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运行维护手册

风电机组运行维护手册

国电联合动力技术有限公司

1.目的1

2.适用范围1

3.职责1

4.机组简介2

4.1总体技术参数介绍2

4.2叶片介绍5

4.3轮毂及变桨系统简介6

4.4传动链系统7

4.5偏航系统7

4.6液压系统简介8

4.7齿轮箱系统9

4.8发电机系统10

4.9滑环系统10

4.10电气控制系统11

4.11变流器简介13

4.12气象站及防雷系统15

5.运行指导17

5.1待机状态17

5.1.1待机状态需满足的条件17

5.1.2转为启动状态的因素18

5.1.3系统由待机转为停机的条件18

5.2启动状态18

5.2.1机组进入启动状态的条件18

5.2.2转为停机的几个条件19

5.3加速状态19

5.3.1机组进入加速状态的条件19

5.3.2转为停机的几个条件20

5.4运行（并网）发电状态20

5.4.1机组进入运行发电状态条件20

5.4.2转为停机的几个条件21

5.5停机状态21

5.5.1正常停机22

5.5.2快速停机22

5.5.3紧急停机23

5.6维护状态23

5.7机组运行及注意事项24

6.维护类型介绍25

6.1试车首捡和500小时维护25

6.1.1风机试车一周后首检25

6.1.2500小时维护26

6.2风机的定期维护26

7.维护内容28

7.1叶片维护28

7.1.1叶片表面检查与维护28

7.1.2叶片噪音检查29

7.1.3雷电保护系统检查与维护29

7.1.4排水孔的检查与维护30

7.1.5叶片根部盖板及配重的检查与维护30

7.1.6叶片螺栓的检查和维护30

7.1.7叶片的修复30

7.2轮毂和变桨系统维护31

7.2.1变桨整体外观检查与维护31

7.2.2螺栓的检查与维护32

7.2.3润滑系统的检查与维护32

7.2.4变桨齿轮的检查与维护34

7.2.5变桨齿轮箱的检查与维护35

7.2.6变桨电机的检查与维护36

7.2.7转速传感器的检查与维护37

7.2.8叶片角度校准37

7.2.9伺服控制器的检查与维护37

7.2.10轮毂内箱体外观检查与维护38

7.2.11轴柜检查与维护38

7.2.12电池系统检查与维护38

7.2.13主控柜检查与维护40

7.3主轴维护40

7.3.1常规目视检查40

7.3.2接油盒的检查与维护40

7.3.3检查所有螺栓是否松动41

7.4偏航系统维护41

7.4.1表面检查与维护41

7.4.2偏航紧固件检查与维护42

7.5液压系统维护（含刹车系统）44

7.5.1液压系统的检查与维护44

7.5.2刹车系统的检查与维护46

7.6增速齿轮箱系统维护48

7.6.1齿轮箱外表检查与维护48

7.6.2齿轮箱部件的检查与维护48

7.6.3齿轮箱中润滑油检查与维护49

7.6.4更换齿轮箱油滤芯51

7.6.5更换齿轮箱润滑油53

7.6.6齿轮箱油冷却系统的检查与维护54

7.7滑环的维护56

7.7.1外观检查56

7.7.2电刷维护56

7.8联轴器维护57

7.8.1联轴器外观检查与维护57

7.8.2距离检查58

7.8.3螺栓检查58

7.8.4对中检测59

7.9发电机维护60

7.9.1发电机表面检查60

7.9.2检查发电机螺栓60

7.9.3发电机滑环和碳刷检查60

7.9.4检查发电机接线61

7.9.5空气过滤器的维护61

7.10罩体的维护61

7.10.1外表检查与维护61

7.10.2紧固件检验62

7.10.3风速仪风向标及航标灯检验62

7.10.4罩体修复62

7.11塔筒及塔筒内电缆维护63

7.11.1非紧固件、门外梯子的检查维护63

7.11.2塔筒门的检查63

7.11.3检查塔筒的防腐情况63

7.11.4检查内部照明和紧急照明63

7.11.5检查攀爬保护系统63

7.11.6目检灭火器63

7.11.7核检救助箱的完整性63

7.11.8检查梯子64

7.11.9检查平台64

7.11.10检查接地线64

7.11.11检查塔筒内电缆64

7.11.12焊缝检查64

7.11.13紧固件检查64

7.12基础及防腐系统维护65

7.12.1基础的检查与维护65

7.12.2防腐系统维护66

7.13箱变维护67

7.14控制柜及变流器维护68

7.14.1塔底柜检查与维护68

7.14.2机舱柜内检查68

7.14.3变流器的维护69

7.15控制功能检查及维护73

7.15.1急停功能测试73

7.15.2不间断电源检查73

7.15.3机舱加热器检查74

7.15.4安全链功能检查74

8.附录74

附录1：

维护工具列表74

附录2：

螺栓力矩表81

附录3：

机组用油统计表85

附录4：

维护记录85

1.目的

本手册为规范国电联合动力技术有限公司生产的，1.5MW风力发电机组的现场运行、维护工作而编制，主要包含了UP77（82）风力发电机组的简介、机组的运行指导以及机组的维护方法。

为机组的现场运行维护提供指导。

2.适用范围

本手册由国电风电设备调试所组织编制、审查、批准后生效，在风机运行现场执行。

本手册适用于国电联合动力技术有限公司生产的1.5MW风力发电机组现场运行、维护工作指导，现场运行维护人员应按本手册的规定对机组进行使用和维护。

3.职责

现场运行维护人员负责风电机组的现场运行、维护工作的执行，并负责将维护、运行注意事项向业主说明，对业主进行指导。

4.机组简介

UP77（82）-1500风力发电机组是由国电联合动力技术有限公司与德国Aerodyn公司联合设计的，它采用三叶片、上风向、水平轴、双馈异步发电机、主动电变桨矩、变速恒频逆变器并网技术，具有通用性强、功率曲线先进、结构成熟、运行可靠等优点，同时在发电机、齿轮箱、轴承等关键部件上采用了最新设计，单机容量最适合中国目前的环境及安装使用条件。

国电联合动力技术有限公司在设计之初就提出了‘差异化，系列化’的设计思路，充分考虑中国实际风资源状况，在德方设计的防风沙机型基础上，发挥联合设计优势，进行产品系列化设计。

根据中国不同风场类型，设计了分别适用于IEC2A，IEC3A和IEC2A+,IEC3A+的冷态，常温，防风沙的系列风机，根据机组叶轮直径不同分为：

UP77、UP82两种类型。

4.1总体技术参数介绍

序号

描述

单位

规格

机组数据

1.1

制造商

国电联合动力技术有限公司

1.2

型号

UP77/82

1.3

额定功率

1500

1.4

叶轮直径

77.36/82.7

1.5

切入风速

m/s

1.6

额定风速

m/s

11.1

1.7

切出风速

m/s

25（10分钟均值）

35（3秒均值）

1.8

重新切入风速

m/s

20（10分钟平均值）

1.9

抗最大风速

m/s

59.5（3秒平均值）

1.10

设计寿命

年

叶片

2.1

产品型号

国电联合动力UP37.5/UP40.25

2.2

叶片材料

玻璃纤维增强树脂

2.3

叶片数量

个

2.4

叶轮转速

Rpm

9.7~19.5

2.5

额定转速

Rpm

17.4

2.6

最优叶尖速比

8.5/9.5

2.7

扫风面积

4700.3/5089.6

2.8

旋转方向（从上风向看）

顺时针

2.9

风轮倾角

度

齿轮箱

3.1

型号

南高齿

3.2

齿轮箱结构

两级行星一级平行轴圆柱

3.3

齿轮传动比率

100.48

3.4

额定功率

1663

3.5

润滑形式

电动油压泵

3.6

润滑油型号

MobilMobilgearSHCXMP320或满足质量要求的同类型润滑油

发电机

4.1

类型

湘潭电机厂/VEM/南汽

4.2

额定功率

1550

4.3

额定电压

690

4.4

额定电流

1262

4.5

额定转速

rpm

1750

4.6

额定频率

4.7

绝缘等级

4.8

润滑脂型号

MobilSHC100或通用油脂

4.9

防护等级

IP54（发电机）

制动系统

5.1

型号

高速轴及偏航制动均为Svendborg

5.2

主制动系统

全顺桨独立制动

5.3

第二制动系统

单盘式，失效安全，主动型（在电网断开期间可让传动系统停车）

偏航系统

6.1

型号

天马（偏航轴承）/或满足质量要求的其他厂家

南高齿（偏航驱动）/或满足质量要求的其他厂家

6.2

类型

主动电驱动型/Aerodyn

6.3

偏航轴承形式

4点接触双滚珠轴承，内齿

6.4

偏航速度

度/秒

0.8

控制系统

7.1

型号

国电联合动力1.5MW

7.2

控制柜

7.3

软并网装置/类型

变流器/IGBT逆变

7.4

额定出力的功率因数

-0.95~0.95（可调节）

防雷保护

8.1

防雷设计标准

按照IEC61024-I设计

符合GL2003认证规范

8.2

防雷措施

电气防雷、叶尖防雷等

8.3

风机接地电阻

≤4Ω

塔架

9.1

类型

钢制锥筒

9.2

高度

米

65/80

9.3

表面防腐

喷漆防腐

重量

10.1

机舱

吨

10.2

叶轮

吨

33.1

10.3

塔底控制柜

吨

1.02

10.4

变流器柜

吨

1.48

适用范围

11.1

运行温度

℃

-30~+40℃

11.2

生存温度

℃

-40~+50℃

11.3

防沙尘

mg/m3

11.4

是否考虑冰载

是

11.5

地震烈度

级

Ⅶ

11.6

平均湿度

70%

11.7

设计标准

GermanishLioyd2003

4.2叶片介绍

UP77（82）-1500风电机组所用的叶片基体材料是有高性能的低粘度环氧树脂加热固化而成，具有粘接强度高、韧性好、耐腐蚀、耐疲劳性好，断裂延伸率高的特点，能够与增强材料良好的匹配，满足叶片的耐疲劳性能要求。

风轮叶根部采用加强设计，抗极限载荷能力大大提高，使得UP77（82）机组具有抗击50年一遇的强度为59.5m/s（3秒平均值）的极大风力的能力，保证UP77-1500风电机组的长期安全可靠运行。

UP77（82）-1500风电机组采用37.5（40.25）米长叶片，扫风面积比现有进口或从国外引进许可证生产的同类机型增大15%至20%，额定风速比常见的用于二类风场的40米叶片类型风机低，所以UP77-1500的年发电量可提高10%左右，可以显著降低风电场的发电成本。

4.3轮毂及变桨系统简介

UP77（82）-1500风力发电机组的风轮由3个叶片、叶片轴承及球墨铸铁轮毂构成。

轮毂是风轮的骨架，也是风力发电机组最直接的动力来源。

叶片通过球式轴承，安装在轮毂上，通过变桨控制系统以实现叶片桨距角可调。

在高风速下，双馈发电机和变桨矩系统将风电机组的输出功率保持在额定功率,在低风速条件下，双馈发电机和变桨矩系统通过选择风轮转子的转速和叶片角度的最佳结合使风电机组的输出功率最大。

通过对翼型参数进行优化设计，获得了较高的风能效率。

国电联合动力生产的风力发电机组，采用主动电变桨矩系统，该系统有1个主控柜、3个轴柜、3个电池柜和3个变桨驱动电机组成。

主控柜是整个变桨系统的核心，用来和风力发电机组的主控系统通讯，并根据控制系统的要求向各个轴柜发送命令，使桨叶角度达到系统所要的最佳位置。

轴柜接受主控柜的命令，根据需要驱动变桨电机，使桨叶角度适合机组的要求。

电池柜用来在紧急情况下为系统提供电源，保证系统达到安全状态。

4.4传动链系统

传动链系统，是风力发电机组能量传输的路径，它把叶片采集的风能传递给发电机，转换为电能。

UP77（82）-1500风力发电机组传动链为四点支撑。

主轴安装在止推轴承和浮动轴承上。

轴承座通过螺栓与主机架连接。

齿轮箱通过锁紧盘与主轴连接。

力矩臂利用螺栓固定在安装于机架上的弹性支撑上。

本系统采用长轴传动设计，低速轴采用双轴承支撑，轴系上传递扭矩，使得齿轮箱不承担转子重量和推力，只承担扭矩，可靠性大大提高。

齿轮箱由两级行星一级平行轴圆柱齿轮传动。

从齿轮箱通过万向联轴节柔性联结，将能量耦合到发电机。

4.5偏航系统

偏航系统由机座与偏航轴承连接，与偏航刹车系统、偏航驱动系统组成。

本系统采用内齿轮传动，减小了外部环境对齿轮的影响。

偏航刹车系统有十个液压刹车钳组成。

偏航驱动系统由4套偏航电机和偏航减速齿箱组成的偏航驱动器组成。

偏航电机带动的偏航齿箱作用在偏航齿盘上，可以带动机舱转动实现偏航、解缆动作。

偏航又称“自动对风”是指主控系统根据采集的风向与机舱位置的夹角，判断机舱需要调整的角度，从而控制偏航电机旋转，使机组与风向的夹角为0，以便机组能最大限度的捕获风能，提高机组的发电能力。

正常偏航速度为0.8°/s。

“解缆”是为了避免电缆过度扭转产生撕裂，而采取的措施。

计数器计算机舱的偏航圈数，当达到设定的初级解缆圈数后（2.5圈），根据风速情况，由主控制器发送信号进行解缆。

如果第一次发出信号而解缆未动作，则往同一方向旋转达终级解缆圈数后（3圈），将执行紧急停机。

解缆的运行及监控由控制系统自动执行。

4.6液压系统简介

液压站又称液压泵站，是独立的液压装置，它为高速主轴刹车卡钳和10个偏航刹车卡钳提供动力。

液压单元根据风电机组刹车系统的要求供油，并控制油流的方向、压力和流量，从而使得刹车系统的刹车钳执行刹车、松开的动作。

液压站是由机泵组、集成块或阀组合、油箱、电气盒组合而成。

各部件功用如下：

机泵组——由电动机、联轴器、高压齿轮泵组成，它是液压站的动力源，将机械能转化为液压油的动力能。

集成块或阀组合——是由液压阀及通道体组合而成。

它对液压油实行方向、压力、流量调节。

油箱——由碳铜材质构成的半封闭式容器，上还装有加热器、空气滤清器、液位计、液位开关和温度开关等，它用来储油、油的加热及过滤、以及显示油位。

电器盒——设置外接引线的端子板。

具体组成见下图：

序号

位置

产品说明

序号

位置

产品说明

油滤

减压阀

系统安全阀

过滤器

17,20

单向阀

油泵电机

20,21.1,28

溢流阀

储油箱

22,23,24

手动泄压阀门

液位计

22,23,24,25

电磁阀

过滤口

22,23,24,25

电磁阀电源插头

水平/恒温器

22,23,25

换向电磁阀

漏极插头

22.1

安全阀

A1,A3

蓄能器

22,23

双阀手柄

压力开关

单向阀

手动泵

24.1,29

单向阀

P1,P4,P7

压力测试点

阀门手柄

压力表3-100BAR

压力表0-250BAR

液压站的工作原理如下：

电机带动油泵旋转，泵从油箱中吸油后打油，将机械能转化为液压油的压力能，液压油通过集成块（或阀组合）被液压阀实现了方向、压力、流量调节后经外接管路传输到偏航刹车、转子刹车的刹车钳部分，从而实现刹车动作。

在UP77（82）-1500机组中液压系统是确保机组安全运行必不可少的部分。

4.7齿轮箱系统

齿轮箱系统的功能是将转子的扭矩传至发电机，能量通过风轮叶片由风轮主轴传递至齿轮箱，然后通过柔性联轴器传递至发电机。

同时齿箱还将转子转速增至发电机的同步转速，以满足发电机的需求。

齿箱通过PT100对润滑油进行温度检测，当运行粘性过高而不能保证提供足够的润滑油时，需通过齿箱自带的加热系统对齿轮箱润滑油进行加热，当齿轮箱首次运行或较长时间停止后，或在低温环境下运行时也需要对润滑油进行加热。

当齿箱长时间运行，润滑油温度过高时，通过水冷或风冷系统对润滑油进行冷却以保证润滑油在合适的温度范围工作。

齿箱组成及结构见下图：

1润滑系统②可视液位计③电加热器④油池温度传感器

⑤吸油口⑥液位报警器⑦温度开关⑧放油口

⑨轴承温度传感器⑩空气滤清器

齿轮箱的设计考虑了如下技术要求，以保证齿轮箱满足设备的可靠性：

（1）为了达到更大的啮合比，选用更适合的高齿齿形；

（2）为了均衡每个齿通过螺线时的齿接触面，对螺线进行调整；

（3）由于湍流和运行工况引起的齿轮啮合不平衡，采用更高强度的轴承；

（4）基于对啮合损耗的仔细检查，选用更适合的润滑油供应系统；

（5）对所有齿轮和轮片进行100％的加工误差的工艺测试检查；

（6）采用目前最先进的设备进行在线监控，执行更为严格的产品质量控制流程。

4.8发电机系统

本系统采用的是1.5MW双馈、绕线式异步风力发电机，他是整个发电机组最主要的功能部件，通过发电机的作用把风能转换成了电能。

双馈异步发电机是一种转子滑环上连接着变频器的绕线式异步发电机，变频器系统（back-to-backconvertor）是由中间有一个直流电路的两个PWM组成的。

将定、转子三相绕组分别接入两个独立的三相对称电源，定子绕组接入工频电源；转子绕组接入频率、幅值、相位都可以按照要求进行调节的交流电源；调节时，必须保证在任何情况下，转子外加电压的频率都要与转子感应电动势的频率保持一致，改变转子外加电压的相位和幅度，就可以调节发电机定子侧的有功功率和无功功率，从而使发电机组在较宽的风速范围内都能发出满足电网需要的电能。

4.9滑环系统

滑环又被称为电气旋转关节，用于要求无限制连续旋转时从固定结构到旋转结构传输电源和数据信号的电系统中。

在风力发电机组中滑环负责机舱柜与轮毂内变桨系统的电器连接，一方面负责给变桨系统提供电源和发送控制命令，另一方面还接受变桨系统传回的各种信息，以便主控系统根据变桨系统的信息合理的发出控制命令。

有关滑环的具体说明详见滑环说明书。

4.10电气控制系统

电气控制系统有塔底柜、机舱柜、SCADA控制系统等部分组成，是整个风力发电机组的控制中枢，它负责控制整个机组的启动、停止、报警等一系列动作。

机组的控制系统以Beckhoff的PLC系统为控制核心，通过穆勒公司生产的高品质的断路器、接触器等基本的控制电器元件，为机组的可靠、安全运行提供了保障，同时使用这些开放、标准化的软硬件，消除了由于兼容性所导致的问题。

UP77-1500风电机组设计有两个控制柜，全部为我公司生产并拥有自主知识产权。

其中主控制柜（塔底柜）位于塔架的底部，另一个控制柜（机舱柜）位于机舱。

主控制柜（塔底柜）：

●提供机舱用的电源

●提供塔架照明用电源

●风机的中央控制单元

机舱柜：

●提供机舱设备用的电源

●机舱设备和变桨的控制单元

●数据的采集

塔底控制柜指示灯说明：

上排从左至右：

红灯

故障

当故障发生时红灯亮起。

绿灯

待机

当转子没有旋转和没有故障时灯亮。

白灯

运行

当风机运行时灯亮。

蓝灯

维护

当某一个钥匙开关（塔架底部或机舱）被转至1位置（维护）时灯亮。

红灯

安全链

当安全链中某一节点发生故障时灯亮。

红灯

紧急停机

当3个紧急停机开关的一个被按下时灯亮。

红灯

叶轮锁定

当叶轮被机械锁定时灯亮。

中排从左至右：

白色按钮

启动

当所有条件满足时，按此按钮启动风机。

黑色按钮

停机

手动正常停机。

蓝色按钮

重启

如果风机静止或者处于维护模式，处理故障后，按下此按钮后可以清除故障状态。

钥匙开关

维护

转到1位置，风机被切换至维护模式。

绿灯

预留

绿灯

并网

并网后灯亮。

白灯

测试

*假如灯闪，表示CPU工作正确。

*持续亮或者不亮意味着CPU故障。

底排：

红色按钮

紧急停机

手动急停。

机舱控制柜指示灯说明：

上排从左至右

红灯

故障

当故障发生时红灯亮起。

绿灯

待机

当没有转子旋转和没有故障时灯亮。

蓝灯

维护

当某一个钥匙开关（塔架底部或机舱）被转至1位置（维护）时灯亮。

红灯

安全链

当安全链中某一节点发生故障时灯亮。

红灯

紧急停机

当3个紧急停机开关的一个被按下时灯亮。

蓝灯

叶轮锁定

当叶轮被机械锁定时灯亮。

白灯

并网

并网后灯亮。

中排从左至右：

黑色按钮

变桨旁路

黑色按钮

停机

手动正常停机。

蓝色按钮

重启

如果风机静止或者处于维护模式，处理故障后，按下此按钮后可以清除故障状态。

白色按钮

左偏航

手动左偏航。

白色按钮

右偏航

手动右偏航。

白色按钮

开桨

手动开桨。

白色按钮

顺桨

手动顺桨。

底排：

钥匙开关

转到1位置，风机被切换至维护模式。

红色按钮

紧急停机

手动急停。

4.11变流器简介

变流器是使电源系统的电压、频率、相数和其他电量或特性发生变化的电器设备，UP77（82）-1500风力发电机组采用ABB公司生产的1.5MW风电变流器，该产品主电路采用两个结构相同的三相PWM整流器和逆变器，实现矢量控制和电能双向传输，并且针对中国电网特点，选用耐宽幅波动型的变流器，可以满足电网电压±15%之间的变化；长寿命设计，器件选型和系统配置均按20年使用寿命考虑。

耐低温设计，适用于恶劣的使用环境，可以耐受高温，低温，高湿的环境。

ACS800变流器的组成根据功能可分网侧变流器、转子侧变流器两大部分：

网侧变流器（ISU）将输入的三相交流电整流为传动单元中间直流电路所需要的直流电，中间直流电流向转子侧变流器供电。

网侧滤波器用来抑制交流电压和电流谐波。

网侧变流器是一个基于IGBT模块的变流器（ISU），它带有AC或DC熔断器及可选设备，并带有一个装有IGBT供电控制程序的RDCU-02控制单元。

网侧变流器由转子侧变流器控制单元通过光纤进行控制。

转子侧变流器包含两个IGBT的逆变器模块（INU），

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