金风2.0MW机组整机介绍

金风2.0MW风力发电机组的整机介绍授课：***编订：孙伟修改：***金风大学运维学院2015年3月29日课程目录：一、金风2.0MW机组基本型号二、机组的整体机械结构三、叶轮变桨系统四、永磁发电机及其轴承五、机舱底座及偏航系统六、整机电气系统机组概述：–水平轴、三叶片、上风向、变速变桨距功率调节–无齿轮箱、叶轮直接驱动发电机–外转子永磁同步发电机–机组额定功率为2000kW主要机型：•GW108/2000kW、GW115/2000kW适用范围：•GW108/2000kW机组适用于GLⅢB•GW115/2000kW机组适用于GLⅣB及GLS/IECS一、金风2.0MW机组基本型号技术参数GW108/2000kWGW115/2000kW额定功率：上网逆变输出电压：2000kW690V2000kW690V叶片：Sinoma52.5或类似叶片SW56.5或类似叶片叶轮直径：108m115m扫风面积：9038.7m210434.4m2轮毂高度（推荐）：80m、100m、120m85m、100m、120m额定转速：14rpm14rpm额定风速(标准空气密度理论值)：9.5m/s9m/s切入风速：2.5m/s2.5m/s切出风速(10分钟均值)：22m/s19m/s极大风速：52.5m/s52.5m/s运行温度范围：-30℃至40℃-30℃至40℃机组生存温度：-40℃至50℃-40℃至50℃设计使用寿命：20年20年一、金风2.0MW机组基本型号金风2.0MW机组的主体部件图二、机组的整体机械结构整机侧剖视图二、机组的整体机械结构二、机组的整体机械结构叶轮变桨系统组成三、叶轮变桨系统变桨轴承变桨控制柜变桨轮毂接近开关和限位开关变桨齿形带导流罩三、叶轮变桨系统叶轮变桨系统组成变桨驱动变桨轴承齿形带胀紧度调节压板变桨控制柜传感器支架变桨轴承变桨轴承采用深沟球轴承，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。三、叶轮变桨系统与叶片联接与轮毂联接密封圈密封圈三、叶轮变桨系统变桨驱动装置由变桨电机和变桨减器两部分组成。变桨电机是含有位置反馈和绕组温度检测传感器的伺服电动机。变桨驱动装置变桨电机变桨减速器带轮支撑（安装到轮毂上）驱动轮驱动轴单列球轴承单列球轴承齿形带涨紧轮盖板轴承端盖变桨驱动装置三、叶轮变桨系统三、叶轮变桨系统齿形带传动变桨结构三、叶轮变桨系统三、叶轮变桨系统额定功率:2120kW定子电压:720V额定电流:2×1006A额定转速:14rpm极对数:p=44冷却方式:主动风冷防护等级:IP54转速范围：5～18.2rpm运行频率范围：3.67～13.35Hz相数：两套绕组双三相电机重量：49.64吨绝缘等级:F级按B级温升考核预弯、绝缘浸漆绕组绕组整体真空绝缘浸漆发电机各项参数四、永磁发电机部分及其轴承四、永磁发电机及其轴承发电机的结构介绍转子支架及磁钢定子支架及绕组线圈定轴NJ轴承转动轴BT轴承四、永磁发电机及其轴承维护人孔四、永磁发电机及其轴承永磁直驱发电机主轴纵剖图四、永磁发电机及其轴承前轴承（BT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，两内圈之间有一隔圈，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。前轴承(BT轴承）径向载荷径向载荷轴向载荷轴向载荷四、永磁发电机部分及其轴承后轴承（NJ轴承）后轴承（NJ轴承）是单列圆柱滚子轴承，该轴承是内圈、外圈可分离的结构。使用铜合金制保持支架，可以承受一定程度的一个方向轴向负荷。特点：1.滚子与滚道之间为线接触或修下线接触，径向承载能力大，适用于承受重负荷与冲击负荷；2.摩擦系数小；3.对轴或座孔的加工要求较高，安装精度要求较高；4.内圈或外圈可分离，便于安装和拆卸。径向载荷径向载荷NdFeB永磁体转子定轴线圈铁芯永磁体励磁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不另外需要轴承轴承定子发电机剖面图四、永磁发电机部分及其轴承动轴四、永磁发电机部分及其轴承发电机热量散出方式四、永磁发电机部分及其轴承发电机冷却系统由两个独立的散热系统组成，每个系统主要由进风道、出风道、离心双速电机组成，出风道内安装有Pt100用于监测出风口温度。两套散热设备位于主轴两侧对称位置。双速电机实现冷却风扇电机高低速运行机制——2极高速运行、4极低速运行。四、永磁发电机部分及其轴承发电机锁定装置锁定系统包括维护手柄、叶轮锁定传感器、安全门锁以及叶轮锁定销等部分。锁定传感器反馈叶轮是否锁住，安全门锁反馈安全门是否锁定，只有安全门被锁住才可以退出发电机锁定销。锁定销装置安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，安全门锁可以打开取下，通过发电机人孔就可以进入轮毂工作。五、机舱底座及偏航系统五、机舱底座及偏航系统五、机舱底座及偏航系统底座内平台设备布局机舱控制柜润滑泵站液压站振动监测柜（非标准配置）灭火器12345偏航机械系统1．偏航电机2．偏航减速器3．偏航轴承4．偏航刹车盘5．偏航制动器主要包括4个偏航驱动机构、一个经特殊设计的带外齿圈的四点接触球轴承(即偏航轴承）、偏航保护以及一套偏航刹车机构。偏航刹车分为两部分：一部分为与偏航电机轴直接相连的电磁刹车，另一部分为偏航制动器。五、机舱底座及偏航系统偏航轴承偏航轴承的纵剖图偏航轴承采用“零游隙”设计的四点接触球轴承，以增加整机的运转平稳性，增强抗冲击载荷能力。五、机舱底座及偏航系统偏航液压制动器为液压盘式压力闸，由液压系统提供约175bar～180bar的压力，使刹车片紧压在刹车盘上，提供足够的制动力。偏航时，液压释放但保持15bar～20bar的余压，这样一来，偏航过程中始终保持一定的阻尼力矩，大大减少风机在偏航过程中的冲击载荷。五、机舱底座及偏航系统偏航制动器在使用后，需定期检查偏航制动器的摩擦片厚度，当摩擦片厚度为2mm左右时，需要更换新的摩擦片。五、机舱底座偏航及其维护常识底座1自动加脂器五、机舱底座及偏航系统2齿面润滑器3递进式分配器偏航系统的自动润滑部分五、机舱底座及偏航系统润滑系统管路图六、整机电气系统金风1500千瓦直驱风力发电机组系统结构图主电缆变流器DC电机侧功率单元网侧功率单元水冷却控制柜叶片及变桨驱动机组主控制柜永磁同步发电机变流控制器10/35kVf=50Hz箱式变压器进线电缆主断路器690Vf=50Hz连接器散热器冷却水管冷却水管DP总线DP总线底座开关柜1、蓝色虚线框里表示变流系统（塔底）2、红色虚线框里表示水冷系统（塔底）3、绿色虚线框里表示主控系统（塔底）4、黑色虚线框里表示机舱控制系统（塔顶）5、紫色虚线框里表示变桨控制系统（塔顶）塔架DP总线DCDCACAC水冷变流系统控制系统示意图六、整机电气系统六、整机电气系统控制系统通信拓扑示意图六、整机电气系统机舱电气控制柜图六、整机电气系统塔底电气控制柜和水冷控制柜图123456789六、整机电气系统塔底变流器控制柜图变流器由4个单柜组成，分别为：控制柜、电抗器柜、IGBT1柜、IGBT2柜，见左图。控制柜内部主要是二次系统和网侧断路器；电抗器柜内是电抗器、制动单元；IGBT1柜内是功率模块，网侧逆变部分；IGBT2柜内是功率模块，机侧整流部分。整体尺寸：3000×800×2404(宽×深×高)重量：3800kg五、整机电气系统金风2000kW风力发电机组配备的电控系统以可编程控制器为核心，控制电路是由PLC中心控制器及其功能扩展模块组成。主要实现风力发电机正常运行控制、机组的安全保护、故障检测及处理、运行参数的设定、数据记录显示以及人工操作，配备有多种通讯接口，能够实现就地通讯和远程通讯。电气控制系统由低压电气柜、变流柜、机舱控制柜、三套变桨柜、传感器和连接电缆等组成，电控系统包含正常运行控制、运行状态监测和安全保护三个方面的职能。本课程就讲到这里，如果有什么问题，欢迎大家踊跃的提出来，我们共同探讨。同时也希望各位在各自的工作岗位上能像雄鹰一样自由的翱翔。尾声：本节推荐书籍及资料：《JB-T10300-2001风力发电机组设计要求》《GuidelinesforDesignofWindTurbines2010》《GuidelinefortheCertificationofWindTurbinesEdition2010》《风力发电机组理论与设计》《风力机械技术标准精编》《风力机安装、维护与故障诊断》谢谢大家！