风电机组整机基础知识
风力发电基础知识
风⼒发电基础知识第⼀章风⼒发电机组结构1.8 控制系统控制系统利⽤微处理器、逻辑程序控制器或单⽚机通过对运⾏过程中输⼊信号的采集传输、分析，来控制风电机组的转速和功率；如发⽣故障或其他异常情况能⾃动地检测平分析确定原因，⾃动调整排除故障或进⼊保护状态。
控控制系统的主要任务就是⾃动控制风机组运⾏，依照其特性⾃动检测故障并根据情况采取相应的措施。
控制系统包括控制和检测两部分。
控制部分⼜设置了⼿动和⾃动两种模式，运⾏维护⼈员可在现场根据需要进⾏⼿动控制，⽽⾃动控制应在⽆⼈值班的条件下预先设置控制策略，保证机组正常安全运⾏。
检测部分将各传感器采集到的数据送到控制器，经过处理作为控制参数或作为原始记录储存起来，在机组控制器的显⽰屏上可以查询。
现场数据可通过⽹络或电信系统送到风电场中央控制室的电脑系统，还能传输到业主所在城市的总部办公室。
安全系统要保证机组在发⽣⾮常情况时⽴即停机，预防或减轻故障损失。
例如定桨距风电机组的叶尖制动⽚在运⾏时利⽤液压系统的⾼压油保持与叶⽚外形组合成⼀个整体，同时保持机械制动器的制动钳处于松开状态，⼀旦发⽣液压系统失灵或电⽹停电，叶尖制动⽚和制动钳将在弹簧作⽤下⽴即使叶尖制动⽚旋转约90°，制动钳变为夹紧状态，风轮被制动停⽌旋转。
根据风电机组的结构和载荷状态、风况、变桨变速特点及其他外部条件，将风电机组的运⾏情况主要分为以下⼏类：待机状态、发电状态、⼤风停机⽅式、故障停机⽅式、⼈⼯停机⽅式和紧急停机⽅式。
（1）待机状态风轮⾃由转动，机组不发电（风速为0~3m/s），刹车释放。
（2）发电状态发电状态Ⅰ：启动后，到额定风速前，刹车释放。
发电状态Ⅱ：额定风速到切出风速（风速12~25m/s），刹车释放。
（3）故障停机⽅式：故障停机⽅式分为：可⾃启动故障和不可⾃启动故障。
停机⽅式为正常刹车程序：即先叶⽚顺桨，党当发动机转速降⾄设定值后，启动机械刹车。
（4）⼈⼯停机⽅式：这⼀⽅式下的刹车为正常刹车，即先叶⽚顺桨，当发电机转速降⾄设定值后启动机械刹车。
风力发电基础知识
并网机构
1.1 双馈型风电主机
4.偏航/解缆系统
偏航机构
风向标 偏航饲服电机（或液压马达）4个 减速装臵 偏航液压制动器 偏航行星齿轮
对风/解缆操作
根据风向标控制对风 计算机控制的自动解缆 纽缆开关控制的安全链动作报警及人工解缆
1.1 双馈型风电主机
偏航的作用
电磁刹车--第3步
通过控制发电机电磁阻转矩实现
1.1 双馈型风电主机
1.1 双馈型风电主机
6.辅助系统
塔架 机舱罩 机舱底盘 变压器 防雷系统及电气保护装臵
1.1 双馈型风电主机
冷却系统
发热部件
液压系统 齿轮箱 发电机 变频器
冷却方式：空气冷却，液体冷却，混合冷却
其他部分
1.1 双馈型风电主机
（二）控制系统
1. 概述
与一般工业控制过程不同，风力发电机组的控制系统是综 合性控制系统。它不仅要监视电网风况和机组运行参数， 而且还要根据风速与风向的变化，对机组进行优化控制， 以提高机组的运行效率和发电量。 比较普遍采用的是分布式控制系统。信号处理通常有两个 独立的计算机或高速数字信号处理芯片。主控制器在地面 控制室的开关柜内,从机设在机舱内。主控制器监控风轮所 有的运行状态。主控制器和从控制器间通过光纤达到可靠 快速地交换信息。
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1.1 双馈型风电主机
双馈型主机结构
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1.1 双馈型风电主机
双馈型外观
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1.1 双馈型风电主机
双馈式风力发电机组的叶轮通过多级齿轮增速箱驱动发电机发电，主要结构包括风轮、 传动装臵、发电机、变流器系统、控制系统等。 双馈式风力发电机组系统将齿轮箱传输到发电机主轴的机械能转化为电能，通过发电 机定子、转子传送给电网。 双馈风力发电机组，定子有两套极数不同的绕组，功率绕组直接与电网相连，控制绕 组通过双向变流器接电网。 发电机定子绕组直接和电网连接，转子绕组和频率、幅值、相位都可以按照要求进行 调节的变流器相连。 变流器控制电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态。 在超同步（发电机转速发电＞1500转）时，通过定转子两个通道同时向电网馈送能量， 这时变流器将直流侧能量馈送回电网。 在亚同步（发电机转速发电＜1500转）发电时，通过定子向电网馈送能量、转子吸收 能量产生制动力矩使电机工作在发电状态，变流系统双向馈电，故称双馈。 变流器通过对双馈异步风力发电机的转子进行励磁，使得双馈发电机的定子侧输出电 压的幅值、频率和相位与电网相同，并且可根据需要进行有功和无功的独立控制。 变流器控制双馈异步风力发电机实现并网，减小并网冲击电流对电机和电网造成的不 利影响。提供多种通信接口，用户可通过这些接口方便的实现变流器与系统控制器及 风场远程监控系统的集成控制。提供实时监控功能，用户可以实时监控风机变流器运 行状态。
风电设备基本结构知识
风机设备基础知识一、风电场的组成及基本原理 (1)二、风电集电线路 (8)三、风电场选址 (12)四、风速仪 (14)五、风能资源参数的计算 (16)一、风电场的组成及基本原理风电场是指将风能捕获、转换成电能并通过输电线路送入电网的场所，由四部分构成：1、风力发电机组风力发电机是风电场的发电装置，其工作原理是风轮把风作用在桨叶上的力转化为自身的转速和扭矩，通过主轴一一增速箱一一联轴器一一高速轴把扭矩和转速传递到发电机，实现风能一机械能一电能的转换。
风力发电机由传动系统、偏航系统、刹车系统、支承系统、冷却润滑系统、电控系统等六个系统组成。
1.1传动系统传动系统由桨叶、轮毂、主轴、轴承、轴承座、胀套、齿轮箱、联轴器、发电机组成。
传动系统主要作用有三个：1、把风能转化成旋转机械能；2、传递扭矩，并增速达到发电机的同步转速；3、将旋转机械能转化成电能。
1.2偏航系统偏航系统的作用是与控制系统相互配合，使机组风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高机组的发电效率。
提供必要的锁紧力矩, 以保障风机的安全运行。
回转支承内圈刹车系统能使风力发电机组在发生故障或紧急情况下，能快速、平稳的制动停机。
在运行情况下使机组保持稳定，不被侧风或绕流影响。
刹车机构由三部分组成：叶片刹车（小叶片或变桨）、风轮刹车（低速、高速制动装置）、偏航刹车（盘式制动器）1.4支承系统支承系统包括塔架和基础两部分。
塔架作用是支承风力发电机组的机械部件，承受各部件作用在塔架上的荷载。
基础作用是安装、支承风力发电机组，平衡运行过程中产生的各种载荷。
1.5冷却润滑系统冷却润滑系统主要是对齿轮箱各轴承、各齿面提供足够的润滑及对齿轮箱进行冷却散热。
1.6电控系统电控系统是现代风力发电机的神经中枢。
它承担着风机监控、自动调节、实现最大风能捕获以及保证良好的电网兼容性等重要任务，它主要由监控系统、主控系统、变桨控制系统以及变频系统（变频器）几部分组成。
2、道路包括风力发电机旁的检修通道、变电站站内站外道路、风场内道路及风场进出通道。
风电基本知识
风电基本知识包括以下几个方面：
•风力发电机：风力发电机是风电行业的核心设备，它将风的动能转化为电能，通常由叶片、机舱、传动系统、发电机等组成。
•风速和空气密度：风力发电的效率取决于风速和空气密度，在风速较低的情况下，风力发电的效率会降低。
•太阳辐射：风力发电主要依赖于太阳辐射，太阳能辐射量越大，风力发电的效率也会相应提高。
•系统效率：风电场的系统效率是指风力发电机输出的有效功率与输入的有效功率之比，系统效率取决于系统中各个组件的匹
配情况。
•并网问题：风力发电机需要与电网连接才能产生电能，并网问题包括电网接纳能力、电压稳定性等。
•储能技术：为了满足日益增长的电力需求，风力发电需要与储能技术相结合，如储能电池、储能器等。
•环境影响：风力发电对环境产生的影响包括减少温室气体排放、对气候变化的缓解等。
2-CCWE2000系列机组整机基础介绍
课程收益培训对象培训课时※版权申明※本课件版权与相关知识产权为金风科技所有，未经授权，不得以任何形式对本课件内容进行转载、链接、转贴或以其他方式复制发布\发表。
通过此次培训，对华创风机整体有一定了解。
•新员工（含生态员工）•1小时课程目标培训课时培训对象1 2华创系列机型整机基础知识部件辨识及结构解析3华创系列机型维护注意事项1、华创系列机型整机基础知识主轴方向：水平轴叶轮位置：上风向叶片数量：3发电原理：双馈传动类型：变速输出电压：恒频1.1 双馈机型技术参数1.2双馈机型命名规则CCWE1500-87DF机型分类：双馈-DF直驱-D半直驱-HD叶轮直径：70、77、82、87、93、103、116、122额定功率：1500、2000、3000整机厂商品牌机组型号CCWE-1500/70.DFCCWE-1500/77.DFCCWE-1500/82.DFCCWE-1500/87.DFCCWE-1500/93.DF设计等级IECⅠA IECⅡA IECⅢA+IECⅢB IECⅢB功率调节方式变速变桨距变速变桨距变速变桨距变速变桨距变速变桨距额定功率kW15001500150015001500风轮直径m7077828793轮毂中心高度m65、7065、7070、8070、8070、80切入风速m/s33333切出风速m/s2525252525额定风速m/s11.511111010 50年一遇极大风速(3s)m/s7059.559.552.552.5设计寿命年2020202020运行温度℃—30～+40—30～+40—30～+40—30～+40—30～+40生存温度℃—40～+45—40～+45—40～+45—40～+45—40～+45 1.3CCWE1500系列主要机型参数比较1 2华创系列机型整机基础知识部件辨识及结构解析3华创系列机型维护注意事项2.1 整机构造油冷风扇2.2轮毂●风轮是获取风中能量的关键部件，由叶片、变距系统、轮毂等部件组成；叶片在气流作用下产生扭距驱动风轮转动，通过轮毂将扭矩输入到传动系统；●轮毂为球墨铸铁材料，保护在轮毂罩内，轮毂罩为玻璃纤维增强聚酯树脂材料，具备抗C4环境腐蚀功能；2.3叶片风电叶片主体为玻璃钢复合材料，主要壳体、大梁、叶根法兰、防雷系统、表面保护涂层及叶片防雨环等部件构成。
风力发电机组的结构及组成
风力发电机组的结构及组成在当今追求清洁能源的时代，风力发电作为一种可再生、无污染的能源获取方式，正发挥着越来越重要的作用。
要了解风力发电的原理和运作，首先得清楚风力发电机组的结构及组成。
风力发电机组主要由以下几个部分构成：叶片、轮毂、机舱、塔筒和基础。
叶片是风力发电机组中最为关键的部件之一。
它们的形状和设计直接影响着风能的捕获效率。
通常，叶片采用复合材料制造，如玻璃纤维增强塑料或碳纤维增强塑料。
叶片的外形就像飞机的机翼，具有特定的翼型和扭转角度。
这样的设计能够使风在叶片表面产生升力和阻力，从而推动叶片旋转。
而且，叶片的长度和数量会根据风力发电机组的功率大小而有所不同。
一般来说，功率越大的机组，叶片越长，数量也可能更多。
轮毂则是连接叶片和机舱的重要部件。
它负责将叶片所捕获的风能传递到机舱内部的传动系统。
轮毂的结构强度要求很高，以承受叶片旋转时产生的巨大力量和扭矩。
机舱内部包含了众多核心部件。
首先是主轴，它将轮毂传递过来的旋转动力传递给增速箱。
增速箱的作用是将主轴的低速旋转提高到适合发电机工作的高速旋转。
发电机是将机械能转化为电能的关键设备。
目前，常见的风力发电机有异步发电机和同步发电机两种类型。
除了这些，机舱内还有刹车系统、偏航系统和控制系统等。
刹车系统用于在紧急情况下停止风机的转动，保障设备和人员的安全。
偏航系统则可以使机舱根据风向的变化自动调整方向，以最大程度地捕获风能。
控制系统就像是风机的大脑，负责监测和控制整个机组的运行状态，确保其稳定、高效地工作。
塔筒是支撑机舱和叶片的结构。
它通常由钢材制成，高度可达数十米甚至上百米。
塔筒的高度越高，所接触到的风速通常也越大，从而能够捕获更多的风能。
但同时，塔筒的高度也受到制造工艺、运输条件和成本等因素的限制。
基础是风力发电机组的根基，它要能够承受整个机组的重量以及风荷载等外力的作用。
常见的基础形式有混凝土基础和桩基础等。
基础的设计和施工质量直接关系到整个风力发电机组的稳定性和安全性。
风电基础知识培训风机发电机组成
风电基础知识培训风机发电机组成风电是一种清洁、可再生的能源形式，其基础知识对于了解和推广风能利用至关重要。
本文将介绍风电基础知识，特别是风机发电机组成，以帮助读者更好地理解和利用该技术。
一、风能利用的基础知识1.1 风能的来源与特点风能是地球上大气运动转化为机械能的产物。
风的形成与太阳照射地球表面不均匀有关，气温、地形等因素也会影响风能的分布和强度。
风能具有免费、可再生、广泛分布等特点。
1.2 风能的利用方式风能的主要利用方式是风力发电。
通过将风能转化为机械能驱动发电机，进而产生电能。
此外，风能还可以用于提供动力、水泵和空调等领域。
二、风机发电机组成2.1 风机的基本结构风电系统主要由风机、塔架和输电系统组成。
风机是核心部件，通常由叶片、轮毂、发电机、控制系统等组成。
2.2 风机的叶片风机叶片是将风能转化为机械能的关键部件。
叶片通常采用轻质、强度高的材料制造，具有空气动力学设计和结构加强等特点。
2.3 风机的轮毂轮毂是连接叶片和发电机的部件，负责传递叶片的旋转运动。
轮毂通常由高强度合金材料制造，以确保叶片的稳定性和安全性。
2.4 风机的发电机风机发电机是将机械能转化为电能的装置。
它通常由转子、定子和控制系统组成。
转子由风机转动产生的机械能驱动，定子则产生电能。
2.5 风机的控制系统风机的控制系统负责监测和控制风机的运行状态。
它可以根据风速、风向等参数调节叶片角度，以优化风机的发电效率。
2.6 风机与塔架风机通过塔架固定在地面或海上，以获得最佳的风能利用效果。
塔架的高度、材料和结构设计等均会影响风机的稳定性和性能。
三、预防和解决风机故障3.1 风机故障的类型风机故障主要包括叶片断裂、轮毂断裂、发电机故障等。
这些故障可能导致风机停机、性能下降甚至损毁。
3.2 预防风机故障的措施预防风机故障的关键在于定期检查和维护风机设备。
定期检查叶片、轮毂和发电机等部件的状况，及时排查和修复隐患。
3.3 解决风机故障的方法一旦发生风机故障，应立即停机，并寻找原因。
华锐SL1500风电机组整机基础知识
第四篇 联轴器制动器
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装配位置
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一.联轴器
联轴器作用： 作为一个柔性轴，它补
偿齿轮箱输出轴和发电机转 子的平行性偏差和角度误差。
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二.制动器
制动器作用： 制动器是一个液压动
作的盘式制动器，用于机 械刹车制动。
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刹车系统位于齿轮箱高速端与低速端的比较
低速轴上
高速轴上
优点
高可靠刹车直接作用在风 刹车力矩小 轮上
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侧面轴承
偏航驱 动装置
滑垫保 持装置
偏航大齿圈
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风速风向仪
风电机组对风的测量是由风速风向仪来实现的。
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凸轮计数器
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第六篇 塔筒
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一.塔筒的作用
1. 获得较高且稳定的风速，即让 风轮处于风能最佳的位置。
2. 给风轮及主机（机舱）提供满 足功能要求的、可靠的固定支 撑。
3. 提供安装、维修等工作的平台。
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三.叶轮组装
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第三篇 齿轮箱
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低转速
叶轮
将低转速的动能转 化为高转速的动能
齿轮箱
需要高 转速
发电机
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装配位置
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三.SL1500风电机组齿轮箱结构
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齿轮箱的减噪装置
齿轮箱的重量约占机舱重量的1/2。 减振元件增加在齿轮箱与主机架之间。
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五.润滑冷却系统
对齿轮和轴承的保护作用： • 减小摩擦和磨损，具有更高 的承载能力，防止胶合。 • 吸收冲击和振动。 • 防止疲劳点蚀。 • 冷却、防锈、抗腐蚀。
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40
塔筒的高强度螺栓连接
螺栓上的字符： 字母表示生产厂家的简称，
风力发电理论及整机基础知识
8
水平轴风力发电机组
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二.风力发电机组组成
兆瓦级的大型风力发电机组包括 四个部分：
• • • •
叶轮 机舱 塔架 基础
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三. SL1500风力发电机组概述
叶片
一. 叶轮
轮毂
叶轮又叫风轮，是获 取风中能量的关键部件， 由叶片和轮毂组成。分变 桨距风轮和定桨距风轮。
3.加热器： 数量：六个（两组，每组一个备用） 位置：齿轮箱的前部和后部 作用：当齿轮箱工作环境温度较低 时，加热器对齿轮箱润滑油进行加 热，以确保齿轮箱内部的润滑油保 持在一定的粘度范围。
控制方式：系统自动控制
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4.Pt 100（温度传感器）：
数量：三个（油温、轴承各一个，备 用一个） 位置：齿轮箱后部右侧和上方 作用：监控油温和高速端轴承温度， 确保机组的安全 控制方式：系统自动控制
水平轴风力发电机
对风向依赖大
机器部件在基础底上，便于维修 高空维修难度大 叶片自重影响小 低风下叶片不会自己启动 叶片自重产生交变负荷对叶片 寿命产生决定性影响 达到切入风速机组即启动
地面到风轮中心点的距离很小， 轮毂中心高度可灵活掌握 减少了发电量
拉索产生振动问题，减振成本高 没有拉索，塔筒振动小
润滑方式：
飞溅润滑+压力润滑
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齿轮箱的减噪装置
齿轮箱的重量约占机舱重量的1/2，而且当风机运 转时，齿轮箱会产生振动。为减小振动对其它部件的不 利影响，齿轮箱与主机架之间增加了减振元件。
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结构特点
• 主轴内置于齿轮箱的内部，不需要现场主轴对 中； • 主轴轴承采用稀油润滑，效果更好； • 采用两极行星、一级平行轴机构传动，提高了 速比，降低了齿轮箱的体积； • 采用先进的润滑与冷却系统，使每个润滑点都 可以得到充分的润滑，确保了齿轮箱的使用寿 命。
风力发电机组整机基础知识
风力发电机组整机基础知识风力发电机组是一种利用风能转化为电能的装置。
它由风力发电机、传动装置、发电机、控制系统和塔架等组成。
风力发电机是风力发电机组的核心部件，它通过叶轮捕获风能并将其转化为机械能。
一般来说，风力发电机的叶轮由三个叶片组成，叶片的形状和材质会直接影响发电机的效率。
同时，叶轮的直径和转速也会影响发电机的性能。
传动装置用于将风力发电机转动的低速轴传递给发电机。
传动装置通常由齿轮、轴和轴承等部件组成。
它的作用是将低速高扭矩的风轮转速转换为高速低扭矩的发电机转速，以提高发电机的效率。
发电机是将机械能转化为电能的装置。
在风力发电机组中，常用的发电机是异步发电机和永磁同步发电机。
异步发电机结构简单、可靠性高，适用于大型风力发电机组；而永磁同步发电机具有高效率和较小的体积，适用于小型风力发电机组。
控制系统是风力发电机组的大脑，它能监测和控制整个发电过程。
控制系统通常包括风向传感器、风速传感器、转速传感器和电气控制器等部件。
通过收集和分析这些传感器的数据，控制系统可以自动调整发电机的转速和输出功率，以适应不同的风速和风向条件。
塔架是将风力发电机组安装在地面或海上的支撑结构。
塔架的高度和材质会直接影响风力发电机组的发电能力。
一般来说，塔架越高，风力发电机组能够捕获到的风能就越多，从而提高发电效率。
风力发电机组的基础知识还包括风能的计算和风场选择。
风能的计算是评估风力发电机组发电潜力和风机选型的重要依据。
而风场选择则是确定风力发电机组安装位置的关键因素，需要考虑到地形、气象条件和电网接入等因素。
风力发电机组的整机基础知识包括风力发电机、传动装置、发电机、控制系统和塔架等组成部分，以及风能的计算和风场选择。
了解这些知识对于设计、安装和运维风力发电机组都具有重要的意义。
通过不断的研究和创新，风力发电技术将会进一步提高，为可持续能源的发展做出更大的贡献。
风电公司风力发电机组整机基础知识培训讲义
变桨接近撞块和变桨限位撞块
安装位置
变桨限位撞块安装在变桨轴承内圈内侧，与缓冲块配 合使用。变桨接近撞块安装在变桨限位撞块上，与变桨感 光装置配合使用。
工作原理
当叶片变桨趋于最大角度的时候，变桨限位撞块会 运行到缓冲块上起到变桨缓冲作用，以保护变桨系统， 保证系统正常运行。
风力发电机分为同步发电机（传统发电机模 式）和异步发电机。传统风力发电机组模式效率 可达93.2%,而双馈异步发电机模式可达96.4%。
传统发电机能量流图
发电机
100% 2.8%
变频器
~~
4.0%
功率损耗
功率损耗
93.2% 电网
100%
双馈感应电机能量流图
2.8%
发电机
77.8%
96.4% 电网
• 耐腐蚀、抗紫外线照射和雷击的性能好； • 发电成本较低，维护费用最低。
• 叶片厂家：上玻院、中复、惠腾保定、中材四种 • 叶片长度：29m、34m、37.5/38m、40.25m • 叶轮直径：60m、70m、77m、82m • 重量：轮毂18吨，三个叶片18吨
外形美观性
叶片技术发展——数量
安全状态。 控制方式：手动
2、雷电保护装置：
数量：三组
位置：齿轮箱前端连接轮毂处
作用：将叶轮上的电流传导到齿轮 箱的机体上，再通过接地线 将电流倒入大地，以保护机 组。
控制方式：不需控制
3、加热器：
数量：六个（两组，每组一个备用）
位置：齿轮箱的前部和后部
作用：当齿轮箱工作环境温度较低 时，加热器对齿轮箱润滑油 进行加热，以确保齿轮箱内 部的润滑油保持在一定的粘 度范围。
风力发电机组的工作原理及主要组成部分
风力发电机组的工作原理及主要组成部分
风力发电机组的工作原理是利用风能驱动风轮旋转，然后通过传动装置将旋转的能量转化为电能。
主要组成部分主要包括风轮、发电机、传动装置和控制系统。
1. 风轮：风力发电机组的核心部件，通常由多个叶片组成。
风轮受到风力的作用而旋转，将风能转换为机械能。
2. 发电机：将风轮转动产生的机械能转化为电能。
风力发电机组通常采用同步发电机或异步发电机来发电。
这些发电机通过转子磁场的旋转产生感应电动势，然后将其输出为交流电。
3. 传动装置：将风轮转动的机械能传递给发电机。
通常会采用齿轮或链条传动来实现转速的传递和适应风速的变化。
4. 控制系统：监控风力发电机组的运行状态和风速变化，并根据实际情况调整发电机的负载和转速。
控制系统还包括机舱内的传感器、仪表和自动控制装置，用于确保风力发电机组的安全和高效运行。
风力发电机组的工作原理是通过将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的过程，利用的是自然界的可再生能源，具有环保和可持续发展的特点。
风力发电机组及变桨系统基础知识培训
备注 F插
F插 DC200V
三、变桨系统常见部件-双馈
以LUST变桨系统为例（主要进行电气回路梳理）： 轴控柜：
连接信号
轴控柜
部件
AC400V电源 A/B/C/N/PE
蓄电池供电
AC400V轴控柜供电 DC220V供电
1Q1—1T1—1A1 1Q2—1A1/2F5(电池刹车释放)
AC230V轴控 柜供电1/2/3
f2
np 60
n 30
2200 - 1500 30
23.33HZ
这个值就是我们超速模块上设定发电机超速频率设定值。
二、机组发电原理介绍-直驱
金风直驱永磁发电机组采 用水平轴、三叶片、上风 向、变速变桨调节、直接 驱动、外转子永磁同步发 电机。其中永磁体为钕铁 硼永磁（第三代稀土永磁）
变频恒频控制是在电机的定子电路中实现的（见上图），由于风速的不断变化，风 力机和发电机也随之变速旋转，产生频率变化的电功率。发电机发出的频率 变化的
XS1_A(1) XS1_A(2/3) XS1_A(4)
123X7(1) 123X7(2/3) 123X7(4)
XS6(B1) XS6(B2/B3)
XS6(B4)
三、变桨系统常见部件-直驱
以天成同创变桨系统为例（主要进行电气回路梳理）： 变桨控制柜：
连接信号
变桨控制柜
部件
AC400V电源
过电压保护
F插
三、变桨系统常见部件-双馈
以LUST变桨系统为例（主要进行电气回路梳理）： 中控柜：
连接信号
主控柜
部件
AC230VUPS 电源L/N
AC230V轴控柜供电1/2/3 AC230V2G1供电
2F1/2F2/2F3 2F4—2G1—2F6—L+B
风力机组整机基础知识
4.雷电保护装置 雷击的产生 通常所说的雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或者 是带电的云层对大地之间的迅猛放电现象。 安装的位置 雷电保护装置在变桨装置中 的具体位置见右图，在大齿圈下 方偏左一个螺栓孔的位置装第一 个保护爪，然后120等分安装另 外两个雷电保护爪。
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变桨系统主要部件 1.驱动装置－电机 2.齿轮箱 3.变桨轴承
通过控制系统将 叶片以精细的变桨Байду номын сангаас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， 另外两个驱动器可 以安全地使风机停 机。
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3.轮毂
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工作原理：当风向发生变化时，通过变桨驱动电机 带动变桨轴承转动从而改变叶片对风向地迎角，使叶片 保持最佳的迎风状态，由此控制叶片的升力，以达到控 制作用在叶片上的扭矩和功率的目的。
•雷电保护装置组成部件
雷电保护爪主要由三部分组成，按照安装顺序从上到下依次是垫片压板，碳纤维 刷和集电爪。
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5.变桨接近撞块和变桨限位撞块
安装位置：变桨限位撞块安装在变桨轴承内圈内侧，与缓冲块配合使用。变 桨接近撞块安装在变桨限位撞块上，与变桨感光装置配合使用。
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变桨轴承 变桨驱动装置
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变桨轴承（2） 变桨轴承采用双排深沟球轴承，深沟球轴承主要承受 纯径向载荷，也可承受轴向载荷。承受纯径向载荷时，接 触角为零。
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变桨驱动装置
1 ——轮毂 3 ——变桨轴承 30——变桨驱动器 62——垫圈（12） 53——螺母（M12）
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风力发电机组基础知识简介
中国南车株洲电力机车研究所风电事业部
风力发电机组的发电系统基础知识讲解
主轴剖面图
前轴承（BT轴承） 前轴承是双列圆锥滚子轴承，
它具有一个双滚道的外圈和两个 内圈，内圈之间有一隔圈，可以 通过改变隔圈的厚度调整轴承游 隙。
特点：这类轴承可以在承受径向载荷的同时承受双方向轴 向载荷，可在轴承的轴向游隙范围内限制轴和外壳的轴向 位移。主要用于承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载 荷。具有承载能力大，极限转速低的特点。
59#发电机过速1故障为例：
HTMF文件
b文件
转子Biblioteka 轴承线圈永磁体定子
定轴 动轴
永磁体: 非满载状态下效率高 结构紧凑、重量轻
外转子、内定子结构： 磁通密度大、不会退磁
主动温度控制冷却系统： 冷却性能好
一体化轴承概念： 不另外需要轴承
发电机热量散热方式
发电机锁定装置
锁定系统包括维护手柄、叶轮锁定传感器、安全门以及叶轮锁定 销等部分。锁定传感器反馈叶轮是否锁住，安全门所反馈安全门 是否锁定，只有安全门锁住才可以退出发电机锁定销。锁定销装 置装在发电机定子支架上，通过操作机舱维护手柄进行叶轮锁定 后，拍下机舱急停按钮，安全门可以打开取下，通过发电机人孔 就可以进入轮毂工作。
发电机系统巡检项目
1.发电机散热风道密封完好无破损漏风，连接牢固； 2.发电机散热电机无振动无异常噪音； 3.滑环支架螺栓无松动； 4.滑环安装螺栓无松动； 5.发电机转速传感器电缆安装牢固，电缆完好绑扎固定良好； 6.发电机转速传感器距离测量物2-3mm; 7.转子制动器与定子连接螺栓无松动、无锈蚀； 8.制动器摩擦片厚度是否小于2mm; 9.制动器各油管路密封良好，无泄漏； 10.安全门锁的锁扣、行程开关的检查； 11.发电机轴承温度无异常，油脂正常、无溢出； 12.发电机开关柜电缆出线防火封堵的检查；
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空气密度按照标准空气密度(1.225kg/m3)计算功率曲线如下。
5.风力发电机的主要种类
竖轴式
横轴式
横轴风力发电机和竖轴风力发电机根据叶片固定轴的方位， 风力发电机可以分为横轴和竖轴两类。竖轴式风电机工作时转轴 方向与风向一致，横轴式风电机转轴方向与风向成直角。 横轴式风电机通常需要不停地变向以保持与风向一致。而 竖轴式风电机则不必如此，因为它可以收集不同来向的风能。 横轴式风电机在世界上占主流位置。 逆风风力发电机和顺风风力发电机 逆风风电机是一种风轮面向来风的横轴式风电机。而对於顺 风风电机，来风是从风轮的背後吹来。大多数的风力发电机是逆 风式的。 单叶片、双叶片和三叶片风力发电机 叶片的数目由很多因素决定，其中包括空气动力效率、复杂 度、成本、噪音、美 学要求等等。大型风力发电机可由1、2或 者3片叶片构成。叶片较少的风力发 电机通常需要更高的转速以 提取风中的能量，因此噪音比较大 。而如果叶片 太多，它们之 间会相互作用而降低系统效率。目前3叶片风电机是主流。从美 学角度上看，3叶片的风电机看上去较为平衡和美观。
抗拉强度：
当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新 排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形 虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提 高，直至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形 的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑 性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现 象，直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应 力值（b点对应值）称为强度极限或抗拉强度。
齿轮箱的重量约占机舱重量的1/2。 减振元件增加在齿轮箱与主机架之间。
5.润滑冷却系统
对齿轮和轴承的保护作用： • 减小摩擦和磨损，具有更高 的承载能力，防止胶合。 • 吸收冲击和振动。 • 防止疲劳点蚀。 • 冷却、防锈、抗腐蚀。
第四篇
1.装配位置
联轴器制动器
2.联轴器
联轴器作用： 作为一个柔性轴，它补偿 齿轮箱输出轴和发电机转子的 平行性偏差和角度误差。
3.制动器
制动器作用： 制动器是一个液压动作 的盘式制动器，用于机械刹 车制动。
•制动器图片
4.刹车系统位于齿轮箱高速端与低速端的比较
低速轴上
优点 高可靠刹车直接作用在风轮上 刹车力矩不会变成齿轮箱载荷
高速轴上
刹车力矩小 齿轮箱可带集成风轮支撑
缺点
刹车力矩很大
多数情况要采用非集成风轮支撑的齿轮 箱
6.风电场
风电系统可以是仅有一台风电机，或者由多台风电机器线 性排列或方阵排列形成风电场。 风电场的风力发电机相互之间需要有足够的距离，以免造 成过强的湍流相互影响，或由於“尾流效应”而严重减低後排 风电机的功率输出。 为了配合运送大型设备（特别是叶片）到安装现场，须要 风电场 建设道路。另外亦须要建设输电线，把风电场的输出连接到电 网接入点。
偏航大齿圈
3.风速风向仪
风电机组对风的测量是由风速风向仪来实现的。
4.凸轮计数器
第六篇
1.塔筒的作用
塔筒
获得较高且稳定的风速，即让风轮处于风能最佳的位置。 给风轮及主机（机舱）提供满足功能要求的、可靠的固定支 撑。 提供安装、维修等工作的平台。
2.塔架的主要形式
塔架有张线支撑式和悬臂梁式两种基本形式。塔架所用的材 料可以是木杆、铁管或其它圆柱结构，也可以是钢材做成的桁架 结构。
额定风速 叶轮直径 轮毂高度 生存风速
转速范围 额定转速
m/s m M m/s
rpm rpm
11 82 65 52.5
9.7-19 17.4
11 88 70 52.5
9.8-18.3 17.4
3. 风力发电机组机舱内部简图
第三篇
1.叶片
数量：三只 作用：机组吸收风能的部件 主要材料：玻璃钢
叶轮
变桨系统：改变叶片仰角可实现功率调节 叶片的工作位置：在90度仰角时
通过控制系统将叶片以精细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。
4.叶轮组装图片
第三篇
1.装配位置
齿轮箱
2.工作原理
低转速 叶轮 将低转速的动能转化为高 转速的动能 齿轮箱
需要高转 速发ຫໍສະໝຸດ 机3. 风电机组齿轮箱结构
4.齿轮箱的减噪装置图片
•现场照片
•叶片技术发展——材料 木制叶片及布蒙皮叶片
钢梁玻璃纤维蒙皮叶片 铝合金等弦长挤压成型叶片 玻璃钢复合叶片 碳纤维复合叶片
•叶片技术发展——尺寸
•叶片技术发展——数量
单叶片
双叶片
三叶片
2.轮毂
功能： 固定叶片，连接齿轮箱。叶片受力后，带动轮毂顺时针旋转， 即将风能转化为机械能。
3.变桨系统：
a、张线支撑式
b、悬臂梁式
c、桁架式及塔架的主要受力情况
3. 机组塔筒
目前南车风电所用塔架（以轮毂 中心高计算）主要为： 65米、70米 以运行的环境温度划分有： 低温型（-40ºC） 常温型（-20ºC）
3. 机组塔筒吊装图
4.塔筒的高强度螺栓连接
螺栓上的字符：
字母表示生产厂家的简称，比 如CA是一汽标准件厂的简写。 下面的数字表示螺栓的强度等 级,圆点前的数字表示螺栓的抗拉强 度Mpa的百分之一。圆点后的数字表 示螺栓的屈服强度与抗拉强度的比 的10倍 。
3.风的功率计算
风的能量指的是风的动能。特定质量的空气的动能可以用下 列公式计算 。 能量= 1/2 X 质量 X (速度)^2 吹过特定面积的风的的功率可以用下列公式 算 。 功率= 1/2 X 空气密度 X 面积 X ( 速 度 )^3 其中功率单位为瓦 特； 空气密度单位为千克/立方米； 面积指气流横截面积，单位为平方米 ； 速度单位为米/秒。 在海平面高度和摄氏15度的条件下，干空气密度为 1.225千 克/ 立方米。空气密度随气压和温度而变。随著高度的升高，空 气密度也会下降。 上述公式中可以看出，风的功率与速度的三次方（立方）成 正比，并与风轮扫掠面积成正比。不过实际上，风轮只能提取风 的能量中的一部分，而非全部 。
设於塔底的变压器（或者有些设於机舱内）可提升发电机的 电压到配电网电压（香港的情况为11千伏）。 所有风力发电机的功率输出是随著风而变的。强风下最常见 的两种限制功率输出的方法（从而限制风轮所承受压力）是失速 调节和斜角调节。使用失速调节的风电机，超过额定风速的强风 会导致通过业片的气流产生扰流，令风轮失速。当风力过强时， 业片 尾部制动装置会动作，令风轮剎车。使用斜角调节的风电 机，每片叶片能够以纵向为轴而旋转，叶片角度随著风速不同而 转变，从而改变风轮的空气动力性能。当风力过强时 ，叶片转 动至迎气边缘面向来风，从而令风轮剎车。 叶片中嵌入了避雷条，当叶片遭到雷击时，可将闪电中的电 流引导到地下去。
刹车力矩对齿轮箱有载荷冲击
安全性差
5.发电机对中
齿轮箱输出轴轴心线
发电机转子轴心线
第五篇
1.装配位置
偏航系统
2.偏航系统
功能：改变机舱朝向以实现对风、解缆保护。 机组偏航
1.靠什么装置驱动？
2.“需要偏航”由谁决 定？ 3.“偏航多少角度”由 谁检测？
•偏航系统结构
侧面轴承
偏航驱动装置
滑垫保持装置
风轮叶片由复合材料制造。不像小型风力发电机，大型风电 机的风轮转动相当慢。比较简单的风力发电机是采用固定速度的。 通常采用两个不同的速度-在弱风下用低速和在强风下用高速。 这些定速风电机的感应式异步发电机能够直接发产生电网频率的 交流电。 比较新型的设计一般是可变速的（比如Vestas公司的V52850千瓦风电机转速为每分钟14转到每分钟 31.4转）。利用可变 速操作，风轮的空气动力效率可以得到改善，从而提取更多的能 量，而且在 弱风情况下噪音更低。因此，变速的风电机设计比 起定速风电机，越来越受欢迎。 机舱上安装的感测器探测风向，透过转向机械装置令机舱和 风轮自动转向，面向来风。 风轮的旋转运动通过齿轮变速箱传送到机舱内的发电机（如果 没有齿轮变速箱则直接传送到发电机）。在风电工业中，配有变 速箱的风力发电机是很普遍的。不过，为风电机而设计的多极直 接驱动式发电机，也有显著的发展 。
风力发电机组 整机基础知识
中国南车株洲电力机车研究所风电事业部
第一篇
1.风力发电理论原理
风力发电简介
变压器升压后输 送至电网
风能
机械能 叶轮吸收风能 转化为机械能
电能
发电机将机械
能转化为电能
现代风力发电机采用空气动力学原理，就像飞机的机翼一 样。风并非"推"动风轮叶片，而是吹过叶片形成叶片正反面的压 差，这种压差会产生升力，令风轮旋转并不断横切风流。 风力发电机的风轮并不能提取风的 所有功率。根据Betz 定律，理论上风电 机能够提取的最大功率，是风的功率 的 59.6%。大多数风电机只能提取风的功 率的40%或者更少。 风力发电机主要包含三部分∶风轮、 机舱和塔杆。大型与电网接驳的风力发电 机的最常见的结构，是横轴式三叶片风轮 ，并安装在直立管状塔杆上。
2.风力发电发展史
风力发电机最初出现在十九世纪末。自二十世纪八十年代起 ， 这项技术不断发展并日渐成熟 ，适合工业应用 。近 二三十年 ，典 型的风力发电机的风轮直径不断增大，而额定功率也不断提升 。 在二十一世纪 00年代初 ，风力发电机最具经济效益的额定 输 出功率范围在 600千瓦至750千瓦之间，而风轮直径则在40米 至47 米之间。当时所有制造商都有生产这类风力发电机 。新一 代的兆 瓦级风力发电机是以这类机种作为基础发展出来的。 二零零七年初，有一 些制造商开始生产额定功率为几兆瓦而风 轮直径达到约90米的风力发电机（例如Vestas（维斯塔斯 ）V90 3.0兆瓦风 电机， Nordex （德国恩德）N90 2.5兆瓦风电机等）， 甚至有些直径达100 米 ( 如GE（通用电气） 3.6 兆瓦风电机) 。 这 些大型风力发电机主要市场是欧 洲。在欧洲，适合风电的地段日渐 减少，因此有逼切性安装发电能力尽量高的风力发电机 。 另一类更大型的为海上应用而设计的风力发电机，已经完成设 计并 制成原型机。例如REPower公司（德国）设计的风力发电机风 轮直径达126米，功率达5兆瓦。