FL1500系列风力发电机组技术说明书-最新

SL1500系列风力发电机组
技术说明书
2007年6月
SL1500系列风力发电机组技术说明
目录
前言 (1)
第一章SL1500风机简要说明 (2)
1.1风轮叶片 (4)
1.2轮毂 (4)
1.3变桨系统 (4)
1.4齿轮箱 (5)
1.5减噪装置 (5)
1.6主机架 (5)
1.7发电机 (6)
1.8偏航系统 (6)
1.9制动联接装置 (7)
1.10冷却 (8)
1.11风力数据记录器 (9)
1.12玻璃钢罩 (9)
1.13塔筒 (9)
1.13.1 筒形钢塔筒 (9)
1.13.2 混合型塔筒 (9)
1.14防雷电系统 (10)
1.15电气设备 (10)
1.15.1控制系统 (11)
1.15.2 电网连接 (11)
第二章安全须知 (12)
2.1指定用途 (12)
2.2基本的安全性 (12)
2.2.1安全基本要求 (12)
2.2.2紧急逃生装置 (13)
2.3对人员的要求 (13)
2.3.1 人员要求 (13)
2.4风机上的安全标志及防护要求 (15)
2.4.1安全标志 (15)
2.4.2防护要求 (16)
前言
SL1500风力发电机组采用变桨距、变速恒频等技术，是当今世界风力发电最先进的技术代表，具有发电量大、发电品质高、结构紧凑等优点。

为了更好理解SL1500风力发电机组，编写了本技术说明书，在安装、使用过程中应遵守本手册内容，如与技术人员指导出现矛盾，以华锐风电技术人员的指导为准。

本手册是SL1500系列手册中的一本，介绍SL1500机型技术方面的相关知识。

第一章SL1500风机简要说明
SL1500风机具有三个风轮叶片，主动变桨，主动偏航系统，变速，额定电力输出1520KW。

风轮直径为70米或77米，轮毂高度从60米到100米，用于在陆地固定位置将风能转变成电能并按照供电公司的规范要求输入其电网。

SL1500风机的开发结果可实现高效和长期的工作寿命。

并且可以通过变速运行保证低载荷，优化效率，输出端无载荷高峰。

风机主要包括以下部件：
●机舱（1）含发电机（5）和齿轮箱（7）
●塔筒（2）
●风轮,含叶片（3）和轮毂（10）
图1- 1风机
风机的各个部件有：
●风轮，含
o三个风轮叶片（3）
o轮毂罩
o轮毂（10）
o变桨系统（9）
●机舱，含
o机舱罩（13）
o齿轮箱（7）
o减噪装置（8）
o主机架（12）
o偏航系统（11）
o制动联接装置（6）
o冷却系统（4）
●塔筒，含
o通行门
o梯子及登梯保护装置和休息平台
o在每个塔筒段接头和上部法兰处的装配平台●电气设备
o双馈异步发电机（5）
o变桨控制系统及偏航控制系统
o串行接口
o监控系统和安全链
o动力电缆
o变频器
o远程监控接口
o风向标
图1- 2 机舱
1.1风轮叶片
风轮叶片为玻璃纤维/环氧树脂制成的多格的梁/壳体结构。

叶片将风能转换为机械能并传递到轮毂上。

每支叶片有内置的防雷电系统，包括一个位于叶尖的金属尖、一根沿着叶片翼梁布置的接地电缆和一根接到变桨轴承的接地电缆。

1.2轮毂
轮毂（10）为铸造结构，用于将叶片载荷传递到齿轮箱上。

1.3变桨系统
变桨系统作为主要的制动系统使用，可以在额定功率范围内对风机速度进行控制。

变桨系统包括变桨电机，齿轮箱（9）和变桨轴承（14），可以实现对每个叶片单独调整。

从额定功率起，通过控制系统将叶片（3）以精确的变桨角度向顺桨方向转动，实现风机的功率控制。

如果一个驱动器发生故障，另两个驱动器可以安全地使风机停机。

风轮叶片调整驱动器的供电为冗余形式，使每个叶片都可以作为独立的制动系统，使风机停止。

另外，在变桨轴承和叶片根部法兰之间装上特制斜垫，可以保证即使在3个
变桨驱动都发生故障的情况下，也能使叶片在自重和风的作用下，自动顺桨。

图1- 3轮毂
1.4齿轮箱
齿轮箱安装在主机架（18）上。

风力发电机组通过一个多级齿轮箱将风轮转速提高到发电机转速。

齿轮箱由两级行星和一级正齿组成。

为减小噪声，所有的齿轮级均为斜齿。

风轮轴（15）内置在齿轮箱内，即轮毂直接与齿轮箱的传动轴连接，风轮载荷直接传递到齿轮箱和齿轮箱壳体上。

提供一个冷却润滑装置（16），确保为齿轮箱提供持续的润滑和冷却。

齿轮箱输出轴上的一个盘式制动器起到紧急制动和锁定的作用。

1.5减噪装置
减噪装置（8）主要由夹击法兰和楔块组成，并在主机架与齿轮箱之间以及齿轮箱与夹击法兰之间加装弹性减震块。

这将风轮施加在齿轮箱上的载荷传递到主机架上，避免将齿轮箱的振动传递到主机架上。

1.6主机架
主机架（18）将来自齿轮箱的力转移到塔筒上。

主机架是一个焊接结构，发
电机安装在主机架的发电机支架上，主机架上还装有偏航驱动器（17），一台辅助吊车，变频器柜和电源柜，设备和电源的断路器，以及控制系统部件。

图1- 4主机架
1.7发电机
SL1500风机装有一台双馈异步感应发电机。

发电机装有一个全封闭式的滑环装置，确保低磨损。

为了避免潮湿损坏发电机，发电机安装有加热绕组。

此外，在发电机内装有传感器用于监控温度。

1.8偏航系统
偏航系统由偏航齿圈（20），4台偏航驱动（17）和偏航轴承组成。

偏航齿圈与塔筒连接，偏航轴承和主机架连接。

主机架和偏航齿圈之间以及偏航轴承和主机架之间嵌有滑动垫片。

滑动垫片内含润还油脂，无需维护。

根据风向记录的信号，由安装在主机架上的偏航驱动（17），使机舱旋转，在偏航齿圈（20）上滑动。

图1- 5偏航系统
1.9制动联接装置
制动联接装置包括安装在齿轮箱输出轴上的一个液压盘式制动器，以及盘式制动器与发电机驱动轴之间的联轴器。

制动器用于工作时紧急停机，在非工作时作为锁定使用。

制动器动作时需要液压系统工作。

启动制动器时，压力降低，制动闸瓦通过弹簧力压在制动盘上。

液压系统重新加压时，制动器松开。

制动器闸瓦的磨损情况经检测并在PC上显示。

制动器闸瓦可以自动调整，永远保持在正确的位置。

联轴器（22）将齿轮箱输出的力矩传递到发电机驱动轴上（21）。

联轴器电绝缘，防止漏电；可以补偿轴向和径向的位移和轴向旋转，阻断不利的峰值载荷传递到发电机上，同时也阻断发电机的反作用。

另外联轴器为胀套式，内嵌铜套，
在扭矩过大时打滑，防止对发电机轴和齿轮箱轴造成损坏。

图1- 6制动联轴器
1.10冷却
齿轮箱的冷却润滑通过安装在机舱内的一台油-空气冷却器（23）实现。

在冷却环路中有一个热电旁路阀，当油温过低时将冷却器旁路，保证油温快速升高到工作温度。

另外在温度极低时齿轮油会通过电气加热。

齿轮箱油温终身持续检测。

如果超过工作温度范围的上限，位于散热器上方的电机启动，带动风扇加速散热。

这些措施可确保齿轮箱油温永远保持在最佳温度范围。

发电机和变频器的冷却用一台安装在机舱外的水-空气冷却器进行水冷。

图1- 7 冷却
1.11风力数据记录器
风力数据测量通过安装在机舱外的一个风速仪实现。

风速仪用于确定风向和风速。

为防止受到风轮和塔筒的影响，风速仪安装在机舱后上方的机舱罩上。

根据测量结果，偏航系统旋转机舱，使风轮最佳对风。

风向标装有防雷装置。

1.12玻璃钢罩
轮毂和机舱有玻璃钢罩。

保护设备部件不受气候影响，并起到降低噪声排放和增强空气动力的作用。

玻璃钢罩装有笼式防雷装置。

1.13塔筒
有两种类型的塔筒：一种是筒形钢制塔筒，一种是混合式塔筒。

1.13.1 筒形钢塔筒
根据轮毂高度和风机的机型，钢制塔筒分3段或5段。

各段之间，塔筒段与基础之间，以及塔筒段与机舱之间为法兰接头，通过预紧螺栓连接。

在每个连接法兰下方和顶部法兰下方设有安装平台。

塔筒内有带保护装置的梯子，休息平台和电缆桥架。

1.13.2 混合型塔筒
混合型塔筒是包括基础和分段钢制塔筒的混凝土塔筒。

混凝土塔筒段是现场混凝土施工，在外部预紧连接。

塔筒内的紧固钢筋将钢制塔筒段和含基础的混凝土塔筒段连接。

钢制塔筒段的结构与钢制塔筒的结构特点相同。

在塔筒内有梯子，带安全防护装置，休息平台和电缆桥架。

在混凝土塔筒段和钢制塔筒段连接处下方，有一个安装平台，在那里从混凝土塔筒的梯子换到钢制塔筒的梯子。

基础内还有一个地下室，那里可以测试钢筋，必要时可拉紧钢筋。

如果发生雷击，雷电从风轮叶片通过叶片接地装置传导到轮毂，经过齿轮箱轴到齿轮箱外壳和主机架。

然后通过塔筒和塔筒接地和基础接地装置传导到地下。

如果机舱外壳，轮毂外壳或风向标受到雷击，也以相同的路线传导。

在风机转动部件（叶片-轮毂，齿轮箱轴-齿轮箱外壳）上安装有带碳纤维刷（25）的不锈钢避雷器（26）或者不锈弹簧钢滑环装置（主机架-齿圈）。

图1- 8 防雷电系统
间接防雷保护通过电压避雷器实现。

1.15电气设备
风机有一台双馈感应发电机，带变频器（IGBT电压源变频器），实现变速运行。

采用双馈发电机实现变速运行，与其他方案相比有以下基本技术优势：∙电效率较高
∙谐波载荷降低
功率输出和功率因数（cosϕ）可以在整个功率范围内，根据外部的目标值进行逐级控制或采用一个固定值控制。

发电机和变频器均装有多个温度传感器用于监测温度，还装有加热装置，防止发生冷凝。

控制系统包括三台可编程逻辑控制器（PLC），彼此之间通过以太网系统通讯。

这些单元布置在机舱内和塔筒底部。

每个单元独立负责相关的控制功能。

1.15.2 电网连接
发电机的控制动作类似于一个同步电机。

变频器在转子侧有两个独立的值是可调的，也就是力矩和励磁。

励磁决定产生的无功功率，力矩决定风机的总发电
量。

在正常运行情况下，cos 为常数。

力矩则根据转速进行调节。

在正常工作情况下约有80%的有功功率来自定子，约20%来自发电机的转子。

正是因此，与全部功率通过变频器传导的同步或异步发电机的变速设备相比，此发电机产生较少的谐波载荷。

1.15.
2.1闪变
风机的控制方式能够实现没有突然的载荷变化。

所以，闪变载荷是可以忽略的。

1.15.
2.2谐振
IGBT变频器的恒定切换频率约为3kHz。

因此，由于切换频率高且恒定，滤波量很少，谐振比例很小（THD约<5%）。

1.15.
2.3切换过程
只有在DC中间回路加载时才出现切换过程。

DC中间回路的电容通过一个电阻加载。

产生的电流值最大为额定电流的1%。

1.15.
2.4 接入电网
发电机与电网实现平滑同步。

同步后，力矩和功率缓慢地进行调节。

第二章安全须知
2.1指定用途
风机用于把风能转化成电能，按照技术参数的要求向电网供电。

风机可以并网工作。

风机必须完全符合技术条件，并且必须严格遵守本手册以及安装、运行、检查和维护规章，并依据规定的运行参数和规定的用途运行和使用。

2.2基本的安全性
2.2.1安全基本要求
华锐风电科技有限公司始终坚持“安全第一、预防为主”的原则，将利于安全生产作为宗旨之一贯穿于产品设计的全部过程。

风电机组的设计是在安全、可靠、高效的前提下进行的，因此，只要风力发电机组的安装、维护及运行遵照华锐风电的各相关手册的要求来进行，就不会出现设备安全问题。

在针对风电机组的工作过程中必须正确地使用工作设备和所有防护性设备，存在危险隐患时不允许进行操作。

如果出现安全事故必须及时报告至相关部门。

人员进入风电机组工作前，必须在设备周围设置警告标志，避免在不知情的情况下启动设备造成人员伤亡。

所有在风力发电机组中进行有关工作的人员都必须遵守《风力发电场安全规程》及《SL1500风电机组安全手册》，避免产生对人身和设备的伤害。

在运行风机时，应遵守有效的健康卫生规范、劳动安全规程、事故防范规定、防火及环保规范。

风机的工作人员必须熟悉这些规定。

在风机上工作必须小心谨慎。

风机的工作人员必须随时有使用说明书可用。

工作人员必须备有急救箱和通讯设备。

开始任何工作之前，必须确保工作人员符合资格要求。

如果风机的工作状态有异常变化，必须立即切断电源，并防止被重新启动。

备件必须符合制造商的技术要求。

原装备件可以保证总是符合要求。

遵守第8章“维护”一章所规定的维护时间间隔。

2.2.2紧急逃生装置
当正在风力发电机组上工作时，操作人员周围必须有逃生设备，以使得他们可以快速撤离至安全环境。

在需要撤离的紧急情况下，操作人员必须对设备及其使用说明非常熟悉。

在任何时候，紧急下降设备的使用说明书都必须与设备放在一起，且必须在不打开设备的情况下可以查看说明书。

在机舱紧急出口框架上方有逃生支架，可用于紧急下降设备的悬挂。

2.3对人员的要求
2.3.1 人员要求
在风力发电机组中进行有关工作的人员必须符合《风力发电场安全规程》中风电场工作人员基本要求，并得到切实可行的保护。

只有年满18周岁的人员才允许在风力发电机组上工作。

只有满18岁的人员才允许在风机上独立工作。

只有读过并理解说明书要求，并且由制造商指定、经过培训的专业人员，才可以进行风力发电机组的安装运行及维护工作。

专业人员是指基于其接受的技术培训、知识和经验以及对有关规定的了解，能够完成交给他的工作并能意识到可
能发生的危险的人员。

高于地面的工作必须由经过塔筒攀爬训练的人员进行。

正在接受培训的人员对风力发电机组进行任何工作，必须至少由一位有经验的人员持续监督。

原则上，必须至少有两人同时进入风力发电机组工作。

工作人员除了对机组设备了解外，还必须具备下列知识：
●了解可能存在的危险、危险的后果及预防措施
●在危险情况下对风力发电机组采取何种安全措施
●能够正确使用防护设备
●能够正确使用安全设备
●熟知风电机组操作步骤及要求
●熟知与风力发电机组相关的故障及其处理方法
●熟悉正确使用工具的方法
●熟知急救知识和技巧
不具备以上知识的人员不得操作风力发电机组。

风机上的各项工作要求工作人员具有不同资格，见表2-1。

表格2- 1人员最低资格要求概述
*）专业人员是指基于其接受的技术培训、知识和经验以及对有关规定的了解，能
够评估交给他的工作并能意识到可能发生的危险的人员。

制造商必须指导并告知工作人员下述信息：
●可能的危险、危险的后果及预防
●在危险情况下对风机采取安全措施
●使用人员防护设施
●安全设备
●遵守操作要求
●与风机有关的可能的故障和问题
●正确使用工具用于规定的目的，并完成急救培训
不具备这些知识或者不能正确操作风机的人员不得操作风机。

如果与华锐风电之间商定了维护合同，只有华锐风电或有充分资格的人员才允许进行各项维护和修理工作。

2.4风机上的安全标志及防护要求
2.4.1安全标志
风机底部安有下列标志。

这些标志应定期检查，不能清楚可读时应更换标志。

表格2- 2风机上的安全标志
2.4.2防护要求
在对风力发电机组进行工作之前，每个工作人员必须理解如下设备的使用说明。

攀登塔筒的工作人员必须使用合格的安全带、攀登用的安全辅助设备或者适合的安全设施。

如果风力发电机组位于近水地点，应穿救生衣。

攀登塔筒并进入机组时应穿戴下列用品：
除了上面指出的设备外，还必须具备如下物件：
◆紧急逃生装置
◆灭火器（塔筒底平台及上层平台各存放一个）
◆移动电话或对讲通讯设备
如果要完成的工作是对正在运行的风力发电机组的检查和维护，建议人员在攀爬塔筒过程中准备手电筒、安全眼镜和保护性耳塞。

操作者必须正确使用安全设备并在使用之前和之后都对安全设备进行检查。

对安全设备的检查，必须由经授权的维修公司进行，并且必须记录在设备的维护记录中。

不准使用任何有磨损或撕裂痕迹的设备或者超过制造商建议的使用寿命的设备。

防护设备必须具备期望的功能，符合现行法律。

标准、符合性声明和使用说明，并且具有CE 标识（如下图所示）。

在风力发电机组内部以及外部周围工作时都要穿戴下列用品：
所有将要对风力发电机组进行特殊或者未预见过的操作，都必须经过华锐风电相关人员同意，华锐风电将决定是否需要用到特殊的设备及这些设备的使用条件。

1. 戴上有锁紧带的安全帽，以防止下落物品砸伤；
2.
橡胶底防护鞋。