15MW风力发电机组操作规程.docx
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15MW风力发电机组操作规程
1.5MW风力发电机组操作手册
在不断的开发过程中，图表、功能步骤和技术数据可能会有所变化。
发行日期：
2007年5月
1安全注意
为了确保风力发电机安全无危险地运行，必须仔细阅读此操作规程。
必须严格遵守本操作规程中所述的安全规程。
1.1指定用途
此风力发电机将用于把风能转换为电能并且要把此电能馈送到电网上。
风力发电机用于规定性能范围中的指定用途。
不允许用于其他。
对由非指定用途引起的损坏以及不遵守安全规程引起的损坏，制造商不承担任何责任。
1.2基本的安全注意事项
风力发电机是依据国际及国家技术标准和规定建造和安装的，尽管这样，误操作也会产生危及人身安全的危险状况，并且会导致风机损坏。
为此，风力发电机也许只能在理想的技术条件下运行并且要符合运行和维修规定。
必须遵守风机中附带的所有安全和使用说明的相关规定。
风力发电机是一个独立运行的电场。
为此：
•只有电气专业人员以及受过电气技术培训的人员可以接近风力发电机
•其他人员只有在上述人员陪同的情况下才允许接近风力发电机
•风机操作必须采取适当措施，指定专人操作
进入风机和风机周围时，要戴安全帽。
风机会自动运行。
经培训的专业人员和电工必须鉴别和处理所产生的任何故障。
除了启动/关闭以外，所有手动操作只能由经培训的专业人员来完成。
发生故障，风机停机。
当故障已经被处理并且不再有危险时，风机才可重新启动。
在未经制造商书面许可的情况下，不允许对风力发电机及其配件进行修改、增加和更改。
尤其对部件增加或拆除。
制造商设定的关于监控和控制设备（如：
压力监控器、阀门或节气阀）的切换点，也许不能更改。
风机静止状态下并且有第二个人陪同的情况下，才允许攀登塔架。
在爬上爬下，使用任何起重机以及出入机舱时，穿戴人身保护设施是绝对必要的。
应携带移动通讯设备。
不允许在风力发电机中存放易燃材料。
要遵守关于安全和正确操作的规定以及事故预防规定。
1.3安全标志
此操作规程中，使用如下标志。
这些标志是为了强调相近的安全注意事项。
危险
濒临危险警告标识。
如果危险无法避免，可能会导致非常严重或甚至致命的人身伤害。
警告
潜在危险情况警告标识。
如果危险无法避免，可能会导致死亡或非常严重的人身伤害或风机出现相当大的损坏。
小心
潜在危险情况警告标识。
如果危险无法避免，可能会导致轻微的人身伤害或风机损坏。
危险电压
危险电压警告标识。
如果不遵守安全规程，可能会导致非常严重或甚至致命的人身伤害。
崩塌危险
崩塌危险警告标识。
如果不遵守安全规程，可能会导致非常严重或甚至致命的人身伤害。
注意
附加信息文本。
1.4操作人员要求
操作者必须满足国家相关标准中关于电气专业人员或受过电气技术培训的人员的相关要求。
这指的是：
•电气专业人员指一些能够根据其技术教育水平、知识以及经验和相关标准，对所分配的工作进行评估并确认任何潜在危险的人员。
•受过电气技术培训的人员指一些可能经电气专业人员传授并对所从事工作有所了解并对错误操作产生的可能危险有所了解的人员，并且他们已受过必需的保护设备和保护措施知识的相关培训。
风力发电机及其配件只可以由一些经过培训、指导和授权的人员进行操作。
这些人必须熟悉操作规程并且必须根据此操作规程完成相应工作。
单个操作者授权要由风机软件中指定的不同访问权来决定。
正在受训人员起初只能在一个有经验人员的指导下才可在风机上工作。
培训顺利完成时必须进行书面确认。
1.5操作者应细心
风机操作者有责任对安全规程的所有必要措施进行规划并且监控它们的执行情况。
特别是，操作者应确保：
•风机只能在指定用途下操作；
•风机只能在理想的可操作的正确条件下操作；
•要遵守标准VDE0101和0105中关于独立工作站（见第6页和第8页）的规定；
•所有安全设备都是可使用的并且它们的工作情况可以定期进行检查；
•操作者及其陪同人员必需的保护设备应工作正常并且可以使用；
•风机中应配备完整的手册以及其他配件的使用说明书；
•只有有经验并且经授权的人员才可操作、维护和修理风机；
•所有的警告和安全注意事项仍然处于风机上的适当位置并且可根据需要替换或扩充；
•安全设备，如灭火器、安全带、吸能安全绳等，要由经授权的公司在规定时间间隔内予以检查，并且这些维护工作要在相应的测试报告中进行成文规定。
为确保对万一发生的紧急事件采取迅速有效的措施，操作者应接受当地紧急救援机构的相关措施。
在启动风力发电机前，应确保风机启动时不会危及任何人的安全。
风机应受保护从而防止未授权的使用。
如果现场没有人，那么塔底的门必须一直处于关闭状态。
如果有人在风机内，门应保持开启状态，以便在万一出现的紧急情况下允许救援人员进入。
应使用适当标识明确禁止非授权情况下进入风机。
在工作条件下，操作者必须对通路和起重机安装表面进行维护以满足可能的服务要求。
1.6人身保护设备
风机供货范围包括两个人的人身保护设备。
它由符合DIN7478/EN361要求的安全带，符合DINEN354/355要求的吸能安全绳，符合DINEN358要求的简易救生索构成，并且放于塔底。
图1安全带
1背部的啮合环
2侧面定位环
3腰带上的攀爬保护环
安全带上在腰带中间部位有一个攀爬保护环以接防跌装置，在背部有一个啮合环，如用于救援目的。
例如，一个工具袋可以悬吊在腰带两侧的定位环上。
吸能安全绳是用于固定的，如，在改变位置时，当存在降落危险时使用。
图2吸能安全绳
有一个大安全钩以固定到附着点上，还有一个小安全钩以用于连接安全带背部的啮合环。
只在小安全钩后面安装阻尼装置，以确保人在降落时不会突然停下来。
简易的救生索是用于当位置不变时，确保固定的工作位置。
应选择附着点以使降落高度尽可以小。
在使用通道梯时，防跌装置能提供安全。
图3防跌滑轨上的防跌装置
防跌装置要从底部或上部推至通道梯的防跌滑轨上，并且要通过安全钩直接与腰带上的攀爬保护环相连接。
万一跌落，防跌装置在下滑几厘米之后便卡在防跌滑轨上。
这样就可以减少降落人员所承受的较高载荷。
1.7安全设备
为确保高度安全，在自动运行和维护期间，风机应配备一系列的安全设备。
1.7.1紧急停机开关
风机中总共有三个紧急停机开关。
他们主要用于出现危险情况时尽快使风机停止运行。
紧急停机开关的位置如下：
•控制箱“底部”上，塔底内管状塔中，变电站内格状塔中；
•机舱内控制箱上，即，在所谓的顶箱上；
•机舱内移动操作端。
如果风机不在静止状态的话，紧急停机开关动作会启动一个紧急制动程序。
紧急停机开关是联锁装置。
只有在把启动按钮旋向右边时，开关才会返回其初始位置。
1.7.2安全链结
安全链结是一个不同监控设备的硬件串联系统。
如果这些监控设备中有一个启动的话，安全链结即中断，并且风机立即停止运行。
安全链结由以下部分构成：
•所有紧急停机开关
•主开关过流传感器（热或磁性传感器）（如果超出最大允许的电机电流值，此设备将启动）
•超速监控器（如果超出最大允许的转速，此设备将启动）
•超速监控器（如果超出最大允许的电机速度，此设备将启动）
•位于机舱尾部的振动开关（如果产生相应的强烈振动，此设备将开启动）
•作为偏航最终开关的凸轮开关（如果超出最大允许的电缆弯曲程度，此设备将开启）
•顶箱上的按键开关“维护”
•在特定情况下能使操作管理计算机中断安全链结的软件触头
安全链结中断会导致风机紧急制动，这会使得转子尽快停止运行。
转子叶片将呈水平状，并且此外转子制动器将啮合。
此外，主开关处于“关闭”位置以便变流器和电机能与电网隔离。
安全链结只能现场复位。
在此之前，无论如何，必须调整动作起因。
通过截断电网电压以启动安全链结是一种例外情况。
在此情况下，当电网电压一恢复，控制系统能够自动重新设置安全链结。
1.7.3风轮锁定装置
风轮锁定装置是为了使整个传动系统静止。
它会防止传动系统中转动件危及机舱中人员的人身安全。
风轮锁定装置由位于机舱骨架中的两个螺栓以及一个安装在机舱外部风轮轴上的锁紧圆盘构成。
当风轮处于静止状态时，螺栓将被液压推入锁紧圆盘中的一个钻孔中。
在人进入机舱前以及在对风轮、风轮制动器或齿轮箱进行维修前，必须锁定转子。
2简述
FD-77-1500-Ⅲ是变速式风机（风轮直径为77m并且标称额定功率为1500KW）
2.1结构
风机由五个主要部件构成：
风轮、机舱、塔、基础和变电站。
图4管状塔结构
1风轮
2塔架
3变电站
4基础
5机舱
塔架为管状塔。
2.1.1带风轮的机舱
风机的典型特征是转动风轮。
它由三个叶片和轮毂构成。
叶片是由优质的玻璃钢制成。
每个叶片都包含一个避雷系统，此系统通过机舱和塔与地电位进行电气连接。
叶片装在旋转轴承中，每个都有一个叶片调整驱动器（叶片变桨）。
驱动器将依据单个叶片变桨原则运行，但可以同步驱动。
风轮受风力推动并且把此旋转运动通过主轴和齿轮箱传至电机。
主轴、齿轮箱和电机装在机舱中。
图5风机机舱
1主轴
2齿轮箱热交换器
3齿轮箱
4发电机
5测风装置
6偏航驱动
机舱由一个机架和玻璃钢舱构成。
机舱顶部能开启。
机舱形状以及冷却器的布局允许使用自然通风的冷却方式。
机舱可以在塔架上旋转并配有偏航驱动。
主轴安装在机舱内主轴承上。
此轴承能承载重量并能缓冲风轮牵引力。
主轴将把风轮的旋转运动传至齿轮箱。
齿轮箱为带一个行星齿级和二个锥形齿轮级的三级齿轮箱。
齿轮箱的冷却将通过一个具备逐步冷却能力和油流量的油空冷却循环来进行。
齿轮轴承和啮合区将不断有冷却油流入。
齿轮箱和电机将通过一个弹性弯曲和扭转刚性联轴节进行连接。
在齿轮箱和联轴节之间，有一个机械圆盘制动器（这将作为一个高速轴制动器）。
制动器将依据“失效”原则运行：
它会受弹性压力动作并会液压释放。
在联轴节和电机之间，有一个摩擦联轴节。
这会预防（万一电网故障时电机上产生的）瞬间冲击力的传递，并会保护齿轮箱。
电机是一个双馈异步设备。
电机将通过空对空热交换器进行冷却，这个热交换器会把产生的热量驱散至环境中。
冷却空气中的热量将传送至电机空水热交换器中的冷却水。
加热水将通过机舱上方尾部的另一个热交换器中的环境空气进行再次冷却。
控制系统部件以及不同控制和监控装置都装在机舱内控制柜的顶箱上。
风机运行所需的其他机械件将装在机舱中。
一个液压动力设备能为不同元件，如：
高速轴制动器，提供所需的油压。
一个起重机用于在工作时运输所需的重材料。
两个测量装置安装在机舱顶部。
每个装置都由一个测量风速的风速仪以及一个确定风向的风向标构成。
根据装配场所以及轮毂高度，顶部可装有危险警告信标以提供低飞飞机警报。
2.1.2管状塔
管状塔是一个圆锥形或圆柱形/圆锥钢塔，它由几部分构成，这要取决于轮毂高度。
塔的每个部分都至少有一个休息台或工作台，并且除了正常照明以外，它有蓄电池紧急照明系统。
图6风机的塔底和变电站
1填土
2基础
3控制箱“底部”
4来自机舱的电线
5塔门
6与变电站的连线
7变电站
塔内带防跌保护的梯子使得能在不受天气影响的情况下爬上机舱。
作为一种选择，塔上也可配备一个电梯。
当轮毂高度超过100米，可以配备电梯。
电机能量或者通过导电轨或者通过电力电缆传送至控制箱“底部”。
光波导和屏蔽拖缆用于，在位于塔底的带变频器的控制箱“底部”以及位于机舱内的带操作管理计算机的顶箱之间进行信号传输。
控制箱“底部”装在塔底。
此箱由几部分构成并且包括电控系统的重要部件、电机两个工作单元之一，变频器以及变电站和电机输出。
管状塔要与基础一起用螺丝拧紧。
基础重量为几百吨并要稳固地竖立在土里。
管状塔的基础结构可能为圆环形、方形或八角形。
是否有其它木桩要嵌入土壤中以用于稳定将根据现场的土壤情况而定。
对于管状塔而言，所有与变电站的连线都要铺设在地下，要经过基础。
变电站一般位于距离塔几米远的位置。
它包括中压变压器以及中压开关装置。
与当地电网的连线也铺设在地下。
2.1.3格状塔
格状塔为带有四个把手的塔，通过带锚锭的边角基础进行支撑。
图7格状塔底部
1格状塔
2变电站
3带锚锭的边角基础
变电站位于两个塔柱之间。
它是可接近的，并且包括变压器和和中压装置，以及被空地分开并且具有单独入口的控制箱“底部”，控制箱“底部”由几部分构成，包括电控系统重部件，风机两个工作单元之一，变频器以及变电站和电机输出。
电机能量通过电力电缆传至控制箱“底部”。
光波导以及屏蔽拖缆用于，在位于塔底的带变频器的控制箱“底部”以及位于机舱内的带操作管理计算机的顶箱之间，进行信号传输。
所有电缆都沿着格状塔的角部扶手引入塔顶。
圆筒形的管状塔将依附在格状塔顶部。
它将作为与机舱衔接的过渡部分。
图8带机舱的塔顶
1机舱
2控制箱
3管状塔段
第二个控制箱位于此管状塔段（接线盒）内。
它只是用于连接机舱和变电站内控制箱“底部”之间的数据电缆的。
在下层平台上，有另外一个能进入机舱的平台。
一个封闭的，不受天气影响的电梯装在一个塔角上，这样就容易从地面爬到管状塔段以下的地方。
万一出现异常事件或切断电网，可以使用带攀爬保护的梯子。
照明系统安装在塔顶。
它能完全照亮控制箱、平台以及到电梯的通路。
垂直排列的散热片将装在塔顶和塔底。
它们能确保沿着梯子和电梯进行适当照明。
由于可能发生供电故障，风机上配有备用的蓄电池电源以用于塔顶的紧急照明。
2.2主要部件作用
带三个叶片的风轮能吸收风能并且通过主轴和齿轮箱把它传输给电机。
支撑在轴承上的叶片的叶角将由控制系统进行调节以适应风速，从而提供最适宜的条件，这意味着风能的最大利用。
叶片也具有另外一个功能，即作为气动制动器。
为此，它们可以旋转90º到达所谓的水平位置。
在这个位置上，他们不再吸收任何风能并且也要对转子的旋转运动施加一个反作用力。
为了即使在断电时也能提供制动功能，这种情况下变桨驱动的电源将由可充电蓄电池（制动系统的冗余设置）提供。
当风轮低速旋转时，齿轮箱会造成电机高速旋转。
电机会把此转动能转变为电能。
它的转子电路将由变频器供电。
这会确保电机在规定速度范围内恒定频率情况下，总能提供一个恒定电压。
变压器能把发电机电压转换为更高的电压，并且中压开关装置连接风机和地区电网从而使得风机产生的电能可以馈入电网。
通过偏航驱动，机舱总能在理想状态下对着风。
在偏航运行期间，机舱将通过几个制动箝进行固定支撑。
机舱顶部的测量装置将会测量风速和风向并且能提供测量数据以用于控制风机。
控制系统的核心是操作管理计算机。
它将监控风机的所有功能并且与所有控制传感器相连接。
根据风速以及转速，操作管理计算机将提供转子叶片角以及电机系统转距的设定点。
对于电气系统和叶片变桨的分散控制单元来说，它是一个高级控制系统。
2.3运行方式
风机会自动运行。
可编程逻辑控制器（PLC）会不断监控操作参数，比较实际值与相应的设定值，并且产生风机部件所需要的控制信号。
操作参数将通过NORDEX进行规定，并且这些参数要与个别现场情况相匹配。
如果没有风，风机将停留在空转状态（节电模式），即，只有监控测风装置数据的操作管理计算机是运行的。
所有剩下的系统都断开并且不用电。
例外情况就是在打开位置向高速轴制动器提供适当液压的液压集合体，以及（如适用的话）不同辅助系统：
如，加热器和齿轮箱润滑装置。
转子空转。
如果有切入风速，风机将变至状态“准备运行”。
所有系统现在都在被测试，机舱正对着风并且叶片顺风变桨。
一旦达到特定速度，电机将接入电网中并且风机产生动力。
在低风速时，风机运行在部分负载模式。
这意味着叶片能完全在风中变桨（叶角为0º）。
风机产生的动力要依据转速和风速而定。
当达到额定风速时，风机将转换到额定负载范围。
如果风速继续增加，速度控制将改变叶角以便转速和因而产生的风机功率输出保持恒定。
偏航系统确保机舱总能理想地迎风。
为此，位于轮毂高度的两个风向标会测量风向。
如果测量的风向与机舱同轴线差异太大，机舱将在风中偏航。
将通过四个调整支撑偏航轴承的驱动齿轮箱进行偏航。
在空转位置，机舱将通过阴尼器固定。
这些阴尼器分布在偏航圆周周围。
此外，驱动齿轮箱在其高速端也有一个止动闸。
机舱能绕轴旋转几次。
在两转后，操作管理计算机将记录电缆解缆并且电缆解缆将在无风时进行。
如果在计划解缆之前，记录另外一圈，将立即开始自动电缆解缆。
这首先会使风机停机，然后会“解开”机舱回到初始位置，并且之后重启风机。
如果电缆解缆出现故障，在四圈后将通过终端开关启动安全链结以使塔室停止以便风机立即停止运行。
如果超过切出风速，风机将结束工作。
叶片将变至所谓的水平位置（90º对着风向）以便风轮减速。
风机的许多部件上都配有传感器，这些传感器可以把当前数据传输给控制系统。
每个测量点都有一个必须维持的设定值（操作参数）。
如果实际数据不同于相应的设定值，控制系统将作出响应。
如果超过涉及风机安全的一定参数，风机将立即停止运行，如，超过切出风速或启动一个紧急停机。
不同的关闭原因导致不同的制动顺序。
他们主要在叶片变至水平位置的变桨速度方面有所不同，即，制动程序的强度。
对于安全相关的原因，将执行紧急制动程序从而使得转子尽快停止运行。
因此，制动程序中使用高速轴制动器，最初使用单一的额定制动转矩进行制动，并且停止后会用两倍额定制动转矩锁定风轮。
在切断后，为了安全在风机重新启动前，存在一定的延时。
2.4可选设备
2.4.1阴影效果模块
当太阳照耀时，旋转的风机转子会产生一个忽隐忽现的阴影。
这要根据天气情况（晴天或多云）以及太阳位置（随季节和一天的时间而定）而定。
例如，如果这个忽隐忽现的阴影投影到一个住宅物上，里面的人能发现扰动光度会出现恒定变化。
为了把这种干扰减少到可接受的程度，风机可以配备一个可选的阴影效果模块。
在阴影效果模块中，引入点的位置协调物，如：
住宅物的窗子，将被存储。
运用日期和时间，模块将会计算是否引入点正在受忽隐忽现的阴影部分的影响。
同时，阴影效果模块也会检查太阳光的强度以及引入点受影响的总时间。
如果达到允许极限，模块将会使风机进入静止状态。
这不会影响风机安全运行。
独立于风机控制系统的独立模块是风机中不受天气影响的地方。
外面装的是用于测量太阳光强度的传感器。
通过几个已经存储的用于危险引入点的位置协调物，关闭次数以及因而产生的输出损失将为最小。
2.4.2冰传感器
风机可以配备一个冰传感器作为选择。
它位于机舱上。
冰传感器能测量风机现场的温度和空气湿度。
如果超出设定点，如NATIONALWEATHERSERVICE决定在德国安装的风机一样，风机将通过控制系统进入静止状态。
既然在冰开始形成前，风机会进入静止状态，这意味着可以避免潜在的危险情况，并且因而冰也不会从叶片上掉下来。
2.5技术数据
总体数据
名称
NORDEXS70
NORDEXS77
型号
带水平轴的三片逆风转子，逆风装置
功率调节
有效的叶片变桨系统
标称额定功率
1500KW
启动风速
3.5m/s
标称风速
大约13m/s
大约12.5m/s
切出风速
25m/s
20m/s*）
计划使用寿命
20年
环境温度
-15….+30℃
机舱和转子
GL2
*）对于符合ICE3a的S77型61.5m管状塔以及S77型80m管状塔则为25m/s.
塔
S70
轮毂高度
65m
85m
98m
114.5m
等级
DIBt3
DIBt2
DIBt2
DIBt2
塔分几段
3
4
格状塔
配件重量
100t
157t
116.5t
145t
塔
S77
轮毂高度
61.5m
80m
85m
90m
100m
等级
DIBt2
DIBt2
DIBt2
DIBt2
DIBt2
塔分几段
3
4
4
4
5
配件重量
80t
133t
157t
173t
256t
塔
S77
轮毂高度
61.5m
96.5m
111.5m
等级
IEC3a
DIBt2
DIBt2
塔分几段
3
格状塔
配件重量
95t
109t
132t
转子数据
S70
S77
转子直径
70m
77m
扫掠面积
3848m2
4657m2
叶尖最大速度
在19rpm时为69.6m/s
在17.3rpm时为69.7m/s
功率/区域
10.6…19.0rpm
+10%
9.9…17.3rpm
+10%
转速
5º
总重
-3.5º
叶片材料
大约为32t
叶片长度
玻璃纤维增强塑料（GFK）
叶片重量
34m
37.5m
转子直径
大约5.6t
大约6.5t
齿轮箱
S70
S77
型号
一级行星齿轮箱+两个锥齿级
额定功率值
1615KW
减少率
大约1:
94.7
大约1:
104.2
润滑
强行润滑
油量
大约400L
油型号
MOBILGEARSHCXMP320或MOBILITHSHC460
换油量
大约14T
电机
S70
S77
型号
双馈异步发电机
额定容量
1500KW
额定电压
3×690V，+10%，50HZ
额定速度
1800rpm
转速范围
1000…1950rpm+10%
保护等级
IP54
极数
4
重量
大约7t
变流器数据
型号
PWM-变流器
视在功率
650KVA
辅助电压
3×400V/50HZ
输入电压
3×690V/50HZ
电网电流，电网侧
305A
保护等级
IP54
偏航系统
电动机
异步齿轮箱电动机
额定电动机数据
3×690V/50HZ/3KW
驱动数
4
变桨速
大约0.75º/s
液压系统
额定电动机数据
3×690V/50HZ/0.55KW
液压油
MOBILDTE24
油量
大约12L
3运行
风机可以在不同方式下运行:
•借助操作装置
•通过远程监控系统
服务人员能通过控制箱上的操作键以及机舱内的便携式操作端以执行各种操作（尤其是在维修工作中）。
此外，操作者能够用一个计算机通过一个具有适当配置的调制解调器以获取风机的当前运行数据。
密码以及操作员编号将由可靠的服务人员助理分配给风机操作者。
要是想获取当前运行数据，操作者必须只能用一个密码登录。
此后，系统将把分配给此密码的访问权给予这个操作者。
这要根据这个操作者能够检查的数据的访问权以及他所执行的操作而定。
因而，操作者，（如：
至少是为了安全），不能删除数据或更改操作参数。
为了执行激活操作，操作者必须需要所谓的激活状态，并且因此要输入其操作员编号。
由于风机可以在任何时侯停机，停机功能不包括在这里。
激活状态确保不能同时在不同地点进行操作。
一次只能激活一个操作界面。
不同的操作界面具有不同的优先级。
它们离风机越近，它们所具有的优先级就越高。
•A级：
机舱内的操作单元
•B级：
塔底的操作单元
•C级：
远程监控。
例如，如果已经激活塔底的操作单元，那么远程监控不能得到激活但是机舱内的操作单元可以得到激活然而塔底操作单元
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