远景风机主要电气部件运行和主控控制逻辑培训.

远景风机主要电气部件运行和主控控制逻辑讲解11.风机安全链在远景风机中设置了安全链的存在，一方面为了保护人员在危险时刻的人身安全，另一方面保护机器的安全性。我们安全链按照安全等级分为，人员安全链和机器安全链，人员安全链的优先级高于机器安全链；按照高度分为，机舱安全链和塔底安全链；因此最细致的划分是：塔底人员安全链、塔底机器安全链、机舱人员安全链、机舱机器安全链。按照现有的主控逻辑可以看出，正常情况下硬件断开人员安全链：塔底控制柜门上的急停按钮和机舱控制柜的急停按钮，当这两个按钮有一个被触发的情况下，风机会迅速用最快的速度回桨进行一级刹车，同时，我们的液压刹车也会动作，进行二级制动。机器安全链断开的硬件条件有PCH（震动传感器）、过速继电器信号。当机器安全链断开后，桨叶也会迅速回桨，但是液压刹车不会动作一.主控主要电气部件介绍22.偏航计数器偏航解缆开关和角度传感器，又称黄盒子。偏航电机变比1100:1，导致扭矩很大。偏航位置传感器精度为12bit，用于测量风机偏航的角度值，并监控下垂电缆的扭缆程度。它安装于偏航齿圈外侧，通过塑料齿轮与偏航齿啮合。偏航制动：偏航电机四个抱闸，18个阻尼摩擦片（作用：第一，偏航齿圈有间隙，防止有风的时候产生振动，第二点在启动和停止的时候可以实现偏航运行比较平稳。）。黄盒子的测量元件由两部分组成：凸轮开关共有四个凸轮，可调整到不同位置，对应不同的偏航角度(圈数)。偏航到一定圈数时，机舱下垂电缆会出现严重扭缆，此时凸轮开关的某个凸轮会被压住，触点开关被激活，偏航将立即终止并进入解缆逻辑。EN15风机设定四个凸轮开关的触发位置分别为：CCW/CW2.5圈，CCW/CW3.0圈。其变比为1：140。角位移传感器用于测量偏航角度，输出4～20mA的电流信号到PLC，对应不同的角度值。当传感器检测到偏航角度超过设定值时，系统会报警。其变比为1：140。在跟换黄盒子的时候，先偏航顺缆，保证电缆大致在零位。然后编码器需要先调到零位，保持在12mA，然后保证白色大齿轮不动，转动内部凸轮保持凸轮在零位。32.偏航计数器与偏航有关的主要故障类型如下：偏航黄盒子数值错误偏航传感器故障偏航系统位置传感器故障逻辑为：传感器的AI信号超量程了偏航速度异常，不在有效区间内（替代偏航速度过慢）43.偏航计数器调整完成接线后，逆时针转动白色尼龙齿，使‘电缆缠绕累计’为0°（如图3），转动尼龙齿，直到scada显示电缆累计缠绕约为-1008度，调节下图中S1（上面第一个凸轮）使其触发一级限位，继续转动，直到SCADA显示电缆累计缠绕约为-1116度，调节下图中S3（上面数第三个凸轮）使其触发二级限位，同时安全链会断开，需要手动顺时针转动白色尼龙齿并复位安全链后才能复位故障。（凸轮触发限位时，都需要处于刚好触发状态，如果触发较多，偏航退回重新触发，）相同的，顺时针类似操作即可。从0度顺时针转圈，scada显示电缆累计缠绕约为1008度，调节下图中S2（上面数第二个凸轮）使其触发一级限位，继续转动，直到SCADA显示电缆累计缠绕约为1116度调节下图中S4（上面数第四个凸轮）使其触发二级限位。调试完成后，转动尼龙齿，使‘电缆缠绕累计’为0°，此时四个凸轮位置就是需要调整到的位置（2.8、3.1圈）54.四阀式液压站65.两阀式液压站76.振动测量设备PCH1.功能1.检测机架和塔筒振动。2.塔架振动过大时，打开安全系统。2.组成1.PCH智能振动传感器2.CANbus通讯模块3.安装在发电机架上3.传感器-PCH1.3个方向独立加速度传感器2.可以对信号进行组合，滤波3.GL认证的安全冲击检测（SSD)4.主要故障1.PCH的SSD开关断开导致安全链断开；2.PCH测得的SSD震动值高于设定值；3.PCH的振动过大继电器断开导致安全链断开87.速度传感器EN15风机有三个感应式的接近开关，用于测量风轮和发电机的转速。其中，高速端有一个，固定在发电机前轴承端盖上；低速端有两个，固定在主轴涨环护罩上。接近开关的工作原理：里面有一套震荡电路，必须要有正反馈，反馈环节是有感应线圈在接近开关的断面，当每次接近时，感应线圈会与接近的金属物质产生涡流，产生了幅值不够，。远离的时候为正反馈。灵敏度为5mm。可靠感应为4mm我们设定为2.5mm。98.风向标风速仪风机的气象站由一个风向标和一个风速仪组成，它们的信号连至机舱控制柜的PLC中。它们安装在机舱后部的一个钢支架上。这个钢支架还同时作为避雷针使用。风速仪由三个安装在垂直旋转轴上的互成120°的低转动惯量抛物锥空杯组成感应体，转轴连接一个狭缝盘，狭缝盘能进行光电扫描。风杯每转动一圈时，将产生10个脉冲信号。风速仪是光电结构，风向标是电磁结构。风速仪一个激光-码盘，产生一个频率的方波，然后转换成电压，在转换成电流输出给模块。风向标，霍尔元件，旋转的磁场的磁通量不一样，输出不同的电压，转换成电流值输入到模块。风向标与风速仪为4～20mA信号输出。电流信号不好检测，一般都要转换成电压信号进行数模转换。109.温度测量PT100发电机三相绕组发电机前后端轴承发电机的散热空气温度齿轮箱的前后端轴承齿轮箱油温主轴承温度机舱温度环境温度各控制柜温度这些温度值将传入PLC的输入模块。PT100的工作原理：模块给出恒定不变的电流值，由于传感器的电阻会随着温度而改变阻值，所以有此可以计算出PT100的阻值。PT100的温度探头由白金制成。0℃时电阻为100Ohm,PT100的阻值随着温度改变基本上呈线性变化。PT100温度探头很小，根据不同的工业需要，可有很多种结构样式可供选择。风机通过PT100温度传感器来测量一些重要部件的实时温度，用来监测其工作状态。EN15风机测量的温度信号有：1110.过速继电器风轮的转速通过一个速度监控器来监测。监控器根据感应式接近开关的输出信号计算出风轮的实际转速。当转速超过最大允许值时，通过内部继电器断开安全链，风机将紧急停机。过速继电器有两个通道失效硬件、软件分开保护，SP1通道接入PLC模块，过速继电器触发时通过主控报出。SP2通道接入机器安全链input回路，过速继电器触发时，通过硬件断开机器安全链。1211.通讯模块EL6751：通过CANbus总线与变频器通讯，通过以太网交换机实现与机舱控制柜的通讯。EL6731：通过Prfibus总线与变桨系统通讯（EL6731从站），通过以太网交换机实现与机舱控制柜的通讯。13二.主控关键控制逻辑1.风机自检远景能源1.5MW机组控制系统均有自检功能，机组会根据主控系统的参数设定，定期（720h）对自动风机进行自检，目的是定期检查风机安全相关的关键部件和子系统的可用性，保证风机运行安全。机组自检包括：高速刹车自检、桨叶自检、液压自检、PCH自检，只有在以上4个系统均自检通过后，风机才能正常启动，如果有任何一个自检过程不能通过，机组会报出相应的故障，只有待该故障被排除后并再次进行自检通过后，才能正常启动。142.功率控制风机控制，不考虑网侧限电和故障等外部情况，唯一的输入是风。风推动风轮转动，风轮经齿轮箱带动发电机发电。在小风下首先要保证最大的风能捕获，风能被风轮捕获多了，发电自然多。根据气动理论，当风轮的叶尖速和风速保持在一个预定比例时才能捕获最大风能。所以这时候控制的目标是风轮转速跟踪一个最优的轨迹。可以通过调节发电机电磁扭矩来改变风轮上的扭矩，与气动扭矩互动，从而达到改变风轮转速的目的。这时候的功率不是控制目标，功率会随着风速而变化。随着风速越来越大，接近额定发电功率时，安全保护成了优先目标，保持风机的风轮、主轴、电气系统不能过载。这时候会把转速限定在额定转速，如果风速继续加大，就会开始由桨距角负责主要调节转速，是的转速维持在额定转速附近：开始回桨，保持额定转速。153.低电压穿越功能是指当电网由于故障或者负载变化，并网点电压发生一定程度的波动（主要是跌落）时，风电机组保持持续并网的能力。电网电压跌落对风电机组的影响：1、电网电压跌落导致的暂态过程中，发电机和变频器出现过电流，可能损坏部件2、电网电压跌落，意味着风机出口端电压降低。这导致风机输出功率降低，而风轮捕获的能量不减少，多余的能量就转化为风机传动链的动能，导致风机过速脱网。3、多余的能量也会施加到机组的机械部件上，附加的扭矩和应力会增加机械部件的疲劳，引起损坏。163.低电压穿越功能基本要求1）风电场的风电机组具有在并网点电压跌至额定电压的20%时，能够保持并未运行625ms的低电压穿越能力；2）并网点电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场的风电机组保持并网运行。2.有功恢复速度1）对故障期间没有切出电网的风电机组，其有功功率在故障切除后快速恢复，以至少10%额定功率/秒的功率变化率恢复到故障前的水平。3.无功电流支持1）风电机组必须在识别故障后20ms内通过提供无功功率来支持机端电压，无功功率的提供必须保证电压每降落1%的同时无功电流增加2%，但不要求无功电流超出额定电流大小。174.过功率保护远景1.5MW机组通过位于主控制柜内UMG103来计算机组发电功率，变频器出口侧的三相母排上安装有电流互感器和主控制柜内安装有电压互感器，PT和CT采集的数据均反馈至UMG103，UMG103根据采集的电压、电流等数据计算机组的输出功率，包括视在功率、有功功率、无功功率等，同时将电压、电流、频率、功率因数、视在功率、有功功率、无功功率等数据传递给主控PLC，主控PLC通过对UMG103测量的实际的值和PLC中设定的相关参数的进行比对判断。如果功率超出主控设定的功率门限，主控就会报出相关故障，即“发电机1秒平均功率高于上限值”、“发电机30秒平均功率高于上限值”、“发电机10分钟平均功率高于上限值”。任何过功率故障触发后风机均会安全停机。同时变频器也会通过内部算法计算出一个有功功率值反馈给主控，主控也会对变频器计算的功率和UMG103计算的功率进行比较，如果相差较大也会报出相应的故障，即“变频器测得发电机功率高于过高设定值”、“外部设备测得发电机功率与变频器测得的差异大于设定值”。故障触发后风机均会安全停机。185.风机制动初级制动：通过将桨叶转到从迎风位置转到顺桨位置来实现风机制动。实际上，EN21风机有三个初级制动。EN21采用分散控制策略，每个轴控制箱都配有单独的PLC控制器、电源管理模块，自成一体，每个叶片都可被看成一个单独的刹车。载荷分析结果表明即使在顺桨过程中有一个叶片正常顺桨，空气阻力在2min内也会快速将风轮转速降至500rpm以下，非常安全。实践证明空气动力制动是极为安全的，它们可在几圈内停止风轮。而且，刹车过程比较柔和，不会传导大负载或磨损到塔筒和动力设备。因此，EN21风机系统的制动过程大部分由空气动力制动完成二级制动：二级制动通过液压刹车盘来完成。刹车盘安装在齿轮箱和发电机联轴器之间的高速输出轴上。液压制动作为空气动力制动的应急系统，如果没有叶片制动，或者在传动链转速未降至一定转速下，即使高速刹车钳投入，不但无法起到理想的制动效果，而且有摩擦起火的可能，所以目前取消了刹车钳主动刹车的控制196.转速保护风机的传动链速度检测有以下几点：低速端1#传感器低速端2#传感器发电机高速端转速编码器转速过速继电器转速风机主控会将如上转速单独或者之间做比较，来检测传动链转速情况并依据检测结果，做出相应动作