风电场运行规程(风机)

Q/HNPG.GC.YX.03-2012华能偏关风力发电有限公司企业标准风电场运行规程（试行）2012年4月15日修订2012年5月1日实施华能偏关风力发电有限公司发布批准：日期：审核：初审：编写：张晋华能偏关风力发电有限公司风机运行规程Q/HNPG.GC.YX.03-20121第一篇MY1.5se风力发电机介绍1MY1.5se风力发电机组是3叶片、上风向、水平轴、变桨变速恒频风力发电机组，额定功率为1500kW。2风轮系统通过主轴与齿轮箱连接，齿轮箱高速轴通过高速轴联轴器与发电机连接。3齿轮箱通过两个弹性支撑安装于机座上，由于弹性支座的变形使得高速轴绕主轴中心线转动。发电机在额定负载情况下与高速轴同心连接，在额定功率时，发电机轴承几乎不承受任何来自联轴器的径向作用力和力矩。4主轴通过齿轮箱传送动力到发电机。发电机是双馈异步滑环电机，发电机定子直接与电网连接，转子功率通过变频器输入到电网。5风力发电机的主制动器为空气动力学制动，通过3个叶片独立变桨实现。第2级是机械制动器，使用液压盘式制动器，通过液压系统提供动力进行操作，作用在齿轮箱的高速轴输出端上。6偏航系统包括四个偏航驱动总成，偏航驱动总成由风力发电机的控制系统根据安装在机舱顶部的风向仪发来的控制信号进行操作。偏航驱动总成驱动偏航轴承，从而使机舱在阻尼力的作用下进行偏航对风。7机舱外壳由玻璃钢制成，它可保护机舱内部各组件免受雨、雪、灰尘、太阳辐射等的破坏。从塔架内通过爬梯可以到达机舱，爬梯上配备有助爬器。8机舱内部包含有一台维护机舱吊机，额定起重重量为250kg。9明阳MY1.5se风力发电机组，塔架外形为锥形，分成三段。塔架采用特殊的防腐蚀保护工艺，保证风场当地环境生存期的防腐要求。10风力发电机组的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语言开发的一个PLC控制系统。控制系统软件是基于机组安全和控制策略设计的。11总体技术参数机组总体技术参数风轮设计参数技术参数MY1.5se风轮（叶片）aeroBlade40.3/SINOMA40.2额定功率（kW）1500设计等级TC3A+控制方式变桨变速50年一遇极端风速（m/s）59.5对风方式上风向风轮锥角（°）3.5华能偏关风力发电有限公司风机运行规程Q/HNPG.GC.YX.03-20122叶片数3风轮倾角（°）5旋转方向顺时针风轮直径（m）82.6切入风速（m/s）3扫掠面积（m2）5316额定风速（m/s）10.8额定转速（rpm）17.4切出风速（m/s）25转速范围（rpm）9.7~19.5运行温度范围（℃）-30~+40叶片重量（kg）6400/6600生存温度范围（℃）-40~+50风轮重量（kg）约36500设计寿命（年）20华能偏关风力发电有限公司风机运行规程Q/HNPG.GC.YX.03-20123第二篇安全操作指南1操作人员的资格1.1只有接受过专门培训和技术熟练的人员才能操作和维护明阳MY1.5se风力发电机组，所有操作和维护人员必须明确地知道自己的责任。1.2风机操作和维护人员必须了解和熟知风机的安全规程，了解风机现有的安全装置。1.3所有操作和维护人员必须理解这些规程，并保证遵守这些规程。只有做到这些，才可以保证操作和维护人员的工作安全。1.4除了遵守本规程所提及的规定之外，还应遵守相关国家安全规程和专业操作规定。2安全系统2.1机组控制器机组控制器用来进行风电机组的监控（变频器控制系统除外）。机组控制器包含控制模块，安全模块和通讯模块等，分别安装在机舱和塔基。模块通过总线系统进行通讯，系统实时监测总线是否正常。机舱和塔基控制柜柜门上安装有控制开关按钮，以便进行机组的操作。机组控制器通过接口连接变频器控制系统。变频器独立运行，在某些场合能自行关机。机组控制器在出现一些内部故障时，通过看门狗回路实现断开安全链。为了冗余及故障检测的需要，无故障操作所需要的基本的传感器以及所有与安全相关的信号和传感器，都至少需要两个。机组控制器实时检测信号是否一致、是否正常。若某一项测量的所有传感器都工作正常，控制系统取所有传感器的平均值。若检测到有传感器信号不一致，控制器将根据多种程序来确定正确的传感器/信号。若无法确定正确的传感器信号，将产生一个故障，使机组停机。机组控制器需连接到UPS，在电网故障时，能够保证控制器能至少正常工作1小时。在电气系统中设置有多个内部看门狗程序，如把接触器接点接到安全与控制系统，用硬接线实现的接触器互锁回路，以保证在同一时间不能同时动作。2.2安全链华能偏关风力发电有限公司风机运行规程Q/HNPG.GC.YX.03-20124安全链由硬接线的监控链组成，其优先级大于安全系统中的计算机，在安全链中，传感器断路触点以串联方式连接，安全链包含的触点有：■机舱急停按钮■塔基急停按钮■风轮过速开关■轮毂急停按钮■机组控制器的触点■变频器来的辅助触点■电缆缠绕圈数3圈（扭缆开关动作）■振动传感器触点如果发生了上述各种情况的任何一种，安全链便会断开。当安全回路断开时，闭合的继电器释放。当电网故障后恢复时，可通过手动或脉冲继电器进行复位，不能进行远程复位。安全链断开时，两种制动系统同时工作（叶片顺桨和主轴制动）。如果控制系统计算机发生故障，那么各种输出都将自动重新设置，从而使得安全链中断。2.3制动系统2.3.1变桨系统变桨系统在每个叶片都有一套独立的电气驱动装置（独立的变桨系统）。在正常运行、正常停机1、和正常停机2流程，变桨系统通过电网供电。在正常停机3、紧急停机1、紧急停机2流程，变桨系统通过蓄电池供电。变桨系统通过滑环系统与机组的非转动部件连接，完成以下功能：电源供电，总线系统、硬接线信号的传送等等功能。变桨系统有一内部的看门狗逻辑，它实时的监测变桨系统与主控制器的信号传输。当信号传送中断时，变桨系统自动转到顺桨状态。每个叶片的变桨角度由两个独立的传感器的测量。每一个叶片都各自通过一个四点接触式变桨轴承安装在轮毂上，轴承内圈连接叶片、外圈连接轮毂上。变桨轴承内齿圈与变桨驱动的变桨齿轮啮合。变桨驱动包括变桨齿轮箱和变桨电机，变桨电机通过法兰盘与变桨齿轮箱连接。控制变桨的电动机是直流电动机，还有绝对值传感器和电动机制动器，所有这些驱动部华能偏关风力发电有限公司风机运行规程Q/HNPG.GC.YX.03-20125件都装在轮毂内部。轴箱内装有半导体闸流管控制叶片变桨电动机的电流消耗量，除此之外，轴箱内还包含一电池组，在断电时向直流电动机供电。变桨控制箱内的同步控制器在正常控制操作中控制三个独立变桨驱动电机的同步运转。向轮毂内部电气设备供电的动力电缆及与控制系统计算机相连的控制电缆都通过滑环及变速箱的空心主轴连接、布线。2.3.2高速轴制动器高速轴制动器使用圆盘形制动器，它有两种功能：一方面它能加快制动过程，另一方面能保证在断电之后使风力发电机全部停止。高速轴制动器的刹车盘安装于齿轮箱的高速输出轴上，刹车盘的直径为670毫米，高速轴制动器直接安装在齿轮箱上，通过液压系统控制制动器夹紧刹车盘制动，液压系统卸压后制动器通过弹簧复位。如果液压系统出现故障，由蓄能器提供动力。2.4机械锁定装置2.4.1风轮主轴锁定装置安装在前轴承座上，在对传动链进行任何维护和修理工作之前，风轮锁都要锁定。通过对低速轴上的转子进行机械闭锁，控制系统便不能启动风力发电机。2.4.2偏航驱动偏航驱动器与机座相连，驱动机舱对准风向。MY1.5se风力发电机组装有四个偏航驱动器，偏航齿轮箱将偏航电机的力矩传递到偏航轴承的内齿上。偏航轴承外圈通过螺栓连接与塔架顶部法兰连接。2.4.3变桨驱动直流驱动电动机的力矩通过变桨齿轮箱传递到变桨轴承的内齿上。变桨电机配有电磁马达制动器。2.5传感器2.5.1转速传感器华能偏关风力发电有限公司风机运行规程Q/HNPG.GC.YX.03-20126风轮转速是通过一个安装在低速侧和一个安装在高速侧的增量式编码器进行测量。变频器系统中提供了一个附加的转速信号。另外，安装在低速侧的增量式编码器提供了一路信号给超速控制器。机组控制器通过编码器信号的时间序列来判断其转动的方向。2.5.2桨距角位置传感器每个叶片的桨距角通过两个传感器来测量，这两个传感器为冗余配置。控制系统取所有叶片的所有传感器测量值的平均值（整体变桨控制）。2.5.3风速仪在机舱罩的尾部上方的测风桅杆上装有两个风速仪，所有传感器为加热型的。该支架接地，在风速仪旁边装有一避雷针。机组控制器的输入信号有浪涌保护。2.5.4风向仪在机舱罩的尾部上方的测风桅杆上装有两个风向标，测量范围是360º。为了防止结冰，风向标为加热型。风向标有雷电保护措施。2.5.5振动传感器振动传感器安装在齿轮箱弹性支撑附近（靠近塔架中心线位置），用来测量风机主轴轴向及与其垂直方向的振动加速度。2.5.6主轴轴承温度传感器主轴轴承温度是通过在轴承上取两个冗余的测量点来监测。2.5.7发电机温度传感器发电机温度通过多个温度传感器来监视。每个绕组温度都有两个传感器来测量。一个作为测量，一个作为备用。2.5.8其他温度传感器■环境温度（室外）传感器1个■机舱、塔基温度传感器各1个■机舱、塔基控制柜柜内温度传感器各1个2.5.9高速轴制动器磨损传感器刹车卡钳都有一个磨损传感器，刹车回路的液压压力另外测量。2.5.10偏航位置，电缆扭转测量华能偏关风力发电有限公司风机运行规程Q/HNPG.GC.YX.03-20127偏航位置由两个电感接近开关测量，它通过测量偏航齿轮的轮齿来进行计数的。0º位置（北方）是在机组的初始试运转时进行设置。另外，扭缆保护的限位开关在扭缆达到2圈时将触发一个等级2的故障，在扭缆达到2.5圈时触发一个等级3的故障。该保护开关也属于安全链中的一部分，当扭缆达到3圈时将触发等级5的故障。2.5.11液压系统传感器液压系统中有温度、压力、油位的多个传感器。液压系统故障将触发正常停机。2.5.12齿轮箱传感器齿轮箱中装有多个传感器来监视油压和油温以及输出轴的轴承温度。另外，在齿轮箱的油过滤部位还装有一个差压开关。温度和压力超限都会触发正常停机。2.6电网监测机组控制器通过变频器中的电压、电流信号确定其功率，同时实时监测电网所有的数据。控制系统将检测线路上的频率、电压变化、快速重合闸、相位。出现扰动时触发正常停机1。2.7急停按钮急停按钮是自锁型按钮，复位时需拔出按钮头。在机舱控制柜、轮毂中控箱、塔基控制柜各有一个急停按钮。2.8人身安全风力发电机组是根据标准的工程技术规定设计和制造的，所以根据规程进行操作对工作人员的安全和健康没有任何危险。各种控制元件都设置到容易够到的地方，且保证操作安全，有明确标志加以保护，防止无意中被启动。所有危险部位和危险驱动部件都有防护设备，这些设备只有在专业人员在进行维修和保养时，才允许被打开或拆卸。必须穿戴和使用安全防护装备，以避免工作中发生事故和对个人身体健康产生危害。华能偏关风力发电有限公司风机运行规程Q/HNPG.GC.YX.03-20128在存在一定安全风险的部件上工作之前，必须通过机舱控制柜或塔基控制柜面板上的开关将机组切换到“维护状态”。同时，要在开关上应悬挂明显的警告标志，以避免其他人无意的操作。机组切换到“维护状态”时，机组无法启动，但允许部分手动控制（正常运行时是不允许的）。在轮毂中进行维护工作时，不允许变桨系统进行变桨动作，除非在特殊情况下，并且采取了特殊的防范措施。每个叶片变桨系统有一个叶片锁紧装置，当检修叶片变桨驱动时必须启用该锁紧装置。在轮毂或在传动链部件上工作时必须启用风轮锁定装置。在系统检修时，在一个时间内可以关闭一个偏航驱动。其他的驱动可以承受偏航所需的负载。2.8.1工作服服装必须与所从事的工作性质相适应。只有穿着合适的服装才能防止事故的发生。禁止穿着松散宽大的罩衫，宽松衣袖的外衣和宽大裤腿的裤子。在机器附近工作时，不得穿戴长围巾或穿着有长带子的服装。袖口应当扎紧。2.8.2安全帽在风机内部工作时可能会使头部受到伤害，例如头部碰到物体上