風機控制系統(tǒng)2.doc

風機控制系統(tǒng)u 風力發(fā)電基本知識u 風機控制系統(tǒng)概述u 控制系統(tǒng)及安全規(guī)范u 傳感器u 操作面板應用u 手動控制操作u 風機運行第三章 傳感器 一個風機共有34個傳感器，包括轉(zhuǎn)速、偏航角度、風速、風向、振動、溫度和液壓油壓等傳感器。1.1 轉(zhuǎn)速傳感器 風力發(fā)電機組轉(zhuǎn)速的測量點有三個：即發(fā)電機輸入端轉(zhuǎn)速、齒輪箱輸出端轉(zhuǎn)速和風輪轉(zhuǎn)速，發(fā)電機輸入端轉(zhuǎn)速一個，齒輪箱輸出端轉(zhuǎn)速一個，風輪轉(zhuǎn)速兩個，還有兩個轉(zhuǎn)速傳感器安裝在機艙與塔筒連接的齒輪上，用來識別偏航旋轉(zhuǎn)方向。 1.2 偏航計數(shù)傳感器（偏航角度） 從機艙到塔筒間布置的柔性電纜由于偏航控制會變得扭曲。如果在扭曲達到兩圈后正好由于風速原因?qū)е嘛L機停機，此時主控系統(tǒng)將會使機艙旋轉(zhuǎn)，直到電纜不再扭曲。 如果一直在扭曲達到3圈前還是不能進行解纏繞，系統(tǒng)產(chǎn)生正常停機程序程序，使電纜解纏繞。當電纜扭曲達到 4圈后安全回路將會中斷， 緊急停機。 1.3 風速 風機配有兩個裝在相配支架上的加熱風速計，支架有一個接地環(huán)對風速計提供避雷功能。 電纜鋪設在穿線管中。1 .4 風向 風向計也安裝同一個支架上，能360范圍測量，為了防止結(jié)冰，風向計能根據(jù)環(huán)境溫度采取適度的自動加熱。 1.5 振動傳感器 安裝在主機架下部，為的重力型加速度傳感器，它直接連接到緊急停機回路上。此外，有振動傳感器監(jiān)視塔基和驅(qū)動鏈，如果測量值超限，立刻正常停機。 1.6 溫度傳感器 PT100溫度測量,用于反映風力發(fā)電機組系統(tǒng)的工作狀況。1、齒輪油溫度2、齒輪軸承1/2溫度3、發(fā)電機軸承1/2溫度4、發(fā)電機定子線圈溫度5、戶外溫度6、機艙溫度7、低速軸溫度8、齒輪油入口溫度9、變頻器入口溫度10、變槳電機13溫度11、變槳輪轂溫度1.7 剎車磨損傳感器 剎車磨損傳感器安裝在齒輪箱剎車器上，只有在剎車被完全釋放后，開關才能動作，微動開關指示剎車襯套的磨損。當剎車片磨損到一定值后，傳感器給出一個信號，要求正常關閉風機，如要再次運行則要求手動復位下，在這信號后還可以進行3次啟動或3天運行。然后必須要求更換新的剎車襯套，更換后，并要求能被主控制系統(tǒng)識別檢測到。 第四章 手動控制操作 u 停止和啟動風機u 手動偏航控制u 手動剎車控制 u 復位安全鏈 只有運行人員才允許復位安全鏈。 u 維護開關 第五章 風機運行 風機能夠正常運行，除了風速和電網(wǎng)要滿足要求外，風機的各個部分都必須正常，比如 偏航系統(tǒng)，液壓泵，齒輪箱，電機，電氣控制柜，傳感器，那部分有故障，輕則影響風機的出力，嚴重則可以使風機受到致命的打擊。因此在編制監(jiān)控軟件時除了了解風機主要部分的運行控制過程外，各個輸入信號的監(jiān)測及故障判斷都必不可少。5.1 風機啟動前的準備 風機在運行之前要確定風機安全鏈、偏航系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、齒輪箱系統(tǒng)及變頻器并網(wǎng)系統(tǒng)無故障，風速在一定的時間間隔內(nèi)大于啟動風速而小于切出風速，風速與主風向保持一致。 5.2 風機控制流程 風機從并網(wǎng)運行到靜止，根據(jù)停止的方式會導致不同的剎車程序，因而葉片會停在不同的位置并導致有不同的剎車狀態(tài)。包括下列剎車程序：剎車程序200、剎車程序190、剎車程序180、剎車程序75、剎車程序50。 風電控制流程簡述u 采集信號模塊 風機控制的所需信號采集輸入u 故障檢測模塊 風機整個運行過程中的安全檢測u 控制狀態(tài)模塊 含風機各個狀態(tài)，啟機、并網(wǎng)、PID控制、停機u 偏航控制模塊 偏航自動對風、解纜模塊u 控制輸出模塊 各種控制信號輸出，停機動作，變槳動作等故障檢測模塊u 主要分以下等級故障檢測 緊急停機檢測：BP200故障檢測 安全鏈或風機重大故障。 快速停機檢測：BP190故障檢測 變槳故障；BP180故障檢測 電網(wǎng)故障。 正常停機檢測：BP75故障檢測 變頻器故障；BP60故障檢測 人工操作；BP52故障檢測 普通故障；BP50故障檢測 無風。 報警不停機。u 故障設置 風機故障設置需要結(jié)構(gòu)、電氣、機械、發(fā)電設備、電網(wǎng)、控制系統(tǒng)方面專業(yè)知識。風機控制狀態(tài)u 風機啟動狀態(tài) 清除故障啟機&旁路變槳限位開關 自檢15 空轉(zhuǎn)升轉(zhuǎn)速 連接變頻器并網(wǎng) 自動發(fā)電u 風機停機狀態(tài) B50200停機，7種停機狀態(tài) 報警不停機（不計入控制狀態(tài)）偏航、解纜u 自動偏航 啟動偏航風速2.5m/s，低于風機啟動風速。 不同風況對應不同的偏航程序。u 不能偏航和解纜條件 B200緊急停機，會切斷偏航電機、液壓電源。 電網(wǎng)故障，原因同上。 風向標、風速計故障，無法指示偏航方向。 液壓類故障，偏航剎車需要液壓。 偏航本身故障，如偏航方向錯誤、紐纜值過大。 手動停機類，如輪轂操作。 振動類故障，風機機械有問題時不能偏航?？刂戚敵觯和C/變槳u 主要分以下停機程序：u BP200停機程序：u BP200為最高級別停機，斷開安全鏈，剎車制動，關閉扭矩控制并脫網(wǎng)，槳葉以15度/秒變至92.5度，電池驅(qū)動變槳。u BP190停機程序：u 關閉扭矩控制并脫網(wǎng)，槳葉以15度/秒變至92.5度，剎車制動（30s后再松開），電池驅(qū)動變槳。u BP180停機程序：u 關閉扭矩控制并脫網(wǎng)，槳葉以15度/秒變至92.5度，電池驅(qū)動變槳。u BP75停機程序：u 關閉扭矩控制并脫網(wǎng)，以設定變槳速度變至90度。停機u BP60停機程序：u 以5度/秒速度變槳至92.5度，當轉(zhuǎn)速低于并網(wǎng)轉(zhuǎn)速（1200rpm）后關閉扭矩控制并脫網(wǎng)。u BP52停機程序：u 以5度/秒速度變槳至90度，當轉(zhuǎn)速低于并網(wǎng)轉(zhuǎn)速（1200rpm）后關閉扭矩控制并脫網(wǎng)。u BP50停機程序：u 以5度/秒速度變槳至BP50設定停機角度（默認設置70度），當轉(zhuǎn)速低于并網(wǎng)轉(zhuǎn)速（1200轉(zhuǎn)/分）后關閉扭矩控制并脫網(wǎng)。u 故障報警程序：u 檢測低級別故障并進行報警，部分故障警告出現(xiàn)的過于頻繁將升級至高級別的停機程序。自動控制模塊u 變槳控制：通過控制槳葉角調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速 a. 在啟動過程中，跟蹤升速曲線，使風機快速到達并網(wǎng)轉(zhuǎn)速； b. 并網(wǎng)時保持發(fā)電機并網(wǎng)轉(zhuǎn)速； c. 并網(wǎng)發(fā)電后，跟蹤發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速。u 扭矩控制：根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速查表改變扭矩設定值，或一定范圍內(nèi)采用查表，范圍外對扭矩進行PID控制。u 在雙PID控制時需考慮兩個PID控制之間的解耦。 啟動 由于風機是自動運行的，因此根據(jù)風機的靜止時所處的剎車程序和葉片的位置，機組要通過不同的啟動程序返回運行狀態(tài)。 u 啟動方式A u 啟動方式Bu 啟動方式C u 緊急停機u 快速停機u 正常停機u 手動停機緊急停機快速I停機快速IIa停機快速IIb停機正常關閉剎車程序2007518019050槳葉停止位9190919190轉(zhuǎn)子剎車制動不制動不制動制動 30s釋放不制動第六章 操作面板應用 控制柜上的操作面板優(yōu)先級最高，其次是變頻器柜上的操作面板，最后是遠程PC操作。為了防止未授權(quán)的人員隨意操作和查看參數(shù)，在進入操界面時必須要輸入與自己身份相應的密碼。1 基本功能 - 按CTRL激活顯示燈（屏幕節(jié)電功能）。 - 連續(xù)按兩次任何按鍵可以激活控制面板。 - 某些功能的激活需要同時按兩個鍵。如同時按下CTRL或SHIFT鍵可以激活想要的功能。 風機正常停機。復位和執(zhí)行自動運行。 快速啟動。增加顯示亮度。降低顯示亮度。自動風向跟蹤（偏航控制）。 手動偏航控制，向左旋轉(zhuǎn)。 手動偏航控制，向右旋轉(zhuǎn)。訪問權(quán)限請求 應用光標選擇訪問權(quán)限（Access Privileges），按下ENTER 按鍵，被激活權(quán)限編輯。 輸入密碼（光標移動，但是密碼不會顯示）。 輸入密碼后按ENTER鍵確認。 如果密碼有效，根據(jù)密碼等級將會產(chǎn)生相應的訪問權(quán)限。訪問權(quán)限決定了哪些菜單能被顯示和哪些部分可以編輯。解除訪問權(quán)限 光標移到訪問權(quán)限（Access Privileges）行。 按兩次ENTER鍵，訪問權(quán)限被解除活動狀態(tài)請求 應用光標，活動狀態(tài)請求（Request Active Status）按鍵ENTER確定。 輸入用戶號碼，將顯示為“Active Status Enabled”，字母“a”將顯示在右向角，表明控制面板已被激活。 注意： 如果有一個優(yōu)先級高的控制面板已被激活，就不能進行任何數(shù)據(jù)輸入到該控制面板的操作。解除活動狀態(tài)移動光標到活動狀態(tài)行（Active Status Enabled）按兩次ENTER鍵?；顒訝顟B(tài)被解除。注意： 對安裝在變頻器上的控制面板，如果在30分鐘內(nèi)沒有任何操作，訪問權(quán)限和活動狀態(tài)都會自動復位。對機艙主控制柜上的面板，活動狀態(tài)必須在離開機艙前手動復位。當活動狀態(tài)解除后，訪問權(quán)限會自動復位。如果機艙控制面板活動狀態(tài)不解除，風機將不能通過變頻器上的控制面板或遠程控制。4 菜單內(nèi)容主控制系統(tǒng)包含下列菜單:啟動菜單 (Start menu)狀態(tài)統(tǒng)計菜單 (Status Counts menu)狀態(tài)菜單 (Status menu) 事件列表菜單 (Event List menu)電網(wǎng)菜單 (Grid menu) 第七章 風機故障狀態(tài)碼分析1.1 狀態(tài)碼包含的主要信息1.1 .1 剎車程序剎車程序定義在數(shù)字0到200之間?！?”表示剎車狀態(tài)沒有改變，“200”意味著緊急剎車。如果在同一時間內(nèi)有多個狀態(tài)碼是可以激活的，那么擁有更高剎車程序號碼的狀態(tài)碼會優(yōu)先激活。例如：如果一個剎車程序為50的狀態(tài)碼是激活，隨后另一個剎車程序為200的故障產(chǎn)生激活了狀態(tài)碼，那么當前激活的剎車程序?qū)⒆優(yōu)?00。1.1.2 報警程序狀態(tài)碼是否需要輸出報警。報警程序定義再0到200之間，“0”表示不需要輸出報警，“200”表示最嚴重的報警。1.1.3 偏航程序偏航程序可以定義在數(shù)字0到240之間。這里“0”表示偏航?jīng)]有改變，“240”表示所有的偏航鎖定。當更多的狀態(tài)碼在同一時間是激活的時候，擁有更高級偏航程序號碼的狀態(tài)碼是激活的。1.1.4 復位程序能復位在狀態(tài)碼菜單中所有的激活狀態(tài)碼。設定的延時： 狀態(tài)碼名稱：剎車程序：重復狀態(tài)碼： 報警程序：偏航程序： 復位等級：復位延時： 1.2 狀態(tài)碼原因分析 Status code 0: System OK（系統(tǒng)正常） 風機準備運行 Status code 5: Vibration （振動） 傳感器檢測到機艙振動過大。將會引起系統(tǒng)嚴重故障。風機需要檢修維護。 Status code 7: Turbine is serviced （處于維護狀態(tài)） 維護人員在風機中進行維護檢修，允許手動設置葉片角度。 Status code 10: Safety chain open （安全鏈代開） 安全鏈斷開。有嚴重故障的故障產(chǎn)生。安全鏈通過硬接線連接到風機所有緊急停 止按鈕和安全繼電器。 Status code 11: Stop via communica. （遠程停機） 風機通過通訊接收到遠程停機命令。 Status code 13: Manual stop （手動停機） 通過操作控制面板的停機按鈕使得風機處于停止狀態(tài)。 Status code 16：Emer.stop cont.panel （控制柜緊急停機） 通過按下機艙控制柜上的緊急停機按鈕使風機停止。只能手動復位。風機的調(diào)試過程一臺風機從安裝到并網(wǎng)發(fā)電大概分為以下幾個步驟：1.風機的起吊。起吊首先是三節(jié)塔筒從下往上以吊起組裝，接著是機艙的起吊與塔筒連接，再下來將在地面上已經(jīng)安裝完畢的轉(zhuǎn)輪起吊連接。此過程用時需要12天，起吊時對風速有一定的要求，當風速超過12m/s的時候是不允許進行的。2.風機內(nèi)部的安裝。風機內(nèi)部需要安裝的主要是從機艙垂放下來的電纜、控制線、通訊線等。因為風機會自動偏航，偏航時會造成電纜的扭曲，在電纜線等放線的過程中會在第三節(jié)塔筒內(nèi)先形成一個環(huán)。內(nèi)部安裝用時大概為1天。3.風機的調(diào)試。調(diào)