记（啮合圆）。

2.4变桨轴承基本维护1.1.检查变桨轴承表面清洁度。

检查变桨轴承表面清洁度。

2.2.检查变桨轴承表面防腐涂层。

检查变桨轴承表面防腐涂层。

3.3.检查变桨轴承齿面情况。

检查变桨轴承齿面情况。

4.4.变桨轴承螺栓的紧固。

变桨轴承螺栓的紧固。

5.5.变桨轴承润滑。

变桨轴承润滑。

2.5变桨系统工作环境安装地点安装地点内陆和沿海地区内陆和沿海地区工作寿命工作寿命2020年年环境温度范围环境温度范围-35-35CC到到+45+45CC机舱内温度范围机舱内温度范围-35-35CC到到+55+55CC工作过程中环境温度范围工作过程中环境温度范围-35-35CC到到+55+55CC露天环境要求露天环境要求腐蚀性，盐雾，流砂腐蚀性，盐雾，流砂相对湿度相对湿度在在+40+40CC时为时为5%5%到到95%95%，露点，露点3.变桨驱动装置3.1安装位置变桨驱动装置通过螺柱与轮毂配合联接。

变变桨驱动装置通过螺柱与轮毂配合联接。

变桨齿轮箱前的小齿轮与变桨轴承内圈啮合，并要桨齿轮箱前的小齿轮与变桨轴承内圈啮合，并要保证啮合间隙应在保证啮合间隙应在0.20.20.30.3mmmm之间，间隙由加工之间，间隙由加工精度保证，无法调整。

精度保证，无法调整。

3.2组成部件变桨驱动装置由变桨电机和变桨齿轮箱两部分组成。

变桨驱动装置由变桨电机和变桨齿轮箱两部分组成。

3.3工作原理变桨齿轮箱必须为小型并且具有高过载能力。

齿变桨齿轮箱必须为小型并且具有高过载能力。

齿轮箱不能自锁定以便小齿轮驱动。

为了调整变桨，叶轮箱不能自锁定以便小齿轮驱动。

为了调整变桨，叶片可以旋转到参考位置，顺桨位置，在该位置叶片以片可以旋转到参考位置，顺桨位置，在该位置叶片以大约双倍的额定扭矩瞬间压下止挡。

这在一天运行之大约双倍的额定扭矩瞬间压下止挡。

这在一天运行之中可以发生多次。

通过短时间使变频器和电机过载来中可以发生多次。

通过短时间使变频器和电机过载来达到要求的扭矩。

齿轮箱和电机是直联型。

变桨电机达到要求的扭矩。

齿轮箱和电机是直联型。

变桨电机是含有位置反馈和电热调节器的伺服电动机。

电动机是含有位置反馈和电热调节器的伺服电动机。

电动机由变频器连接到直流母线供给电流。

由变频器连接到直流母线供给电流。

3.4变桨驱动装置平面图位位置置11：

压压板板用用螺螺纹纹孔孔，用用于于安安装装小小齿齿轮轮压压板。

板。

位位置置22：

驱驱动动器器吊吊环环，用用于于起起吊吊安安装装变变桨桨驱驱动器。

动器。

位置位置33：

螺柱。

与轮毂联接用。

：

螺柱。

与轮毂联接用。

位置位置44：

电机接线盒。

：

电机接线盒。

3.5变桨驱动装置的基本维护1.1.检查变将驱动装置表面清洁度。

检查变将驱动装置表面清洁度。

2.2.检查变将驱动装置表面防腐层。

检查变将驱动装置表面防腐层。

3.3.检查变桨电机是否过热、有异常噪声等。

检查变桨电机是否过热、有异常噪声等。

4.4.检查变桨齿轮箱润滑油。

检查变桨齿轮箱润滑油。

5.5.检查变桨驱动装置螺栓紧固。

检查变桨驱动装置螺栓紧固。

3.6变桨电机技术参数电机类型电机类型异步电机异步电机数数量量每个叶片一个，总共每个叶片一个，总共33个个额定功率额定功率33kWkW极数极数可选择可选择额定电压额定电压33相相400400VACVAC频率频率5050HzHz防护等级防护等级IP55IP55齿轮输入速度齿轮输入速度取决于极对数取决于极对数旋转方向旋转方向双向，均布双向，均布温度等级温度等级F,F,在环境温度为在环境温度为+55+55CC时能力为时能力为FF级级冷却冷却用一个风扇强制风冷用一个风扇强制风冷温度检测温度检测一个内置在定子绕组中一个内置在定子绕组中的的Pt-100Pt-100工作模式工作模式变频器操作，增加变频器操作，增加dudu/dtdt值值,增加铁心损耗增加铁心损耗,增加电压峰值增加电压峰值电机连接电机连接单传动单传动,闭合环路闭合环路工作时间工作时间100%100%，当制动器有飞轮，当制动器有飞轮时，电机必须持续保持时，电机必须持续保持叶片在工作位置叶片在工作位置动态工作动态工作最大加速度最大加速度12511251rpm/srpm/s扭矩限制扭矩限制最大扭矩限制到最大扭矩限制到6565NmNm电缆长度电缆长度3.03.0mm使用寿命使用寿命2020年年,6000,6000小时小时/年年,70%,70%静态静态和和30%30%动态动态位置控制位置控制,采用脉动负荷。

采用脉动负荷。

3.7变桨齿轮箱技术参数数数量量每个叶片一个，共每个叶片一个，共33个个额定输出扭矩额定输出扭矩75007500NmNm最大输出扭矩最大输出扭矩（静态静态）93009300NmNm额定传动速度额定传动速度取决于电机中的极对数取决于电机中的极对数传动比传动比取决于电机中的极对数取决于电机中的极对数额定输出速度额定输出速度9.091/9.091/rpmrpm相对于输出端（低速轴），相对于输出端（低速轴），电机和齿轮箱的最大惯性电机和齿轮箱的最大惯性矩矩320320kgmkgm额定驱动功率额定驱动功率33kWkW优选润滑剂优选润滑剂（脂脂）MOBILITHSHC460MOBILITHSHC460如果使如果使用其它润滑剂，必须提供用其它润滑剂，必须提供与优选润滑剂的相容证明与优选润滑剂的相容证明维护周期维护周期（脂脂）2020年年优选润滑剂优选润滑剂（油油）MOBILGEARSHCXMP320MOBILGEARSHCXMP320如果使用其它润滑剂，必如果使用其它润滑剂，必须提供与优选润滑剂的相须提供与优选润滑剂的相容证明容证明维护周期维护周期（油油）55年年4.雷电保护装置4.1安装位置雷雷电电保保护护装装置置在在变变桨桨装装置置中中的的具具体体位位置置见见图图11，在在大大齿齿圈圈下下方方偏偏左左一一个个螺螺栓栓孔孔的的位位置置装装第第一一个个保护爪，然后保护爪，然后120120等分安装另外两个雷电保护爪。

等分安装另外两个雷电保护爪。

4.2组成部件雷雷电电保保护护爪爪主主要要由由三三部部分分组组成成,按按照照安安装装顺顺序序从上到下依次是垫片压板，炭纤维刷和集电爪。

从上到下依次是垫片压板，炭纤维刷和集电爪。

4.3工作原理雷雷电电保保护护装装置置可可以以有有效效的的将将作作用用在在轮轮毂毂和和叶叶片片上上的的电电流流通通过过集集电电爪爪导导到到地地面面，避避免免雷雷击击使使风风机机线线路路损损坏坏。

炭炭纤纤维维刷刷是是为为了了补补偿偿静静电电的的不不平平衡衡，雷雷击击通通过过风风机机的的金金属属部部分分传传导导。

在在旋旋转转和和非非旋旋转转部部分分的的过过渡渡处处采采用用火火花花放放电电器器。

这这个个系系统统有有额额外外的的电电刷刷来来保护轴承和提供静电平衡的方法。

保护轴承和提供静电平衡的方法。

4.4雷电保护装置的基本维护1.1.检查雷电保护装置的表面清洁。

检查雷电保护装置的表面清洁。

2.2.检查炭刷纤维的是否完好。

检查炭刷纤维的是否完好。

3.3.检查雷电保护装置螺栓的紧固。

检查雷电保护装置螺栓的紧固。

5.顺桨接近撞块和变桨限位撞块变桨限位撞块5.1安装位置变变桨桨限限位位撞撞块块安安装装在在变变桨桨轴轴承承内内圈圈内内侧侧，与与缓冲块配合使用。

缓冲块配合使用。

5.2工作原理当当叶叶片片变变桨桨趋趋于于最最大大角角度度的的时时候候，变变桨桨限限位位撞