遠(yuǎn)景風(fēng)機(jī)主要電氣部件運(yùn)行和主控控制邏輯培訓(xùn)

遠(yuǎn)景風(fēng)機(jī)主要電氣部件運(yùn)行和主控控制邏輯講解11.風(fēng)機(jī)安全鏈在遠(yuǎn)景風(fēng)機(jī)中設(shè)置了安全鏈的存在，一方面為了保護(hù)人員在危險(xiǎn)時(shí)刻的人身安全，另一方面保護(hù)機(jī)器的安全性。我們安全鏈按照安全等級分為，人員安全鏈和機(jī)器安全鏈，人員安全鏈的優(yōu)先級高于機(jī)器安全鏈；按照高度分為，機(jī)艙安全鏈和塔底安全鏈；因此最細(xì)致的劃分是：塔底人員安全鏈、塔底機(jī)器安全鏈、機(jī)艙人員安全鏈、機(jī)艙機(jī)器安全鏈。按照現(xiàn)有的主控邏輯可以看出，正常情況下硬件斷開人員安全鏈：塔底控制柜門上的急停按鈕和機(jī)艙控制柜的急停按鈕，當(dāng)這兩個(gè)按鈕有一個(gè)被觸發(fā)的情況下，風(fēng)機(jī)會迅速用最快的速度回槳進(jìn)行一級剎車，同時(shí)，我們的液壓剎車也會動作，進(jìn)行二級制動。機(jī)器安全鏈斷開的硬件條件有PCH（震動傳感器）、過速繼電器信號。當(dāng)機(jī)器安全鏈斷開后，槳葉也會迅速回槳，但是液壓剎車不會動作一.主控主要電氣部件介紹2

2.偏航計(jì)數(shù)器

偏航解纜開關(guān)和角度傳感器，又稱黃盒子。偏航電機(jī)變比1100:1，導(dǎo)致扭矩很大。偏航位置傳感器精度為12bit，用于測量風(fēng)機(jī)偏航的角度值，并監(jiān)控下垂電纜的扭纜程度。它安裝于偏航齒圈外側(cè)，通過塑料齒輪與偏航齒嚙合。偏航制動：偏航電機(jī)四個(gè)抱閘，18個(gè)阻尼摩擦片（作用：第一，偏航齒圈有間隙，防止有風(fēng)的時(shí)候產(chǎn)生振動，第二點(diǎn)在啟動和停止的時(shí)候可以實(shí)現(xiàn)偏航運(yùn)行比較平穩(wěn)。）。黃盒子的測量元件由兩部分組成：凸輪開關(guān)共有四個(gè)凸輪，可調(diào)整到不同位置，對應(yīng)不同的偏航角度(圈數(shù))。偏航到一定圈數(shù)時(shí)，機(jī)艙下垂電纜會出現(xiàn)嚴(yán)重扭纜，此時(shí)凸輪開關(guān)的某個(gè)凸輪會被壓住，觸點(diǎn)開關(guān)被激活，偏航將立即終止并進(jìn)入解纜邏輯。EN15風(fēng)機(jī)設(shè)定四個(gè)凸輪開關(guān)的觸發(fā)位置分別為：CCW/CW2.5圈，CCW/CW3.0圈。其變比為1：140。角位移傳感器用于測量偏航角度，輸出4～20mA的電流信號到PLC，對應(yīng)不同的角度值。當(dāng)傳感器檢測到偏航角度超過設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會報(bào)警。其變比為1：140。在跟換黃盒子的時(shí)候，先偏航順纜，保證電纜大致在零位。然后編碼器需要先調(diào)到零位，保持在12mA，然后保證白色大齒輪不動，轉(zhuǎn)動內(nèi)部凸輪保持凸輪在零位。3

2.偏航計(jì)數(shù)器

與偏航有關(guān)的主要故障類型如下：偏航黃盒子數(shù)值錯(cuò)誤偏航傳感器故障偏航系統(tǒng)位置傳感器故障邏輯為：傳感器的AI信號超量程了偏航速度異常，不在有效區(qū)間內(nèi)（替代偏航速度過慢）4

3.偏航計(jì)數(shù)器調(diào)整

完成接線后，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動白色尼龍齒，使‘電纜纏繞累計(jì)’為0°（如圖3），轉(zhuǎn)動尼龍齒，直到scada顯示電纜累計(jì)纏繞約為-1008度，調(diào)節(jié)下圖中S1（上面第一個(gè)凸輪）使其觸發(fā)一級限位，繼續(xù)轉(zhuǎn)動，直到SCADA顯示電纜累計(jì)纏繞約為-1116度，調(diào)節(jié)下圖中S3（上面數(shù)第三個(gè)凸輪）使其觸發(fā)二級限位，同時(shí)安全鏈會斷開，需要手動順時(shí)針轉(zhuǎn)動白色尼龍齒并復(fù)位安全鏈后才能復(fù)位故障。（凸輪觸發(fā)限位時(shí)，都需要處于剛好觸發(fā)狀態(tài)，如果觸發(fā)較多，偏航退回重新觸發(fā)，）相同的，順時(shí)針類似操作即可。從0度順時(shí)針轉(zhuǎn)圈，scada顯示電纜累計(jì)纏繞約為1008度，調(diào)節(jié)下圖中S2（上面數(shù)第二個(gè)凸輪）使其觸發(fā)一級限位，繼續(xù)轉(zhuǎn)動，直到SCADA顯示電纜累計(jì)纏繞約為1116度調(diào)節(jié)下圖中S4（上面數(shù)第四個(gè)凸輪）使其觸發(fā)二級限位。調(diào)試完成后，轉(zhuǎn)動尼龍齒，使‘電纜纏繞累計(jì)’為0°，此時(shí)四個(gè)凸輪位置就是需要調(diào)整到的位置（2.8、3.1圈）5

4.四閥式液壓站

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5.兩閥式液壓站

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6.振動測量設(shè)備PCH

功能檢測機(jī)架和塔筒振動。塔架振動過大時(shí)，打開安全系統(tǒng)。組成PCH智能振動傳感器CANbus通訊模塊安裝在發(fā)電機(jī)架上傳感器-PCH3個(gè)方向獨(dú)立加速度傳感器可以對信號進(jìn)行組合，濾波GL認(rèn)證的安全沖擊檢測（SSD)主要故障

1.PCH的SSD開關(guān)斷開導(dǎo)致安全鏈斷開；2.PCH測得的SSD震動值高于設(shè)定值；3.PCH的振動過大繼電器斷開導(dǎo)致安全鏈斷開8

7.速度傳感器

EN15風(fēng)機(jī)有三個(gè)感應(yīng)式的接近開關(guān)，用于測量風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。其中，高速端有一個(gè)，固定在發(fā)電機(jī)前軸承端蓋上；低速端有兩個(gè)，固定在主軸漲環(huán)護(hù)罩上。接近開關(guān)的工作原理：里面有一套震蕩電路，必須要有正反饋，反饋環(huán)節(jié)是有感應(yīng)線圈在接近開關(guān)的斷面，當(dāng)每次接近時(shí)，感應(yīng)線圈會與接近的金屬物質(zhì)產(chǎn)生渦流，產(chǎn)生了幅值不夠，。遠(yuǎn)離的時(shí)候?yàn)檎答?。靈敏度為5mm。可靠感應(yīng)為4mm我們設(shè)定為2.5mm。9

8.風(fēng)向標(biāo)風(fēng)速儀

風(fēng)機(jī)的氣象站由一個(gè)風(fēng)向標(biāo)和一個(gè)風(fēng)速儀組成，它們的信號連至機(jī)艙控制柜的PLC中。它們安裝在機(jī)艙后部的一個(gè)鋼支架上。這個(gè)鋼支架還同時(shí)作為避雷針使用。風(fēng)速儀由三個(gè)安裝在垂直旋轉(zhuǎn)軸上的互成120°的低轉(zhuǎn)動慣量拋物錐空杯組成感應(yīng)體，轉(zhuǎn)軸連接一個(gè)狹縫盤，狹縫盤能進(jìn)行光電掃描。風(fēng)杯每轉(zhuǎn)動一圈時(shí)，將產(chǎn)生10個(gè)脈沖信號。風(fēng)速儀是光電結(jié)構(gòu)，風(fēng)向標(biāo)是電磁結(jié)構(gòu)。風(fēng)速儀一個(gè)激光-碼盤，產(chǎn)生一個(gè)頻率的方波，然后轉(zhuǎn)換成電壓，在轉(zhuǎn)換成電流輸出給模塊。風(fēng)向標(biāo)，霍爾元件，旋轉(zhuǎn)的磁場的磁通量不一樣，輸出不同的電壓，轉(zhuǎn)換成電流值輸入到模塊。風(fēng)向標(biāo)與風(fēng)速儀為4～20mA信號輸出。電流信號不好檢測，一般都要轉(zhuǎn)換成電壓信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。10

9.溫度測量PT100

發(fā)電機(jī)三相繞組發(fā)電機(jī)前后端軸承發(fā)電機(jī)的散熱空氣溫度齒輪箱的前后端軸承齒輪箱油溫主軸承溫度機(jī)艙溫度環(huán)境溫度各控制柜溫度這些溫度值將傳入PLC的輸入模塊。PT100的工作原理：模塊給出恒定不變的電流值，由于傳感器的電阻會隨著溫度而改變阻值，所以有此可以計(jì)算出PT100的阻值。PT100的溫度探頭由白金制成。0℃時(shí)電阻為100Ohm,PT100的阻值隨著溫度改變基本上呈線性變化。PT100溫度探頭很小，根據(jù)不同的工業(yè)需要，可有很多種結(jié)構(gòu)樣式可供選擇。風(fēng)機(jī)通過PT100溫度傳感器來測量一些重要部件的實(shí)時(shí)溫度，用來監(jiān)測其工作狀態(tài)。EN15風(fēng)機(jī)測量的溫度信號有：

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10.過速繼電器

風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速通過一個(gè)速度監(jiān)控器來監(jiān)測。監(jiān)控器根據(jù)感應(yīng)式接近開關(guān)的輸出信號計(jì)算出風(fēng)輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過最大允許值時(shí)，通過內(nèi)部繼電器斷開安全鏈，風(fēng)機(jī)將緊急停機(jī)。過速繼電器有兩個(gè)通道失效硬件、軟件分開保護(hù)，SP1通道接入PLC模塊，過速繼電器觸發(fā)時(shí)通過主控報(bào)出。SP2通道接入機(jī)器安全鏈input回路，過速繼電器觸發(fā)時(shí)，通過硬件斷開機(jī)器安全鏈。12

11.通訊模塊

EL6751：通過CANbus總線與變頻器通訊，通過以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)與機(jī)艙控制柜的通訊。EL6731：通過Prfibus總線與變槳系統(tǒng)通訊（EL6731從站），通過以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)與機(jī)艙控制柜的通訊。13

二.主控關(guān)鍵控制邏輯

1.風(fēng)機(jī)自檢

遠(yuǎn)景能源1.5MW機(jī)組控制系統(tǒng)均有自檢功能，機(jī)組會根據(jù)主控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定，定期（720h）對自動風(fēng)機(jī)進(jìn)行自檢，目的是定期檢查風(fēng)機(jī)安全相關(guān)的關(guān)鍵部件和子系統(tǒng)的可用性，保證風(fēng)機(jī)運(yùn)行安全。機(jī)組自檢包括：高速剎車自檢、槳葉自檢、液壓自檢、PCH自檢，只有在以上4個(gè)系統(tǒng)均自檢通過后，風(fēng)機(jī)才能正常啟動，如果有任何一個(gè)自檢過程不能通過，機(jī)組會報(bào)出相應(yīng)的故障，只有待該故障被排除后并再次進(jìn)行自檢通過后，才能正常啟動。

142.功率控制

風(fēng)機(jī)控制，不考慮網(wǎng)側(cè)限電和故障等外部情況，唯一的輸入是風(fēng)。風(fēng)推動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，風(fēng)輪經(jīng)齒輪箱帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。在小風(fēng)下首先要保證最大的風(fēng)能捕獲，風(fēng)能被風(fēng)輪捕獲多了，發(fā)電自然多。根據(jù)氣動理論，當(dāng)風(fēng)輪的葉尖速和風(fēng)速保持在一個(gè)預(yù)定比例時(shí)才能捕獲最大風(fēng)能。所以這時(shí)候控制的目標(biāo)是風(fēng)輪轉(zhuǎn)速跟蹤一個(gè)最優(yōu)的軌跡。可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電磁扭矩來改變風(fēng)輪上的扭矩，與氣動扭矩互動，從而達(dá)到改變風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的目的。這時(shí)候的功率不是控制目標(biāo)，功率會隨著風(fēng)速而變化。隨著風(fēng)速越來越大，接近額定發(fā)電功率時(shí)，安全保護(hù)成了優(yōu)先目標(biāo)，保持風(fēng)機(jī)的風(fēng)輪、主軸、電氣系統(tǒng)不能過載。這時(shí)候會把轉(zhuǎn)速限定在額定轉(zhuǎn)速，如果風(fēng)速繼續(xù)加大，就會開始由槳距角負(fù)責(zé)主要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，是的轉(zhuǎn)速維持在額定轉(zhuǎn)速附近：開始回槳，保持額定轉(zhuǎn)速。153.低電壓穿越功能

是指當(dāng)電網(wǎng)由于故障或者負(fù)載變化，并網(wǎng)點(diǎn)電壓發(fā)生一定程度的波動（主要是跌落）時(shí)，風(fēng)電機(jī)組保持持續(xù)并網(wǎng)的能力。電網(wǎng)電壓跌落對風(fēng)電機(jī)組的影響：1、電網(wǎng)電壓跌落導(dǎo)致的暫態(tài)過程中，發(fā)電機(jī)和變頻器出現(xiàn)過電流，可能損壞部件2、電網(wǎng)電壓跌落，意味著風(fēng)機(jī)出口端電壓降低。這導(dǎo)致風(fēng)機(jī)輸出功率降低，而風(fēng)輪捕獲的能量不減少，多余的能量就轉(zhuǎn)化為風(fēng)機(jī)傳動鏈的動能，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)過速脫網(wǎng)。3、多余的能量也會施加到機(jī)組的機(jī)械部件上，附加的扭矩和應(yīng)力會增加機(jī)械部件的疲勞，引起損壞。163.低電壓穿越功能

基本要求

1）風(fēng)電場的風(fēng)電機(jī)組具有在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至額定電壓的20%時(shí)，能夠保持并未運(yùn)行625ms的低電壓穿越能力；

2）并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后3s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí)，風(fēng)電場的風(fēng)電機(jī)組保持并網(wǎng)運(yùn)行。

2.有功恢復(fù)速度

1）對故障期間沒有切出電網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組，其有功功率在故障切除后快速恢復(fù)，以至少10%額定功率/秒的功率變化率恢復(fù)到故障前的水平。

3.無功電流支持

1）風(fēng)電機(jī)組必須在識別故障后20ms內(nèi)通過提供無功功率來支持機(jī)端電壓，無功功率的提供必須保證電壓每降落1%的同時(shí)無功電流增加2%，但不要求無功電流超出額定電流大小。

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4.過功率保護(hù)

遠(yuǎn)景1.5MW機(jī)組通過位于主控制柜內(nèi)UMG103來計(jì)算機(jī)組發(fā)電功率，變頻器出口側(cè)的三相母排上安裝有電流互感器和主控制柜內(nèi)安裝有電壓互感器，PT和CT采集的數(shù)據(jù)均反饋至UMG103，UMG103根據(jù)采集的電壓、電流等數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)組的輸出功率，包括視在功率、有功功率、無功功率等，同時(shí)將電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、視在功率、有功功率、無功功率等數(shù)據(jù)傳遞給主控PLC，主控PLC通過對UMG103測量的實(shí)際的值和PLC中設(shè)定的相關(guān)參數(shù)的進(jìn)行比對判斷。如果功率超出主控設(shè)定的功率門限，主控就會報(bào)出相關(guān)故障，即“發(fā)電機(jī)1秒平均功率高于上限值”、“發(fā)電機(jī)30秒平均功率高于上限值”、“發(fā)電機(jī)10分鐘平均功率高于上限值”。任何過功率故障觸發(fā)后風(fēng)機(jī)均會安全停機(jī)。

同時(shí)變頻器也會通過內(nèi)部算法計(jì)算出一個(gè)有功功率值反饋給主控，主控也會對變頻器計(jì)算的功率和UMG103計(jì)算的功率進(jìn)行比較，如果相差較大也會報(bào)出相應(yīng)的故障，即“變頻器測得發(fā)電機(jī)功率高于過高設(shè)定值”、“外部設(shè)備測得發(fā)電機(jī)功率與變頻器測得的差異大于設(shè)定值”。故障觸發(fā)后風(fēng)機(jī)均會安全停機(jī)。

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5.風(fēng)機(jī)制動

初級制動：通過將槳葉轉(zhuǎn)到從迎風(fēng)位置轉(zhuǎn)到順槳位置來實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)制動。實(shí)際上，EN21風(fēng)機(jī)有三個(gè)初級制動。EN21采用分散控制策略，每個(gè)軸控制箱都配有單獨(dú)的PLC控制器、電源管理模塊，自成一體，每個(gè)葉片都可被看成一個(gè)單獨(dú)的剎車。載荷分析結(jié)果表明即使在順槳過程中有一個(gè)葉片正常順槳，空氣阻力在2min內(nèi)也會快速將風(fēng)輪轉(zhuǎn)速降至500rpm以下，非常安全。

實(shí)踐證明空氣動力制動是極為安全的，它們可在幾圈內(nèi)停止風(fēng)輪。而且，剎車過程比較柔和，不會傳導(dǎo)大負(fù)載或磨損到塔筒和動力設(shè)備。

因此，EN21風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的制動過程大部分由空氣動力制動完成

二級制動：二級制動通過液壓剎車盤來完成。剎車盤安裝在齒輪箱和發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器之間的高速輸出軸上。液壓制動作為空氣動力制動的應(yīng)急系統(tǒng)，如果沒有