风力发电机组风机简介.doc

风力发电机组风机简介1.1 风力发电机组的结构概述明阳风电公司制造的风力发电机组是三叶片、水平轴、变桨变速、恒频风力发电机组。其结构如下图所示：风机具有米大直径风轮，风轮转速范围为，额定转速为，扫风面积为4638，额定风速s，切入风速3m/s，切出风速25m/s。塔筒底部直径，设计寿命为20年。风力发电机组剖面示意图由上图所知，叶片通过变桨轴承被安装到轮毂上，组成风轮；风轮吸收风中的动能并转换成旋转的机械能，经连接在轮毂上的主轴传递给齿轮箱；齿轮箱把风轮输入的大扭矩、低转速机械能，通过两级行星齿轮、一级平行齿轮转换成小扭矩、高转速的机械能后，由高速联轴器带动发电机旋转，产生电能。风力发电机组采用两级制动：主制动是运用空气动力学的原理，通过叶片顺桨来实现一级制动；在齿轮箱的输出轴上，装有液压操作的常开式高速轴制动器，它是辅助制动，当齿轮箱高速轴转速降低到504rpm时，制动器启动，实现风机二级制动。变桨系统为电动独立变桨，具有更为快捷的速度响应，即使其中一个叶片的变桨系统出现故障，另外的叶片顺桨就足以保证机组安全停机；变桨系统备有两路电源供电，当电网掉电时，自带的干电池组驱动变桨减速机实现叶片顺桨，保证了风力发电机组的安全。主轴由两个轴承座支撑，并采用双调心轴承，承担了风轮运转时轴向力、径向力和弯矩载荷，保护了传动链中居后的设备；齿轮箱由两个扭矩臂支撑，它只承受转矩。高速轴联轴器是柔性联轴器，它本身可以吸收震动，并且可以补偿齿轮箱输出轴和发电机转子之间的轴向偏差和角度偏差，更重要的是：它是整个传动链中一个机械式过载保护。发电机安装在机座的尾部，它将机械能转换成电能并输送到电网上。风电机组采用了双馈异步发电机，发电机的定子绕组直接连接到电网上，转子绕组通过逆变器与电网相连。齿轮箱与机座、发电机与机座、机舱罩与机座都采用弹性连接，从而吸收了风轮、齿轮箱和发电机所产生的震动，减小震动对系统的影响，同时降低噪声对环境的污染。为使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率，型风力发电机组设有偏航系统。偏航系统包括四个偏航驱动总成、偏航轴承和偏航制动器以及扭缆开关。控制系统接受安装在机舱顶部的风向仪发来的控制信号，对偏航电机进行操作，偏航电机驱动偏航减速机带动偏航轴承实现偏航；为减少风切变造成的摆动，在自动偏航过程中，偏航制动器处于半制动状态，从而使风机在一定阻尼的作用下偏航。整流罩和机舱罩由玻璃纤维增强树脂制作，它可保护机舱内部的各组件免受雨、雪、灰尘、太阳辐射的侵害，同时减少噪音排放。塔筒起支撑主机的作用。塔筒分为三节，每节都有照明系统，维护维修人员可以通过塔筒梯子到达机舱，塔筒梯子上配备有安全滑轨并可选配助爬器。机舱内部包含一些辅助设备：有一台维护吊车，额定起重重量是500公斤；一套水冷系统，包括水冷循环泵、水冷散热器和连接管路，主要是给齿轮箱润滑油散热；二台轴流风机，使机舱内部的空气与外部可以进行交换；还有一台液压站，它为偏航制动和高速轴制动提供动力。风力发电机组电气概述风力发电机组所有功能由控制系统启动并管理，控制系统是在Beckhoff提供的TwinCAT环境下，用PLC语言开发的。风力发电机组的控制系统分别安装在轮毂、机舱控制柜、塔基控制柜以及变频柜内。发电机采用空气空气的冷却方式。空冷系统包括两路系统：内部的空气循环，由一个安装在顶部的轴流风机产生强制对流并受转子的对流通风影响，形成内部风路；外部的空气循环由一个设置在电机前部的涡流风机产生强制对流，形成外部风路，通过空气空气冷热交换器的管道进行冷热交换，将绕组产生的热量排出。同时风路排出的时候分流一部分空气吹过滑环室，将滑环内碳刷磨损产生的碳粉吹入碳粉收集盒。为了保证转子转速最优，风轮叶片的角度通过变桨系统进行调整。但是，角度的调整是一个非常缓慢的过程，为了补偿转子转速的快速变化，变频控制单元快速增加或降低转子磁场的旋转速度，保证发电机获得最优的滑差。当风速较低、发电机转速在亚同步状态时，控制单元从电网获得电能产生励磁并增加转子磁场的转速，以保证定子有一定功率向电网输送；当风速不断增加、转子磁场的转速也逐步增加，达到超同步转速以上时，转子产生的能量不仅满足转子自身励磁还有剩余电能输送到电网。因此，在风速频繁变化的工况下，风机也能提供优质的上网电能。发电机外部定子接线箱上部装有发电机防雷箱，可以保护发电机免遭雷击。定子绕组和前后轴承等处的温度通过PT100温度传感器被连续地监控。变频器主要组成是：有源crowbar、转子侧变流器、直流桥、网侧变流器、LCL滤波器、du/dt滤波器、传动单元主接触器和充电电路等。电气设备还包括：1)连接到电网的具有过载、短路保护的空气断路器；2)发电机定子电路的必要保护；3)变换电源的保护；4)在发电机中对谐波电流进行滤波的电抗器；5)保证与电网电磁兼容的滤波器；6)IGBT的电子保护（硒堆）。