东汽风机控制系统

控制系统培训教材第55页共1页第一章风机控制系统概述风机所有的监视和控制功能都通过控制系统来实现，它们通过各种连接到控制模块的传感器来监视、控制和保护。控制系统给出叶片变桨角度和发电机系统转矩值，因而作用给电气系统的分散控制单元的上位机和旋转轮毂的叶片变桨调节系统。采用最优化的能量场算法，使风机不遭受没必要的动态压力。它包括电网电压、频率、相位、转轴转速、齿轮箱、发电机、现场的各种温度、摆动、振动、油压、刹车衬套的磨损、电缆的弯曲和气象数据的监视。危机故障的冗余检查，以及在紧急情况下，甚至在控制系统不运行或缺乏外部电源的情况，它们通过硬接线连接安全链立即触发和关闭风机。甚至在主电源完全耗尽，为确保最大的安全，照明灯光还是能继续照明。运行数据可以通过连接到远程通讯模块或因特网的PC机进行历史数据的调用，也就是说，风机的完整的状况信息可以被熟悉的操作人员和维护人员获知利用。但是要提供安全密码等级，正确的安全密码才允许远程控制。1风力发电机组的基本控制要求风力发电机组的启动、停止、切入（电网）和切出（电网）、输入功率的限制、风轮的主动对风,以及对运行过程中故障的监测和保护必须能够自动控制。风力资源丰富的地区通常都是在海岛或边远地区的甚至海上，发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就要求发电机组的控制系统有很高的可靠性。2控制系统的基本功能并网运行的FD型风力发电机组的控制系统具备以下功能：(1)根据风速信号自动进入启动状态或从电网切出。(2)根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制。(3)根据风向信号自动偏航对风。(4)发电机超速或转轴超速，能紧急停机。(5)当电网故障，发电机脱网时，能确保机组安全停机。（6）电缆扭曲到一定值后，能自动解缆。(7)当机组运行过程中，能对电网、风况和机组的运行状况进行检测和记录，对出现的异常情况能够自行判断并采取相应的保护措施，并能够根据记录的数据，生成各种图表，以反映风力发电机组的各项性能。控制系统培训教材第55页共2页(8)对在风电场中运行的风力发电机组还应具备远程通信的功能。风机控制系统图传动机构参数和运行检测传感器输入信号接入口SCADA系统电机侧转差励磁变流器风电主控制器电源侧脉宽调制逆变器变速控制器偏航、冷却等伺服电机继电输出电机伺服机构风轮工频电源通讯控制系统变桨控制器发电机控制系统培训教材第55页共3页第二章控制系统及安全规范1主控系统主控系统位于塔顶的机舱主控制柜内，控制模块通过光纤数据传输电缆和RS485串口分别与塔基变频器开关柜上的显示操作屏和变桨控制系统相连。主控柜中包含有高度集成的控制模块WP3100、超速模块、转速模块、各种空气开关、电机启动保护开关、继电器、接触器等。图2.1主控柜主控系统连续不断的发出转矩给定值到变频器控制系统，发出叶片角度给定值到变桨控制系统，变桨控制系统的同步控制器驱动轮毂中的变浆控制电机来进行各种调节和控制。每个系统都带有自己的监视功能，变频器能独立工作且能自行停止，它也给定模拟信号到主控系统，主控系统在给定相应的信号到变桨系统，然后驱动叶片变化角度。。在变浆控制系统中，系统自身监视只对故障起作用，象下列故障：叶片和叶片角度偏差等。它能够通过通讯电缆请求主控系统快速停机。2安全链安全链是一个硬回路，由所有能触发紧急停机的触点串联而成，任何一个触发都会导控制系统培训教材第55页共4页致紧急停机。以下是构成紧急停机的信号点：位于机舱控制柜上的紧急停机按钮，机舱内便携式控制盒停机按钮，变频器控制柜上的紧急停机按钮。低速轴超速信号，发电机转速超速信号。超过额定功率的1.5倍。振动超限主控系统触发的变浆控制失败电缆扭曲：±4旋转3变浆控制三个叶片变桨分别由三个带变频控制的三个直流电机驱动，通过L+B控制器同步调整动作。如果是电网故障或安全停机，每个电机的电源由各自的后备蓄电池提供。变桨控制除了调节功率外，还作为三重冗余保护。每个叶片多安装有一个角度编码器，每个电机也装有一个编码器，在运行中，L+B控制还监视变桨电机的电流和温度，三个蓄电池循环充电控制，蓄电池电压检测，并通过串口与控制器WP3100通讯进行数据传输。4安全刹车风机装有两个刹车卡钳，通过作用在装在高速轴上的刹车盘来止动。刹车卡钳直接安装在齿轮箱壳体上。止动时靠弹簧力，张开时靠液压力。为了防止驱动装置过度拉紧，液压回路上的刹车卡钳可以通过不同压力等级产生刹车转矩。为了刹车时转轴能停下来，刹车转矩等于100％额定转轴转矩（刹车力矩等级1）。大约6.5s后刹车制动程序开始执行，刹车转矩增加到等级2，此时刹车器持续施加等于2倍额定转轴转矩的压力。刹车器张开的最大要求压力：120bar运行压力：140～160bar最大压力：（极限值）200bar控制系统培训教材第55页共5页第三章传感器1转速传感器风力发电机组转速的测量点有三个：即发电机输入端转速、齿轮箱输出端转速和风轮转速，发电机输入端转速一个，齿轮箱输出端转速一个，风轮转速两个，还有两个转速传感器安装在机舱与塔筒连接的齿轮上，用来识别偏航旋转方向。图3.1转速传感器2偏航计数传感器（偏航角度）从机舱到塔筒间布置的柔性电缆由于偏航控制会变得扭曲。如果在扭曲达到两圈后正好由于风速原因导致风机停机，此时主控系统将会使机舱旋转，直到电缆不再扭曲。如果一直在扭曲达到3圈前还是不能进行解缠绕，系统产生正常停机程序程序，使电缆解缠绕。当电缆扭曲达到±4圈后安全回路将会中断，紧急停机。控制系统培训教材第55页共6页图3.2偏航计数传感器3风速风机配有两个装在相配支架上的加热风速计，支架有一个接地环对风速计提供避雷功能。电缆铺设在穿线管中。图3.3风速传感器4风向风向计也安装同一个支架上，能360°范围测量，为了防止结冰，风向计能根据环境温度采取适度的自动加热。控制系统培训教材第55页共7页图3.4风向传感器5振动传感器安装在主机架下部，为的重力型加速度传感器，它直接连接到紧急停机回路上。此外，有振动传感器监视塔基和驱动链，如果测量值超限，立刻正常停机。图3.5振动传感器控制系统培训教材第55页共8页6温度传感器温度PT100A轴承B轴承定子线圈（3个）温度PTC定子线圈（3取2）电刷磨损成组报警超压保护（保险管）转子/定子温度PT100油箱高速轴1#轴承高速轴2#轴承齿轮箱进油口（冷却油）油压，模拟量齿轮箱进油口（冷却油）主轴轴承温度PT100主轴轴承箱外部温度PT100机舱下面机舱内部PT100机舱控制柜附近7刹车磨损传感器刹车磨损传感器安装在齿轮箱刹车器上，只有在刹车被完全释放后，开关才能动作，微动开关指示刹车衬套的磨损。当刹车片磨损到一定值后，传感器给出一个信号，要求正常关闭风机，如要再次运行则要求手动复位下，在这信号后还可以进行3次启动或3天运行。然后必须要求更换新的刹车衬套，更换后，并要求能被主控制系统识别检测到。控制系统培训教材第55页共9页第四章操作面板应用1基本功能-按CTRL激活显示灯（屏幕节电功能）。-连续按两次任何按键可以激活控制面板。-某些功能的激活需要同时按两个键。如同时按下CTRL或SHIFT键可以激活想要的功能。2功能键运用按键显示功能WEC停机：风机正常停机。复位和执行自动运行。快速启动。控制系统培训教材第55页共10页指示选择菜单的位置指示有关联的其它菜单对按键0到9向前和向后转换数字和字母按下F3后，当按键1时将显示字母A，再次按键1将显示字母B，第3次将显示C。然而如果包含字母的值被编辑，字母也被显示。光标上移一行。显示上级菜单。光标下移一行。显示下一个菜单。屏幕向上翻滚。屏幕向下翻滚。显示图形。控制系统培训教材第55页共11页光标跳到菜单的最后一行。光标跳到菜单的起始行。退出子菜单，返回上一菜单。退出所有的子菜单，返回主菜单。按ENTER键激活子菜单，如果编辑值位于菜单的某特定的行中，按ENTER键将激活该编辑行。光标左移。光标右移。光标跳到行末。光标跳到行首。删除光标右边的字符，下一个字符左移。控制系统培训教材第55页共12页交互式选择插入或删除模式。插入模式：当输入一个字符，它插在光标位置，而下一个字符右移。删除模式：当输入一个字符，它将取代光标所在的位置。输入标明的数字或指定的字母。取消和终止输入。输入值确认且取代原值，编辑行为结束，（如果输入值超出范围，编辑行还是激活，将显示为最大或最小值。）暂停风向跟踪（偏航控制）。自动风向跟踪（偏航控制）。手动偏航控制，向左旋转。手动偏航控制，向右旋转。降低显示亮度。增加显示亮度。控制系统培训教材第55页共13页3工作菜单的使用3.1菜单按键通过按键F5和F10可以向右或向左显示菜单，当屏幕滚动时将简要显示菜单名称。按键F4和F9可以向上或向下显示文字行，当向左或向右滚动屏幕时，下个菜单的首行是不会自动显示的，而显示为最近显示的菜单，这样方便在两个菜单之间切换。菜单结构示意图3.2菜单结构菜单分为三层，子菜单隐藏在主菜单下，子菜单还包含另一层子菜单。如果有一子菜单隐藏在主菜单命令后，光标将变成矩形。子菜单可以通过光标和按ENTER键调用相应的菜单命令打开子菜单。下层子菜单也可以以同样的方式打开。按ESC键将退出子菜单回到上一级菜单。控制系统培训教材第55页共14页3.3登陆控制面板按两次ENTER后显示上面的界面，访问权限请求1应用光标选择访问权限（AccessPrivileges），按下ENTER按键，被激活权限编辑。2输入密码（光标移动，但是密码不会显示）。3输入密码后按ENTER键确认。如果密码有效，根据密码等级将会产生相应的访问权限。访问权限决定了哪些菜单能被显示和哪些部分可以编辑。解除访问权限1光标移到访问权限（AccessPrivileges）行。2按两次ENTER键，访问权限被解除活动状态请求1应用光标，活动状态请求（RequestActiveStatus）按键ENTER确定。2输入用户号码，将显示为“ActiveStatusEnabled”，字母“a”将显示在右向角，表明控制面板已被激活。注意：如果有一个优先级高的控制面板已被激活，就不能进行任何数据输入到该控制面板的控制系统培训教材第55页共15页操作。解除活动状态1移动光标到活动状态行（ActiveStatusEnabled）2按两次ENTER键。活动状态被解除。注意：对安装在变频器上的控制面板，如果在30分钟内没有任何操作，访问权限和活动状态都会自动复位。对机舱主控制柜上的面板，活动状态必须在离开机舱前手动复位。当活动状态解除后，访问权限会自动复位。如果机舱控制面板活动状态不解除，风机将不能通过变频器上的控制面板或远程控制。3.4复位状态代码如果提示为错误的状态代码，可以根据先前的状态代码分类查找，这样的状态代码可以有多种方式进行复位。基本来说：一个状态代码能应用控制面板通过远程或就地复位。在复位之前，已经激活的状态代码首先要解除。所有可能的状态代码在控制系统操作员手册中有列表。4控制面板中参数4.1概述在风机移交后可运行的风机，下列信息将会在控制面板中显示：控制系统培训教材第55页共16页显示内容功能描述02-02-17日期16:14:04时间G并网运行576.1kW功率7.4m/s风速16R/MIN转子转速（r/min）1558R/MIN发电机转速（r/min）0°，39％当前变桨角度和转矩（额定转距的百分比）WARING（SystemOK）风机系统状况RUNINGG1风机运行状况4.2菜单内容主控制系统包含下列菜单启动菜单(Startmenu)状态统计菜单(StatusCountsmenu)控制系统培训教材第55页共17页状态菜单(Statusmenu)事件列表菜单(EventListmenu)电网菜单(Gridmenu)序列号菜单（SerialNumbermenu）状态代码列表菜单（StatusCodeListmenu）4.3开始菜单开始菜单显示风机当前状况。在启动菜单中将显示下列信息：416V为相电压值。操作员输入的密码显示访问权限99，此外通过指明的显示来激活状态（Acti