1500机组运行维护.docx

1、1500机组运行维护一：机组运行维护：机组运行及安全系统金风77/1500风力发电机组是全天候自动运行的设备,整个运行过程都处于严密控制之中。其安全保护系统分三层结构：计算机系统，独立于计算机的安全链，器件本身的保护措施。在机组发生超常振动、过速、电网异常、出现极限风速等故障时保护机组。对于电流、功率保护，采用两套相互独立的保护机构，诸如电网电压过高，风速过大等不正常状态出现后，电控系统会在系统恢复正常后自动复位，机组重新启动。具体运行过程为a) 当风速持续10分钟（可设置）超过3m/s，风机将自动启动。叶轮转速大于9转分时并入电网。b) 随着风速的增加，发电机的出力随之增加，当风速大于12m

2、/s时，达到额定出力，超出额定风速机组进行恒功率控制。c) 当风速高于米/秒持续10分钟，将实现正常刹车（变桨系统控制叶片进行顺桨，转速低于切入转速时，风力发电机组脱网）。d) 当风速高于28米/秒并持续10秒钟时，实现正常刹车。e) 当风速高于33米/秒并持续1秒钟时，实现正常刹车。f) 当遇到一般故障时，实现正常刹车。g) 当遇到特定故障时，实现紧急刹车（变流器脱网，叶片以10/s的速度顺桨）。3.3.7 控制系统金风77/1500风力发电机组配备的电控系统以可编程控制器为核心，控制电路是由PLC中心控制器及其功能扩展模块组成。主要实现风力发电机正常运行控制、机组的安全保护、故障检测及处理

3、、运行参数的设定、数据记录显示以及人工操作，配备有多种通讯接口，能够实现就地通讯和远程通讯。见图9 控制系统原理图。 图9 控制系统原理图3.3.7.1 电控系统的组成金风77/1500风力发电机组的电气控制系统由低压电气柜、电容柜、控制柜、变流柜、机舱控制柜、三套变桨柜、传感器和连接电缆等组成，电控系统包含正常运行控制、运行状态监测和安全保护三个方面的职能。低压电气柜：风力发电机组的主配电系统，连接发电机与电网，为风机中的各执行机构提供电源，同时也是各执行机构的强电控制回路。电容柜:为了提高变流器整流效率，在发电机与整流器之间设计有电容补偿回路，提高发电机的功率因数。为了保证电网的供电质量，

4、在逆变器与电网之间设计有电容滤波回路。控制柜：控制柜是机组可靠运行的核心，主要完成数据采集及输入、输出信号处理；逻辑功能判定；对外围执行机构发出控制指令；与机舱柜、变桨柜通讯，接收机舱和轮箍内变桨系统信号；与中央监控系统通讯、传递信息。变流柜：变流系统主电路采用交直交结构，将发电机输出的非工频交流电通过变流柜变换成工频交流电并入电网。机舱控制柜：采集机舱内的各个传感器、限位开关的信号；采集并处理叶轮转速、发电机转速、风速、温度、振动等信号。变桨柜：实现风力发电机组的变桨控制，在额定功率以上通过控制叶片桨距角使输出功率保持在额定状态。在停机时，调整桨叶角度，使风力发电机处于安全转速下。正常运行控

5、制包括机组自动启动，变流器并网，主要零部件除湿加热，机舱自动跟踪风向，液压系统开停，散热器开停，机舱扭缆和自动解缆，电容补偿和电容滤波投切以及低于切入风速时自动停机。监测系统主要监测电网的电压、频率，发电机输出电流、功率、功率因数，风速，风向，叶轮转速，发电机转速，液压系统状况，偏航系统状况，风力发电机组关键设备的温度及户外温度等，控制器根据传感器提供的信号控制风力机组的可靠运行。安全保护系统分三层结构：计算机系统（控制器），独立于控制器的紧急停机链和个体硬件保护措施。微机保护涉及到风力机组整机及零部件的各个方面，紧急停机链保护用于整机严重故障及人为需要时，个体硬件保护则主要用于发电机和各电气

6、负载的保护。电控系统的设计和实施结果能够满足风力发电机组无人值守、自动运行、状态控制及监测的要求。3.3.7.2 变流装置金风MW级直驱永磁同步风力发电系统通过变流装置和变压器接入电网，其中变流系统主电路采用交直交结构，将永磁同步风力发电机发出的能量通过变压器送入电网， 变流系统的主电路图如图10所示：图10 变流系统主电路原理图变流装置按照我公司永磁同步风力发电机的特点专门设计，与六相永磁同步发电机具有很好的适应性，即通过六相不可控整流，有效减少或抑制了电机侧的谐波转矩脉动，同时对电机绕组几乎没有du/dt的影响。另外，从上图可看出，变流装置主回路采用多重化并联技术，提高了系统容量（小容量功

7、率器件可用在大容量系统中）、减少了输出电流谐波。中间斩波升压是三重斩波升压，起到了稳压和升压作用，适应了风机的最大风能捕获策略，即把变动的发电机输出电压，与整流回路一起最终稳定在DC-Link电压设定值附近，使DC-Link电压稳定在逆变环节所需的直流电压上。DC/AC变换部分采用两重逆变策略，通过采用先进的PWM脉宽调制技术，有效减少了输出谐波（THD4%）、提高了系统容量。通过控制上的优化，使电压闪变指标在国际技术标准允许范围之内。金风MW级直驱永磁同步风力发电系统变流装置是全功率变流装置，与各种电网的兼容性好，具有更宽范围内的无功功率调节能力和对电网电压的支撑能力。同时，变流装置先进的控

8、制策略和特殊设计的制动单元使风机系统具有很好的低电压穿越能力（LVRT Capability），以适应电网故障状态，在一定时间内保持与电网的联接和不脱网。通过独到的信号采集技术、接口技术等提高了变流装置系统的电磁兼容性，如直流环节的均压接地措施，有效减少了干扰。3.3.7.3 变桨系统(见图12)图11 变桨驱动原理图变桨电控系统主电路采用交流-直流-交流回路，变桨电机采用交流异步电机（见图11变桨驱动原理图）。变桨速率或变桨电机转速的调节，采用闭环频率控制。相比采用直流电机调速的变桨控制系统，在保证调速性能的前提下，避免了直流电机存在碳刷容易磨损，维护工作量大、成本增加的缺点。每个叶片的变桨

9、控制柜，都配备一套由超级电容组成的备用电源，超级电容储备的能量，在保证变桨控制柜内部电路正常工作的前提下，足以使叶片以10/s的速率，从0顺桨到90三次。当来自滑环的电网电压掉电时，备用电源直接给变桨控制系统供电，仍可保证整套变桨电控系统正常工作。当超级电容电压低于软件设定值，主控在控制风机停机的同时，还会报电网电压掉电故障。相比密封铅酸蓄电池作为备用电源的变桨系统，采用超级电容的变桨系统具有下列优点：a) 充电电流大，充电时间短；b) 交流变直流的整流模块同时作为充电器，无须再单独配置充放电管理电路；c) 超级电容的容量随使用年限的增加，减小的非常小。d) 寿命长；e) 无须维护；f) 体积

10、小，重量轻等优点。图12 变桨系统3.3.8 监控系统风力发电机组监控系统一般分为中央监控系统和远程监测系统。中央监控系统由就地通讯网络、监控计算机、保护装置、中央监控软件等组成。功能主要是为了利于风电厂人员集中管理和控制风机。远程监控系统由中央监控计算机、网络设备（路由器、交换机、ADSL设备、CDMA模块）、数据传输介质（电话线、无线网络、Internet）、远程监控计算机、保护系统、远程监控软件组成。功能主要是为了让远程用户实时查看风机运行状况、历史资料等。(见图13监控系统结构图)金风科技作为国内最大的风机制造商，针对国产风机已经拥有了功能完善的风力发电机中央监控软件及远程监测软件。金

11、风科技于2006年开发完成金风SCADA系统，该系统可实时对多个电场、多种机型实现远程数据采集和监测。3.3.8.1 就地通讯网络就地通讯网络是通过电缆、光缆等介质将风机进行物理连接，对于介质的选择依据风电场的地理环境、风机的数量、风机之间的距离、风机与中央监控室的距离、项目的投资以及对通讯速率的基本要求制定(推荐以单模光缆为传输介质)。网络结构支持链形、星形、树形等结构。具体的连接方式需要确定风机的排布位置、及结合现场施工的便捷性制定。同时给业主提供详细的光缆铺设、光纤熔接技术文件。监控系统结构如图13。图13 监控系统结构图3.3.8.2 中央监控软件 金风风机中央监控系统软件是风电厂人员

12、监测、控制风机，获取风机数据的平台。金风科技针对业主的普遍要求，开发设计了适应多种不同协议风机的中央监控软件，包括以下主要功能：3.3.8.2.1 监测功能可以实时监测风机的运行状态，包括：风速、功率、叶轮转速、电机转速、发电量、发电时间、外部功率、小风停机时间、小风故障时间、标准运行时间、总维护时间、偏航角、环境变量、风向角、发电机温度、总发电时间、总维护时间、无功电度、总发电量、通电时间、总故障时间、无功电度、消耗电量、风可利用时间、待机时间、小风停机时间、小风故障时间、定期检修时间、外部故障时间、标准运行小时、机舱温度、风向角、偏航角度、A相电压、A相电流、B相电压、B相电流、C相电压、

13、C相电流等状态量。同时可以对全场进行监控，主页面里可以直接显示每台风机的当前状态（正常、风机故障、通讯故障），每台风机的当前数据（出力、风速），如图14所示：图14 监控软件主页面图3.3.8.2.2 控制功能a) 集中控制风电厂所有风机的开机、停机、复位、偏航。b) 单独控制某台风机的开机、停机、复位、偏航等风机相关操作。3.3.8.2.3 记录存储功能a) 运行数据的存储，包括：主要信息时间、风机状态、风速、有功功率、电机发电量、电机发电量时间、叶轮转速、发电机转速、偏航角度、系统压力、叶间压力、风向角、机舱温度、A相电压、B相电压、C相电压、A相电流、B相电流、C相电流功率因素、无功电度

14、等以数据库文件方式进行存储，每台风机每天生成一个文件。b) 故障存储，每次风机出现故障时，都会进行记录。记录的内容包括：故障发生时间，事件名称，存储方式以数据库文件进行存储。以上数据具备打印功能，可以直接连接打印机打印出来。3.3.8.2.4 报警功能a) 声音报警：当风机出现故障时，触发声音保警或语音保警值班人员可根据报警声来得知现场风机发生故障，进行及时处理b) 手机短信报警：通过配置短信模块，当风机出现故障时，可以通过相应的短信发送，将故障信息发送到定制的手机上，此功能可在有移动信号的任何地域使用。3.3.8.2.5 权限设置（保护）功能系统采用了先进、简便的用户组、用户权限自定义功能完

15、成系统功能权限的自定义与保护。用户可根据不同的操作需要定义含有不同权限的用户组后添加属于此用户组的用户，系统会根据登陆用户所含有的不同权限检索相应的功能。此功能类似与Windows操作系统中的用户组与用户的关系。操作简便、拥有较强的系统保护功能。3.3.8.2.6 图形绘制功能可以绘制每台风机的功率曲线、风速趋势图、关系对比图、风玫瑰图、风速时间曲线。数据可以导出。同时在同一个坐标系中，可以显示该风机的具体采集数据，便于对比。3.3.8.2.7 报表功能可以对单台或分组风机进行分时段报表、日报表、月报表、年报表的统计。报表内容包括：发电量、发电时间、维护时间、故障时间、可利用率、平均风速、最大

16、风速、平均功率、最大功率、标准运行小时。如图15所示：图15 报表功能界面图3.3.8.2.8 打印功能可以将以下数据进行打印：a) 历史运行数据b) 故障记录c） 风机时段数据统计d） 风机日数据统计e） 风机月数据统计3.3.8.2.9 系统日志、风机控制命令日志功能系统日志记录功能可以记录用户登陆以及具体的操作日志，便于管理人员查询值班人员查询操作记录。如图16所示：风机控制命令日志功能可以查询现场操作人员对风机的控制、发送命令的具体操作记录。可以用于更加规范化的管理现场值班人员针对风机的各项操作。如图17所示：图16 系统日志查询面 图17 风机控制命令日志查询界面3.3.8.2.10

17、 风机参数设置功能在需要调整风机内部参数设置值时，可直接通过中央监控系统软件使用此功能进行取值与设置操作，而无需在到现场风机内部调整了。如图18所示：图18 风机参数设置功能页面3.3.8.2.11 风机校时功能在需要调整风机内部时钟时，可以在中央监控系统软件中使用风机校时功能进行校对时钟，进行校对时，系统将根据中央监控系统计算机时间进行对选定风机进行校时。使得电场所有风机能够达到时钟同步。如图19所示：图19 风机校时功能界面3.3.8.2.11 中央监控系统标准配置清单(见表4)表4 中央监控系统标准配置清单名 称数 量单 位技 术 要 求中央监控系统中央监控软件N1套金风科技WINDWO

18、S XPN1套Microsoft杀毒软件N1套瑞星（单机版）监控计算机N1台P4/3.0G/2GB/160GB/19寸/网卡中心交换机1台16（或24）口交换机交换机N2+N3个光电转换接口设备光纤尾纤8*(N2+N3)根光纤接头光纤终端盒N2 +N3个2入16尾纤口光纤熔接8*(N2+N3)点PCI网卡N1个光纤配线柜1个上网设备1个ISDN、ADSL或CDMA打印机1个UPS电源N1个备注：1) N1为中央监控计算机的数量。通常我们以45台风机为一个单元，配置一台监控计算机。2) N2表示风力发电机组数量。3) N3表示通讯设计中决定风机链路数。3.3.8.3 远程监控系统金风科技根据电力

19、行业远程数据监控要求，确保数据的安全性，可以采用电力专网为传输介质。如果配有完善的网络路由器及防火墙，也可通过光纤、ISDN、ADSL、CDMA、GPRS等上Internet，通过VPN实现远程监控。使远程监控机成为就地网络中一台客户端，具备现场风机远程监控功能，软件系统管理人员可以通过权限设置，来确定远程客户具备权限（特别是对控制权限的约定），从而实现远程监测（监控）。远程监控示意图20如下：图 20 远程监测系统示意图3.3.8.3.1 远程监控软件因为远程监控端安装系统与中央监控端完成一样，并通过VPN实现网络连接，远程监控系统具有与中央监控完全一样的功能（注：建议系统管理员将其控制功能

20、关闭）。3.3.8.3.2 远程监控系统配置清单(见表5)表5 远程监控系统配置清单远程监控系统名 称数 量单 位技 术 要 求远程监控软件1个金风科技监测计算机N个P4/3.0G/2GB/160GB/19寸/网卡WINDWOS XPN1套Microsoft杀毒软件N1套瑞星（单机版）上网设备N1个ISDN、ADSL或CDMA备注：N表示远程监测点的数量。3.3.9 电网连接说明风力发电机组与电网联接采用一机一变的形式，考虑经济性也可以两机一变。以组合式箱变为多，具有安全可靠性高、技术性能先进、损耗低、安装使用方便、维护工作量小、符合环保要求、结构简单、体积小、组合化、智能化等众多优点。送电回

21、路由风机的进线主开关通过四根直埋电缆与箱变低压侧相连,箱变为美式变压器(电缆及箱变型号见表6)，接线组别为D，yn11,简单回路如图21所示：图21 风力发电机与电网联接示意图注：图中高压侧开关箱带有防雷器件表6 电缆及箱变型号序号名称型号数量备注1组合式箱变S9-1600-0.69（0.62）/35(10)，Dyn1112低压电缆YJV22-3*240+1*150-0.6/1 每相4根 现场距离可调整注：根据电控系统的不同，风机的出口电压为690V或者620V在整个送电回路中，箱变起到变压和保护的作用，当线路和电网出现故障时，保护变压器不被损坏。接地系统通过电控柜内的接地点用电缆连接至接地扁

22、铁，镀锌扁铁又从风机基础环引出两点接地，和箱变的接地系统连接成整体接地，接地电阻小于4欧。低压电缆的N线和柜内的接地点共接，形成NPE系统对于风机系统的并网操作而言，因为该1.5MW系统发电机是同步发电机，因此风机系统在并网运行之前，需要满足一定的并网条件，这些条件是：a) 风电机组端电压大小等于电网电压；b) 风力发电机的频率等于电网的频率；c) 并联合闸的瞬间，风电机组与电网的回路电动势为零；d) 风电机组相序与电网的相序相同；风力发电机有固定的旋转方向，只要使发电机的输出端各相相互对应，即可保证第四条条件得到满足。所以并网过程中主要检测前三条并网条件。风力发电机的起动和并网过程如下：由风

23、向传感器测出风向并使偏航控制器动作，使风力机对准风向。同时检测风速（只要有风发电机转子就有转动，随着风速的增加励磁电流也逐步增加，即电机端电压逐步升高），当风速超过切入风速时，通过全功率变流器控制和机端变压器的变压作用使系统输出电压等于电网电压、频率也达到并网条件，这时还检测电网电压与风机端电压之间的相位差，当其为零或相等（过零点）时合闸并实现并网（这些条件在金风1.5MW机组里全部通过变流装置的控制来实现，变流装置通过锁相控制和SPWM调制等使机组输出达到并网条件）。二：机组的维护：正确的维护保养是风机能长期可靠运行的关键。本章所推荐的维护保养程序都非常重要，不适当甚至是错误的维修保养方法会

24、严重影响风机的正常运行。为了维持良好的风机运行状况，请正确按照规范的要求进行维护工作。规范的维护和保养工作包括按要求定期检查风机、定期进行润滑和螺栓紧固、使用推荐的材料运行或服务人员在完成每次的维护和保养工作都要尽可能详细地记录下维护的内容、时间，这样有助于提高维护工作的质量和效率。下面是一些规范的维护要求： 润滑： 不同型号的油品不可混用。 用加油枪加注润滑脂时，不要使用油枪第一枪打出的油。加油前清洁油嘴。 与液压油或润滑油接触时，应带上耐油橡胶手套，防止对人皮肤的腐蚀。 每次上风机，检查油位是否正常。 注意观察油脂的颜色，如果颜色不正常（如呈铁锈色），则说明有问题。 定期采油样分析，及时换

25、油。 将废油及时清理，集中处理。切勿随手丢弃，注意保持环境清洁！ 螺栓紧固： 高强度螺栓需要定期进行检查加固。如果没有特别指定，应抽检5%的螺栓（最少一个）。 如果发现有螺栓松动，应将其紧固到规定力矩；同时需要进一步检查所有螺栓。 对螺栓进行紧固时，环境温度应大于-5；否则只能紧固额定力矩的80%，在环境温度高于-5时补上剩余的20%力矩。 扭矩扳手在使用前需要经过校验。 扭矩扳手使用后复位。见维护清单：金风科技1500风力发电机组检修报告风机制造商：金风科技风机出厂号：风机用户方：风机用户编号：风机安装方：风机投入运行日期：风机型号：1.1 维护计划 按照规定的维护时间完成所有要求的维护工作

26、，风力发电机的故障和损坏可以减小到最少。维护工作包括塔架，机舱，叶轮，控制系统和远程监控。1.2维护计划说明维护计划是指执行维护清单中列出的维护工作的时间表。维护计划列出了风力发电机从开始运行后20年的维护工作。维护时间（年）是从首次运行后开始，确定了维护时间表。维护代码A，B，C，确定了在维护清单中标记了本级代码的维护项目都要在这个级别的维护工作中执行。维护代码X1，X2表示扩展维护，维护清单中所有标记了X1，X2的维护项目都要在这级维护工作中执行。维护工作分为4个级别：维护A首次运行后13个月维护，维护A是一个单次的工作，在风力发电机的维护计划中只执行一次。重新紧固所有的螺栓。维护A执行的

27、时间误差是1个月。维护B半年维护。维护B执行的时间误差是1个月。维护C一年维护。按照力矩表要求的数量紧固螺栓并作标记以使下次检查时不会重复，如果发现有松动的螺栓，则紧固该项所有的螺栓并作记录。维护C执行的时间误差是1个月。维护X扩展维护。除了维护计划外，可以在任何有必要的时候检查风机或单个的零部件，所有的维护操作和检查都必须完整的记录在维护记录中。进行维护和检查工作前，应查阅维护记录，可以了解风机当前的状态和一些特殊的情况。1.3 维护计划表维护计划表时间级别扩展 3个月A1/2B1年C2 维护清单 2.1 维护清单说明维护清单列出了风力发电机的所有的维护工作。第一列是维护工作名称，第二例是维

28、护工作的说明，第三例至第六列是维护级别代码。最后一列是维护工作的执行情况记录。本项维护工作按要求完成。R本项维护工作有问题需要记录。本项维护工作因某种原因没有执行。2.2维护记录每一项维护工作出现了问题或作了调整（设备的状态超出了规定的要求）都必需记录在维护记录中。维护记录的内容将记录在维护报告中。2.3维护清单 维护清单 总体检查ABCX结果1检查防坠落装置ABC2检查防腐和渗漏ABC3检查破损情况ABC4检查运行噪音ABC5检查灭火器ABC6检查警告标志ABC塔架1检查塔架外观防腐ABC2检查焊缝裂纹ABC3紧固梯子，平台门连接螺栓AC4检查法兰螺栓力矩，4500N.m（77）、2800N

29、.m(70)AC叶轮叶片1检查叶片外观裂纹、变形、破损和清洁ABC2检查防雷系统BC3检查螺栓力矩，叶片变桨轴承 1640N.mAC4检查叶尖雷电接受器X25检查挡雨环是否松动ABC叶轮轮毂1检查轮毂防腐层，补刷破损的部分ABC2检查轮毂外观裂纹、破损ABC3检查螺栓力矩，轮毂动轴 2800N.mAC4检查螺栓力矩，轮毂变桨轴承 1640N.mAC叶轮变桨轴承1润滑变桨轴承滚道fuchs gleitm 585kABC2检查变桨轴承防腐层，补刷破损的部分ABC3检查变桨轴承密封AC4变桨轴承油脂采样C5润滑变桨轴承fuchs gleitm 585kABC6排出旧油脂，加注新油脂X3叶轮 变桨减速器1检查变桨减速器泄漏和油位ABC2运行变桨驱动，检查有无异常噪音。ABC3检查螺栓力矩，变桨驱动与变桨驱动支架 73N.mABC叶轮变桨驱动支架1外观检查，腐蚀以及漆面和焊缝的完好度AC