东汽风力发电机组运行规程.docx
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东汽风力发电机组运行规程
风力发电机组
运行规程
（东汽FD77B）
1 主题内容与适用范围
本规程规定了华能通辽风力发电有限公司东汽风力发电机组的基本技术要求，运行方式、运行监控、运行操作、事故处理等有关事项。
本规程适用于华能通辽风力发电有限公司FD77B型风力发电机组运行工作使用。
2 引用标准
DL/T666—1999《风力发电场运行规程》
东方汽轮机有限公司《FD70/77型风力发电机培训教材》
3运行规程说明
由于风机的运行工作主要集中在远程监控和故障复位，运行人员主要监视各项运行参数，观察是否出现异常数值，出现故障后，可以进行通过风机监控面板和虚拟面板远程复位启机，如果不能正常启机，通知维护检修人员处理。
因此通过本规程提供的内容可以进行以下工作：
•运程对风机进行运行参数的监控
•安全的对风机进行运程启停机操作
•对风机进行故障复位
•安全地进行与风机有关的工作
4 设备规范
4.1风力发电机组特性及技术规范
4.1.1风力发电机组特性
4.1.1东方汽轮机厂的FD77B型风机是可变桨调节，可变速并网运行的风机，额定功率P=1500Kw。
4.2技术参数
4.2.1风速
切入风速（m/s）
3.0
额定风速（m/s）
12.5
切出风速（m/s）
20.0
4.2.2风轮
直径（m）
77
扫风面积（m2）
4657
叶片数量
3
材料
玻璃钢（GRP）
转速范围（rpm）
9.6~17.3±12%
风轮轴倾度
5°
风轮锥角
-3.5°
旋转方向
面对机头顺时针
风轮位置
机头上风向
4.2.3变浆距系统
原理
电力驱动单独的叶片变浆距
功率控制
浆距和风轮转速控制
最大叶片安装角
91°
安全停机时的变浆距角速度
15°/s
变浆距传动位置
带有蓄电池的同步直流电动机
4.2.4齿轮箱
型号
3级，一级行星齿轮/两级正齿轮系统
额定功率
1660KW
额定扭矩
916KNm
速比
约104
4.2.5电气系统
额定功率
1500KW
发电机类型
双馈、带有滑环的四级异步发电机
变频器类型
脉冲宽带调节IGBT变频器
发电机防护等级
IP54
速度范围
1000~1800+11%rpm
电压
690V
频率
50Hz
4.2.6塔架
类型
圆锥型整体钢筒结构
轮毂高度
61.5m
顶部法兰直径
约3.0m
底部法兰直径
约4.0m
4.2.7偏航系统
类型
三套电动齿轮驱动装置，7套偏航制动器
偏航角速度
0.5°/s
轴承
带有外齿轮的四点接触滚珠轴承
4.2.8控制器
类型
微处理器
信号传输
光纤
远程控制
PC机—图形界面
4.2.9重量
风轮叶片（每片）
约6.3t
轮毂全封闭系统
约15.5t
机舱（不包括风轮）
约56t
塔架
约100t
4.2.10双馈异步发电机
型号
YJ89D，YJ135A，FG500M46-4RB+KK，YRSFK500L3-4
功率
1560KW
额定转速
1800rpm
定子
△接690V1090A
转子
Y接420V390A
环境温度
-40—40摄氏度
防护等级
IP54
绝缘等级
H
转动惯量
73kg.m2
功率因数
1.0
负载持续率
S
速度范围
1000—2000rmp
重量
7200kg
4.3标准功率曲线
FD77B风机的标准功率数据
风速（m/s）
功率（kW）
风速（m/s）
功率（kW）
3.0
1
12.0
1493
4.0
49
13.0
1500
5.0
134
14.0
1500
6.0
263
15.0
1500
7.0
433
16.0
1500
8.0
655
17.0
1500
9.0
931
18.0
1500
10.0
1158
19.0
1500
11.0
1367
20.0
1500
FD77B型风机标准功率曲线
5风机结构
5.1风轮
5.1.1风轮构成1.叶片（3件）2.轮毂（1件）3.变桨系统4.轮毂罩
5.1.2FD77B风轮在转速为9.6到17.3R/MIN的范围内进行变速运行。
轮毂将叶片与传动系统连接成一体，叶片轴承直接用螺栓连接在风轮轮毂上。
变浆距装置和相应的控制装置合成一体。
5.2传动系统
5.2.1传动系统被塔架法兰正上方的三个支点所支撑。
风轮侧的自位滚柱轴承作为固定支撑直接安装在机舱底架上。
活动支撑系统整合在齿轮箱上，主轴通过一个缩进套与齿轮箱相连接。
齿轮箱的载荷通过弹性支撑的支撑壁转移到机舱底架。
5.2.2风轮侧的自位滚柱轴承的轴承座上备有风轮锁定装置，这样能快速锁定转子以方便维修。
轴承座采用球墨铸铁GGG40.3材料。
自位滚柱轴承润滑需要的油脂采用迷宫式密封和V型环密封圈来保护其不受外界因素影响。
5.2.3带有连接法兰的主轴采用30CrNiMo8优质合金钢锻件。
转子轴的端部直接插入齿轮箱的行星齿轮架上，并通过缩紧套安全可靠地与齿轮箱连接在一起。
5.2.4三级齿轮箱为一级行星齿轮和两级正齿轮。
弹性衬套与齿轮箱的支撑臂、支撑元件整合在一起，并安装在机舱底架的支撑件上。
齿轮箱和发电机之间的联轴器上安装了一个制动装置。
在联轴器上还安装有一个安全离合器，用于发电机断路的突发情况下防止瞬态力矩转移到齿轮箱，以确保齿轮箱不受损坏。
5.2.5机械制动器盘作为附加的安全保障。
它只在主要的安全系统（叶片变桨距机构）发生故障的情况下启动，具有除了独立变桨距系统的三重冗余保护外的第四重安全措施。
5.3机舱底架和机舱罩
5.3.1机舱底架采用钢制的焊接组装件，具有极高的刚度。
刚性机舱底架具有很高的阻尼，能有效地隔离齿轮箱中的噪声的传播。
5.3.2机舱罩具有紧凑的外部尺寸，轮毂中的变浆距装置能直接从机舱进入以方便维修。
整个机舱罩都采用隔音设计以达到吸声的目的。
5.3.3塔架及导电轨
5.3.3.1塔架部件采用最可靠的L型法兰连接，采用最佳的门截面。
5.3.3.2导电轨：
外璧不导电、不导磁；确保设备和人身安全，不会短路。
5.4电气系统
5.4.1双馈异步发电机使得风机在可变的转速下工作，却不需要将全部功率通过变频器传送出来。
通过变频器的最大功率仅300kW。
变速发电机提供了在部分载荷条件下，相当平滑的功率变化以及在额定功率条件下的近乎完全平滑的功率输出。
5.4.2发电机采用完全封闭式以保护其不受气候环境的影响（防护等级IP54）。
废热通过具有消声通道的空气-空气热交换器排到大气中。
5.5偏航系统
5.5.1FD77B风机配有一个风向标。
机舱底架通过带有外齿轮的四点接触轴承连接到塔架上。
机舱的偏航系统通过三个电机带动减速齿轮完成。
在偏航电机间采用七个偏航制动器，以便偏航轴承环不随外部偏航力制动。
在偏航运动过程中，制动器仍保持较小的制动力，以防止啮合齿的往复变化从而引起到保护偏航机构的作用。
5.5.2偏航制动装置通过液压装置（也作为传动系统安全刹车的动力源）提供必要的制动力。
为了在各种情况下保证机组的安全运行，液压系统配有一个蓄能器，这些蓄能器能保证在万一出现电力供应故障的情况下具有必要的制动力。
5.6刹车系统（轴刹车）
5.6.1刹车包括两个作用在刹车盘的卡钳。
刹车卡钳直接螺栓连接在齿轮箱上。
与液压回路连接的刹车卡钳采用两级刹车转矩操作。
1级刹车转矩：
对转子减速，刹车转矩为一个相当于额定风轮转矩的刹车转矩。
2级刹车转矩：
定义好间隔时间后，开始启动刹车程序，2级刹车转矩开始发生作用，刹车转矩将达到相当于二倍额定风轮转矩的刹车转矩。
5.7变桨系统
5.7.1变桨系统由变桨轴承、变桨控制器、整流器、蓄电池、驱动电机、变桨齿轮箱和中心润滑系统组成。
5.7.2叶片变桨控制用来限制风机的功率和旋转速度，而且是主要的刹车系统。
通过计算机控制系统来指定叶片角度的设定值。
每片叶片有单独的变桨距电力驱动装置。
在主电源故障和在特定的风机停机程序阶段，驱动器可以直接由后备蓄电池供电，驱动器以最大的调节速度旋转叶片到安全位置。
5.8风机控制系统
Bachmann计算机控制系统安装在机舱的控制柜内。
它通过光纤数据电缆与塔基的转换器开关柜连接。
所有与风机运行有关的重要信息都能在计算机控制面板上显示出来。
在控制面板上可以读取如风速、转速和错误信息等。
计算机控制系统处理所有的引入信号和依据这些信号控制风机在良好的状态运行。
风机远程控制系统：
光纤环网从主控制器（master）开始，连接到每一个风机，如有必要也可以连接电网控制器，他们只能一个方向传输（TX为发送，RX为接收）：
主控制器（master）/TXRX/从控制器（slave）1/TXRX/从控制器（slave）2/TXRX/从控制器（slave）n/TXRX主控制器（master）通过电缆从主控制器出发再回到主控制器。
5.9风机变频系统
变频器采用IGBT技术，不管旋转速度为多少，通过主要的风速自动调节速度和功率，确保连续产生与电网匹配的电压和频率。
在亚同步运行模式（局部负荷范围），发电机产生100％电气功率给电网。
此外滑动功率通过发电机滑环提供给变频器的转轴。
在超同步运行模式（额定负荷范围），发电机产生83％左右的电气功率给电网，它不能通过变频器产生，提供给电网的剩余功率（大约17％）通过变频器由转子产生。
5.10风机液压系统
5.10.1液压系统构成
5.10.1.1液压单元固定在主支架底盘的油盘上，水平位置螺栓连接。
在环境温度-25°～+40°下运行。
液压系统的作用是控制偏航刹车和机械转子刹车。
在齿轮箱的高速轴侧配置了两个刹车卡钳，他们作用于刹车盘来制动转子。
转子刹车通过弹簧力关闭刹车，液压开启。
5.10.1.2刹车卡钳的液压回路设计为分级刹车，1级刹车（刹车转矩为一个相当于额定风轮转矩的刹车转矩）可使转子暂停，转子停止后或定义的时间间隔期满，2级刹车生效，2级刹车转矩将达到相当于二倍额定风轮转矩的刹车转矩。
5.10.1.3偏航刹车系统有七个液动刹车卡钳，作用在塔架顶的刹车盘上。
在风机正常运行中，刹车卡钳处在最大压力下，防止机舱的转动。
5.10.1.4偏航调整中刹车卡钳上的压力减低，偏航电机动作，刹车盘上残余的压力防止驱动装置反转。
5.10.2功能描述
5.10.2.1液压单元主要由以下部分组成：
油箱、电机、油泵、带旁路阀的滤油器、压力蓄能器、4-20mA压力传感器、溢流阀、电磁阀。
两个转子刹车卡钳由电磁阀和控制。
当这两个阀带电时，刹车卡钳的压力腔室充油，活塞收缩，卡钳释放。
5.10.2.2如果电磁阀失电，1级刹车起作用，以50%的额定刹车转矩止动转子。
该过程由溢流阀配合完成。
该阀维持的残余压力是可调整的，应与使用的刹车卡钳相匹配。
此时仅有部分压力回油进油箱。
5.10.2.3转子停止后或定义的时间间隔期满，电磁阀失电，此时残留的压力油全部卸回油箱，2级刹车起作用。
这种情况下，刹车转矩为100%。
5.10.2.4偏航刹车卡钳由电磁阀和控制。
5.10.2.5在正常风机运行中（无气流变化），两个阀均在失电位置，刹车卡钳处在满压条件下。
当机舱需要偏航调整时，电磁阀带电，通过溢流阀，压力降低到设定值。
当需要伸展电缆时，电磁阀、电磁阀带电，刹车卡钳腔室内的油压完全卸掉，以防止在较长的时间内偏航刹车系统不必要的磨损。
5.11风机防雷保护系统
5.11.1接地系统
箱体的接地系统能安全避开雷电，与大地保持等电位。
所有的接地系统的接地电阻不能超过2Ω。
5.11.2外部雷电保护
外部雷电保护系统通过低阻连接到接地电极环，来释放转移雷电电流。
5.11.3内部雷电保护
每个叶片装有一个接受器，它通过叶片轴承的内环与轮毂采取电气连接。
通过特殊的连接引导雷电电流从轮毂到转轴保留盘，雷电电流越过旋转轴承，转移给主要载体。
雷电电流引导通过两个附加的专门接触器连接到塔体，塔基的边缘连接到地极的三个点上，因此雷电电流能安全的引导到大地。
所有的塔基边缘与接地条采用电气连接。
主要的雷电电流路径设计雷电电流峰值为150kA，达到Ⅱ级雷电保护。
6风机启动
6.1风机投入运行前应具备的条件
6.1.1确认机组检修工作全部结束，工作票已收回，现场卫生合格，道路畅通，照明良好。
拆除所有接地短路线,断开全部接地刀闸,并作详细检查,恢复常设遮拦及标示牌；
6.1.2继电保护动作、开关传动试验及绝缘合格；
6.1.3风电机主断路器出线侧与并联电网相序一致；
6.1.4调向系统处于正常状态，风速仪和风向标处于正常运行的状态；
6.1.5制动和控制系统液压装置的油压和油位在规定范围；
6.1.6齿轮箱油位和油温在正常范围；
6.1.7叶轮上应无结冰现象；
6.1.8各项保护投停正确；
6.1.9控制系统电源正常；
6.1.10计算机显示处于正常状态。
6.2新安装风机启动前工作
6.2.1测量绝缘，做好记录；
6.2.2相序校核，测量电压值和电压平衡性；
6.2.3应用力矩扳手将所有螺栓拧紧到标准力矩值；
6.2.4按照设备技术要求进行超速、飞车、振动试验，正常停机试验及安全停机、事故停机试验；
6.2.5通过现场验收，具备并网运行条件；
6.2.6填写风电机组安装报告。
6.3检查与验收
6.3.1应制定质量验收管理制度，明确各级验收的职责范围。
6.3.2质量检验实行检修人员自检与验收人员检验相结合。
简单工序以自检为主。
检修过程中严格执行维护工艺规程和质量标准。
验收人员应随时掌握检修情况，坚持质量标准，做好验收工作。
6.3.3班组验收的项目，由检修人员自检后交班组长检验。
班长应全面掌握全班的检修质量，并随时做好必要的技术记录。
6.3.4特殊维护项目竣工后的总验收和整体试运行，由风电场技术负责人主持。
6.3.5在试运行前，检修人员应向运行人员交代设备和系统的变动情况以及注意的事项。
6.3.6检修人员和运行人员应共同检查设备的技术状况和运行情况。
6.3.7重点检查下列内容：
a）核对设备、系统的变动情况。
b）施工设施和电气临时接线是否已拆除。
c）设备运行是否正常，活动部分动作是否灵活，设备有无泄漏。
d）标志、信号是否正确。
e）现场整洁情况。
6.3.8集中检修单位检修的机组，设备的分段验收、分部试运行、总验收和整体试运行，由风电场技术负责人主持。
分段验收以检修单位为主，风电场参加；分部试运行、整体验收和整体试运行以风电场为主，检修单位配合。
6.4风机禁止启动的项目
6.4.1影响启动的安装、检修、调试工作未结束，工作票未终结和收回，设备现场不符合《电业安全工作规程》的有关规定；
6.4.2危机人身及设备安全情况；
6.4.3叶片处于不正常位置或相互位置与正常运行状态不符时；
6.4.4风电机组明显故障情况下主要保护装置拒动或失灵时；
6.4.5风电机组因雷击损坏时；
6.4.6风电机组因发生叶片断裂等严重机械故障时；
6.4.7制动系统故障时。
6.5风机启动方式
6.5.1启动方式A（简称A启动）
6.5.1.1当机组停机时风轮叶片角度70度，且刹车不制动时，刹车状态由“切除空转”命令控制，在允许的误差内，机组开始以转速曲线控制方式启动，并快速通过塔筒的共振范围。
如果风突然停止或产生共振，启动程序将中断、叶片重新回到70度位置。
如果启动成功，异步发电机的转速达到1500r/min（允许的速度范围为1500r/min±250r/min），转速良好、变频器连接到电网，直流回路电池组充电，供励磁电压。
此时功率还是零，叶片角度设置成相应的限定值。
6.5.1.1叶片角度逐渐向0度位置推进，转矩的设定值开始随之增加。
利用设定的曲线来避免不必要的过头控制。
启动完成，系统进入持续并网运行模式。
如果风变弱，转速将下降，如果风大，系统将进入恒定的1800r/min的控制。
6.5.2启动方式B（简称B启动）
B启动和A启动唯一不同的是初始状态，B启动是在执行刹车程序50或75后才开始启动的，启动过程与A启动的过程一样。
6.5.3启动方式C（简称C启动）
它是在刹车执行程序180、190或200停机后启动，与A和B启动截然不同的是，C启动需要执行自检，“自检”程序如下：
6.5.3.1风速传感器信号值正确与否检查。
6.5.3.2风向传感器信号检查。
6.5.3.3变桨驱动同步运行检查。
6.5.3.4蓄电池电量检查。
在检查的同时刹车已制动，通过磨损传感器检测到如果刹车片已经磨损超过限定值，机组显示故障。
如果没有，叶片向70度位置旋转。
在该过程中刹车是不能滑动的。
如果刹车有滑动，机组要停机。
否则，到70度位置后，刹车释放打开。
在变桨控制期间，启动所有的叶片角度的监视功能，以便一些可能的变桨控制故障被检测到。
成功自检后，真正的启动程序开始。
启动过程与A启动的过程一样。
6.6启动程序
在执行启动程序前，计算机控制系统要对所有风机启动的必要条件和安全系统的可行性操作全面检查。
安全系统功能测试是指“自检”。
6.6.1风机自启动的条件
6.6.1.1计算机控制系统中不存在未解决的故障信号；
6.6.1.2在一定的时间间隔内，风速保持在高于切入风速且低于切出风速间；
6.6.1.3风机必须与主风向保持一致；
6.6.2风机执行自检必须要满足下列条件：
6.6.2.1机械刹车盘能被使用；
6.6.2.2利用安全刹车的磨损指示器检查刹车卡钳的闭合性；
6.6.2.3以2°/s的速度旋转叶片调整到变桨角度70°；
6.6.2.4检查刹车能否控制的主轴的旋转转矩，轴不能滑动；
6.6.2.5刹车释放；
6.6.2.6检查无负载转速与预先设定算法一致（任何不同将指示风速信号故障）。
6.6.3风机自启动的步骤
6.6.3.1旋转加速且变桨角度慢慢的向运行位置调整；
6.6.3.2风机在规定转速下启动运行，快速通过塔的共振频率。
如果由于风速突然降低未能通过共振，则终止启动；
6.6.3.3如果启动程序成功，发电机以同步速度运行。
转速可在额定转速的±16％的范围内变化。
直流电路的蓄电池组开始充电，转换器切换到电网；
6.6.3.4计算机控制系统根据风速给出变桨角度值，发电机系统转矩的整定值，系统朝着曲线函数值方向推进；
6.6.3.5整个启动运行过程完成，风机在电网中稳定运行。
7风机停运
7.1正常停机
7.1.1正常停机的项目（一个或多个条件满足，风机停止）
7.1.1.1超过平均间隔时间10分钟，风机消耗的功率大于它产生的功率。
一旦主风速再次上升能够产生功率，风机将会自动重启；
7.1.1.2发电机功率水平超过20％的功率，不自动重启；
7.1.1.3风速超过风机允许运行的范围。
一旦风速降低低于重启的极限值，风机将会自动启动；
7.1.1.4有一个或多个温度监视超过极限值，不自动重启；
7.1.1.5环境温度低于-15℃；
7.1.1.6液压子系统故障，可能的故障：
压力不够或泵使用时间太长，指示有可能渗漏，不自动重启；
7.1.1.7齿轮箱供油故障，如压力建立不起来，不自动重启；
7.1.1.8计算机控制系统检测到偏航控制系统有错误。
不自动重启；
7.1.1.9风速计故障。
不自动重启；
7.1.1.10风向标故障。
不自动重启；
7.1.1.11风速仪比较的风速不一致，且指示的功率值超过转矩-转速曲线图中的值。
不自动重启；
7.1.1.12旋转方向错误，对风向的定位严重错误，也间接的表明偏航控制失败，不自动重启；
7.1.1.13直接无风情况下的电缆状况是必要的，该信号出现在：
如果没有合适的一段时间的平静风存在，
将不能记录无风情况下的电缆状况，以及以其它方式转动造成的电缆扭曲，可以自动重启。
7.1.1.14塔和传动链振动，不自动重启；
4.1.1.15下面两个情况也属于正常停机，不自动重启：
a齿轮箱的高速轴和低速轴的速比与指定值不匹配；
b变桨驱动的后备蓄电池的容量低于允许范围；
7.1.2正常停机的程序
7.1.2.1叶片角度向后旋转，同时维持电网运行；
7.1.2.2控制变桨率为5°/s，逐渐增加变桨角度使转速下降，相应的功率也下降。
在定义好的旋转速度，发电机慢慢的关闭从电网中脱开。
叶片角度更进一步增加，直到叶片到达变桨角度90度位置，刹车保持打开。
7.2快速Ⅰ停机
7.2.1快速Ⅰ停机的条件：
7.2.1.1风机转速超过运行转速的21％；
7.2.1.2转换器故障或转换器超速。
7.2.2快速Ⅰ停机的程序：
7.2.2.1发电机直接从电网脱开；
7.2.2.2变桨控制驱动器由晶体闸流管的输出驱动；
7.2.2.3叶片变桨以快速关闭，以9.5°/s的数率的控制方式改变；
7.2.2.4当叶片角度达到90度时，叶片停止，安全链不中断；
7.2.2.5刹车保持打开。
7.3快速Ⅱ停机
7.3.1快速Ⅱ停机的条件：
7.3.1.1电网故障；
7.3.1.2电网低压或超压；
7.3.1.4频率监视触发；
7.3.1.4转换器电网故障；
7.3.1.5变桨控制系统故障。
7.3.2快速Ⅱa停机
电网故障如：
不对称，过压或低压、超频或低频、突然的矢量变化将导致快速Ⅱa停机，刹车程序180，风轮叶片以每秒近15°的速度旋转到92°的位置。
变桨控制驱动装置由后备蓄电池供电。
主轴刹车不制动。
7.3.3快速Ⅱb停机
主开关跳闸；变桨速度太慢；由后备蓄电池供电后，限位开关不动作将导致快速Ⅱb停机，刹车程序190，风轮叶片以每秒近15°的速度旋转到92°的位置。
变桨控制驱动装置由后备蓄电池供电。
主轴刹车制动，但40s后释放。
7.3.4快速Ⅱ停机安全链不终断,但UPS电源消耗达6分钟，计算机控制系统将断开与UPS的连接，安全链打开（自动防故障运行）。
7.4紧急停机
7.4.1紧急停机的条件：
7.4.1.1按紧急停机按钮，在机舱内和塔架底部；
7.4.1.2功率超过额定功率的150％，这种情况只有在发电机系统有问题时存在；
7.4.1.4转轴超速，超过最大限定运行值的120％；
7.4.1.4齿轮箱超速，超过最大限定运行值的120％；
7.4.1.5控制器误发刹车动作；
7.4.1.6机组振动开关动作；
7.4.1.7脱网（如：
短路引起的跳闸）。
7.4.2紧急停机的程序：
7.4.2.1并网开关跳闸，发电机与电网解列；
7.4.2.2安全链中断，备用蓄电池直接连到变桨调节驱动器；
7.4.2.4叶片变桨以最大的调节率来调节运行；
7.4.2.4当叶片达到91度位置，通过限位开关停机；
7.4.2.5安全刹车动作；
7.4.2.6完成上述过程后，风机被旋转刹车制动，只有当安全链复位后风机才可能重启。
7.4.4手动紧急停机的项目：
7.4
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