上海电气SEC-W02-1250风机运行规程.doc
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上海电气SEC-W02-1250风机运行规程.doc
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运行规程Q/XNY-105.06-051-2011
目录
前言 IV
1范围 1
2引用标准 1
3对风机运维人员的基本要求 1
4登机工作人员基本安全注意事项 2
5风机主要部件概况 6
5.1上海电气SEC-W02-1250风电机组技术参数 6
5.2齿轮箱型号 6
5.3叶片技术参数 6
5.4其他部件型号及制造商 7
6上海电气SEC-W02-1250风力发电机功率曲线 8
7风机说明 9
7.1概述 9
7.2风力发电机的组成 9
7.3气候条件 10
7.4电网条件 10
7.5发电系统说明 11
7.7轮毂系统 14
7.8传动链 19
7.9冷却系统 24
7.10偏航系统 28
7.11发电机 30
7.12变频器 33
7.13液压系统 36
7.14机舱罩 43
7.15外部传感器 43
8风机控制系统说明 44
8.1风机控制系统概述 44
8.2主控制器WP3100系统特点 45
8.3风机运行模式 46
8.4制动程序BP(Brakeprogram) 49
9风机WP3050控制器操作 51
9.1概述 51
9.2就地3050控制器的操作说明 51
9.3从3050控制器调出运行参数 60
10风场远程控制与数据分析 71
10.1Scada系统特点 71
10.2Scada系统网络拓扑图及系统结构图 71
10.3Gateway系统操作及功能 74
11风电机组正常运行的要求 80
11.1风电机组在投入运行前应具备的条件 80
11.2风电机组的启动和停机 80
11.3风电场运行监视 81
11.4风电场的定期巡视 81
12异常运行和事故处理 81
12.1风电场异常运行与事故处理基本要求 81
12.2风电机组异常运行及故障处理 82
12.3风电场事故处理 83
附录B 96
(规范性附录) 96
上海电气SEC-W02-1250风力发电机组运行控制及故障代码手册 96
1制动程序说明 97
2偏航程序说明 99
3机组复位 100
4机组操作权限 100
5机组温度值和位置等相关描述 101
6机舱电机、加热器和其余附属对象自动运行的启停条件 102
7风机系统各子系统温度和各元素的数值限制条件 103
8机组的状态代码及说明 104
8.1状态码前言 104
8.2变桨系统 106
8.3机舱安全链 107
8.4控制系统 109
8.5液压系统 114
8.6测量系统 115
8.7传动系统 116
8.8变频器 118
9变频器常见故障说明 123
10上海电气SEC-W02-1250风力发电机保护配置 126
10.1变频器电气量保护 126
10.2发电机机保护 126
10.3变桨系统保护 127
10.4齿轮箱保护 128
10.5偏航系统保护 129
10.6风机安全链保护 130
附录C 131
(规范性附录) 131
上海电气SEC-W02-1250风力发电机组液压回路原理图 131
1液压泵站原理图 132
2偏航驱动/制动原理图 133
3高速轴刹车原理图 134
4控制变桨原理图 135
5安全变桨原理图 136
前言
本标准于2011年8月31日首次发布。
上海电气SEC-W02-1250风机运行规程
1范围
下列人员应熟悉本规程:
1、分管生产副总经理、总工程师。
2、公司安全生产部有关领导及专业工程师。
3、分公司副总经理。
4、内蒙分公司生产运行部有关领导、技术人员,有关岗位运维人员。
5、内蒙分公司检修维护二部有关领导及专业工程师、技术人员。
6、风电场所有生产管理及技术人员。
2引用标准
GB/T1.1-2009《标准化工作导则》
GB/T15498-2003《企业标准体系管理标准和工作标准的构成和要求》
GB26860-2011《电力安全工作规程发电厂和变电站电气部分》
DL408-91(2005)《电业安全工作规程(发电厂和变电所电气部分)》
DL/T800-2001《电力行业标准编制规则》
DL/T600-2001《电力标准编写的基本规定》
DL/T666-2001《风力发电场运行规程》
DL/T796-2001《风力发电场安全规程》
3对风机运维人员的基本要求
北京京能新能源有限公司各所属风电场运维人员,只有在接受过三级安全教育并接受过各风场相应风机厂家技术人员的专业技术培训后,才能操作和维护相应厂家的风力发电机组,风场所有运维人员必须明确并切实履行自己的岗位职责,同时必须掌握风机的安全规程,了解风机现有的安全装置。
风场运维人员必须全部理解并遵守本规程的说明。
本规程未涉及到的条例参照《北京京能新能源有限公司风机安全规程》执行。
本规程中对风机运维人员提出如下几点基本要求:
3.1风电场的运维人员必须经过岗位培训,考试合格,健康状况符合上岗条件。
3.2熟练掌握触电现场急救方法和消防器材使用方法。
3.3熟悉风电机组的工作原理及基本结构。
3.4掌握计算机监控系统的使用方法。
3.5熟悉风电机组各种状态信息,故障信号及故障类型,掌握处理一般故障的方法。
3.6掌握操作票、工作票的填写以及“引用标准”中有关规程的基本内容。
3.7能统计机组可利用率、利用小时数、故障率等。
4登机工作人员基本安全注意事项
4.1概述
对风电机组进行维护或检修时,必须明确所从事工作中存在的危险点,以便提前采取必要防范措施,避免人身伤害事故的发生。
现将风电机组中存在的危险点罗列如下:
4.1.1电压:
(1)机舱动力电源(690V/400V)母线;
(2)干式变压器(塔基变、机舱变);
(3)并网主开关。
(在对变频器进行开柜检查之前,必须确保并网开关已经断开。
)
4.1.2高空坠落:
在攀爬风力发电机的爬梯时必须使用防坠落保护装置。
4.1.3机舱内危险点:
通往机舱平台的活板门、吊车活板门、主轴(转动时)。
4.1.4气候条件:
(1)雷雨天气,所有人员必须离开风机;
(2)一般情况下,叶片和机舱上有冰雪覆盖时要远离风机。
4.1.5风况条件:
通常,在风速超过20m/s时,禁止进行登机作业。
负责人在决定是否有必要暂停工作时,必须参考如下几点因素:
风速(这是决定性因素)、阵风、雷雨、白毛风、沙尘暴、运维员的工作经验。
4.1.6人为条件:
(1)运维员在身体不适、情绪不稳定或饮用含有酒精类饮品时,严禁进行风机运行及维护相关工作;
(2)在从事风电机组检修时,禁止佩戴个人饰品如:
项链、珠宝等;
(3)在夜间进行登机作业时,必须要有光线充足的照明以确保工作的安全进行。
(4)登机着装要求符合《北京京能新能源有限公司风机安全规程》中的相关规定。
4.1.7材料:
风力发电机内使用的材料和润滑剂,有的具有侵蚀性,应该避免接触到皮肤或衣服(如果是检查刚刚停运的齿轮箱,在拆掉齿轮箱盖时,注意不要吸入油蒸气)。
4.2在风力发电机上的工作:
在进行风力发电机检修或维护作业之前,工作负责人必须提前办理工作票,向风机运维人员交待好待检修的风力发电机的准确位置和编号、将要进行的检修或维护内容和存在的危险点。
工作许可人根据所进行工作的必要性和安全性有权准许或者拒绝负责人将要进行的工作。
4.3在风力发电机附近不允许无关人员逗留,工作人员在对运行中的风力发电机进行检查时,禁止站在叶片所在的平面内,必须站在风力发电机的正面。
在进行风机检修工作时必须两人以上完成。
如需在机舱工作,塔筒底部必须有专人负责监护,随时保持通讯联系,同时避免外人进入塔筒内误操作里面的电气设备。
4.4接触控制单元:
只有经过批准或培训的人员才被允许接触控制单元和操作面板。
在风力发电机附近检查或者工作之前,必须解除远程遥控的功能。
在检查或者工作结束后,必须重新恢复远程遥控的功能。
4.5裸露的齿轮:
在进入轮毂工作或检查时,必须首先将液压站轮毂回油回路的手阀关闭(除非工作需要),避免误碰88°限位开关导致变桨齿轮突然转动,对风机运维人员造成不必要的伤害。
当工作结束离开轮毂时,记得将液压站轮毂回油回路的手阀打开。
4.6液压系统:
在进行液压站维护时,必须待液压油冷却且系统泄压阀打开,确认所有液压管道确已无压力时,方可进行维护工作。
4.7安全设备
4.7.1紧急停止按钮
上海电气SEC-W02-1250风力发电机有两个紧急按钮,它们是:
(1)塔基控制柜控制面板上的紧急停止按钮;
(2)机舱控制柜控制面板上的紧急停止按钮;
紧急停止按钮是红色的,其背景为黄色。
通过按下红色按钮启动紧急停止。
在启动紧急停止时,叶片空气制动启动,高速刹车启动。
同时偏航禁止,此时只提供照明电源及塔基和机舱控制器电源。
必须注意:
此时在液压系统中仍然会有压力。
如要进行与液压系统有关的工作,必须清楚由于蓄能器有保压的作用,可能会喷出热油。
4.8机械安全设备
为了保护人身设备的安全,风力发电机中设计了如下安全设备:
主轴锁紧装置、顶部护栏(测风杆)。
在风力发电机机舱内进行检查或者工作时,必须遵守如下预防措施:
(1)如果要在风力发电机处于运行状态下检查齿轮箱、机械部件或发电机时,只可在机舱内进行工作,不得爬上机舱顶部。
(2)如果叶片表面覆冰,在叶片附近或下面行走将非常危险。
如果在叶片覆冰的情况下启动风力发电机,必须确保风力发电机周围无人逗留,从而有效避免冰块落下时发生人身伤亡事故。
(3)在进行任何检查工作之前,必须首先将“维护”开关(远程就地转换开关)切至“1”位置,断开远程控制器的连接,需要停机检查时,按下“停机”按钮,叶片将启动空气制动。
若需要在轮毂内工作,还需在叶片停止转动或者缓慢转动时,按下紧急停止按钮(建议按下机舱内的另一紧急停止按钮以免有人松开塔基柜控制面板上的紧急停止按钮),必须用主轴锁定销插入到锁紧盘中,在高速制动盘处将锁定销插入到高速轴锁紧盘中,并且将机舱控制柜上的手动刹车旋钮开关由“0”打到“1”,使高速制动器处于制动状态。
(4)如果要检查发电机的电缆或者顶部控制柜的接线铜排时,必须断开发电机的主开关(必要时断开箱变的断路器)。
(5)如果在必要的情况下物品需要借助机舱吊车升起或降下时,必须首先将小吊车固定好,并将物品放在专用工具袋中运送。
(6)从平台的活动板门通过后,必须将它们重新关闭。
(7)在机舱中工作时必须确保风力发电机下方无人(工具从68m或者更高的高度掉下来是相当危险的)。
(8)在机舱内移动时必须特别小心以防被元件绊倒。
(未经培训的人员在任何情况下都不得拆卸电气或者旋转部件的防护罩。
在风力发电机中工作时,注意不要让物品掉到转动着的轴上!
)
(9)在进入到前部轮毂或进行有关机舱的转动部件的工作之前,必须用主轴锁紧栓插入到锁紧盘中,将传动链锁定。
(10)在机舱的顶部工作时,必须至少用两根系索分别系到机舱顶的两个安全绳系挂处。
(11)机舱内工作完毕后,必须关闭机舱的天窗、后门和活动板门。
清点检修工具,并清理遗留的废物及油脂。
在离开机舱时记得解除红色紧急停止按钮。
(12)在检查齿轮箱时,彻底检查油液无泄漏、螺母或螺栓无松动。
齿轮箱可能通过密封部位或外壳渗油,以及由于制动产生的脏物,可能会使齿轮箱变脏。
这些脏物必须用棉布及时清除,否则将很难检测到渗漏点。
在齿轮箱固定支座发现有多个螺栓出现松动、裂纹,或者松动反复出现时,必须及时处理并立即与分公司维护部联系。
(13)仅限于经专业培训的运维人员使用专用检修工具,并且要求在从事风电机维护或检修工作时必须使用双绝缘电动工具。
4.9风力发电机的停机
如果要将风力发电机停运一周以上,例如,由于电网断电或者由于机组需要大修,则必须将叶片角度定向到88°,且使叶片正对主风向,同时必须释放主轴锁紧装置和叶片锁紧装置。
4.10急救
急救,是对事故的受害者或者突发病症者,在专业医疗人员还未到现场或者未被送到医疗部门之前,在现场进行的初步护理。
在实施急救时,必须遵循如下基本原则:
1、保持镇静,不要惊慌。
2、动作迅速,但不要急躁。
3、先思后行。
4、对患者做出初步现场诊断。
5、不要试图做任何自己不懂的事情。
6、让患者保持温暖。
7、如果患者意识清醒,使患者保持镇静。
8、除非必须移动患者,否则尽量使患者保持原位。
9、以最快的方式通知紧急救护。
5风机主要部件概况
5.1上海电气SEC-W02-1250风电机组技术参数
机组型号
SEC-W02-1250
额定功率
1250kW
控制方式
变桨变速
对风方式
上风向
叶片数
3片
旋转方向
顺时针
切入风速
2.8m/s
额定风速
12.3m/s
切出风速
23m/s(10分钟平均值)
极限风速
50.3m/s
轮毂高度
68m
运行温度范围
-30~+40℃
生存温度范围
-40~+40℃
设计寿命
20年
5.2齿轮箱型号
齿轮箱
规格型号/制造商
FL1250/重齿
FD1350-01-00R4G/南高齿
5.3叶片技术参数
叶片倾角
5°
叶片直径
64m
扫风面积
3217㎡
额定转速
20.7rpm
转速范围
13.2~24.5rpm
叶片型号
NACA63
叶片重量
约11000kg(一副)
叶片材料
玻璃纤维增强环氧树脂
叶片长度
31m
轮毂重量
约15000kg
5.4其他部件型号及制造商
发电机规格型号/制造商
YFSS500-61250kW
上海电气集团上海电机厂有限公司
变桨系统
江阴市吉鑫机械有限公司
上海汽轮机有限公司
丹麦LJM(液压缸)
控制系统规格型号/制造商
WP3100
Mita-Teknik
变频器规格型号/制造商
D6-1250-64-WZLL
SEG
主轴轴承制造商
内蒙古北方重工集团特殊钢厂
高速轴制动器规格型号/制造商
BREMBO:
202846.31
德国索文博格
偏航制动器规格型号/制造商
BSAB90-S-401
SVENDBORGBRAKES
液压系统规格型号/制造商
S09-A003-2-F
博士力士乐(常州)有限公司
变桨轴承规格型号/制造商
BD.C.1700.B0.F1
徐州罗特艾德回转支承有限公司
偏航轴承规格型号/制造商
Y011.50.2530K
成都天马铁路轴承有限公司
偏航驱动型号/制造商
711P4WFXTHXS011D660
意大利邦飞力减速器有限公司
联轴器制造商
KTR
机舱罩材料
玻璃纤维增强环氧树脂
机舱小吊车允许载荷
250kg
运行规程Q/XNY-105.06-051-2011
6上海电气SEC-W02-1250风力发电机功率曲线
运行规程Q/XNY-105.06-051-2011
7风机说明
7.1概述
北京京能新能源有限公司正镶白旗哲里根图风电场一期上海电气SEC-W02-1250风力发电机是三叶片水平轴变桨、变速、恒频、双馈异步风力发电机。
风机的叶片直径为64m,叶片转速范围为13.2~24.5rpm,额定转速为20.7rpm,额定风速为12.3m/s,切入风速为2.8m/s,切出风速为23m/s。
风机经主轴及齿轮箱传送动力到发电机。
发电机是双馈异步电机,发电机定子直接与电网连接,转子功率通过逆变器输入电网。
齿轮箱由两个弹性支座支撑,由于弹性支座的变形使得高速轴以环形路径运动。
发电机须在额定负载情况下与高速轴同心连接。
风力发电机的主制动器是空气动力学制动(通过叶片变桨制动)。
二级制动是安装在齿轮箱高速轴输出端的常开式机械制动器(失压有效)。
偏航系统包括三个偏航液压马达驱动,偏航液压马达驱动由风力发电机的控制系统根据安装在机舱顶部的风向标发来的信号进行控制。
偏航液压马达驱动经偏航小齿箱驱动偏航轴承,从而使机舱在刹车钳半释放情况下进行偏航。
机舱外壳由聚合物玻璃纤维制成,它可保护机舱内部的各组件免受雨、雪、灰尘、太阳辐射等的破坏。
从塔筒内通过爬梯可以到达机舱。
上海电气SEC-W02-1250风机机舱内部包含有一台维护吊机,额定起重重量是250公斤。
其塔筒为68m,外形为锥形,分成三段。
塔筒采用特殊的防腐以保证生存期的防腐要求。
风力发电机的控制系统采用MitaWP3100控制器,MitaWP3100控制器是Mita-Teknik针对风机专门开发的控制器,应用比较广泛,其具有控制功能全面、可靠性高、与其它通讯硬件兼容性好,软件操作界面友好。
7.2风力发电机的组成
风力发电机的组成如下图所示:
图2风力发电机组成图
1
变频器
9
冷却装置
2
机舱顶部风速、风向仪
10
发电机
3
主控制
11
后底架
4
联轴器和机械刹车
12
机舱罩
5
齿轮箱
13
偏航轴承
6
主轴
14
前底架
7
主轴承
15
偏航马达
8
风轮锁定装置
16
液压装置
7.3气候条件
上海电气SEC-W02-1250是在常温机组SEC-W01-1250改进而来的适用于低温寒冷气候的机型,50年极限风速为50.3m/s。
待机环境温度范围是-40℃~+40℃,运行环境温度范围是-30℃~+40℃。
风力发电机在风场中安装时,为了避免尾流影响,各风力发电机之间在主风向上的距离应该至少保持5倍于叶片直径(320m)以上的距离。
7.4电网条件
7.4.1电网质量要求
为了能够实现机组的顺利并网,机组对电网电能质量有一定的要求,具体要求如下:
7.4.1.1电压谐波
满足国标GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》的要求。
7.4.1.2电压偏差
满足国标GB/T12325-2003《电能质量供电电压允许偏差》的要求:
三相供电电压允许偏差为标称系统电压的±10%。
其中:
电压偏差(%)=(实测电压-标称系统电压)/标称系统电压×100%。
7.4.1.3三相电压允许不平衡度
满足国标GB/T15543-1995《电能质量三相电压允许不平衡度》的要求,三相不平衡度≤5%。
7.4.1.4电压允许波动和闪变
满足国标GB/T12326—2000《电能质量电压波动和闪变》的要求。
7.4.1.5电力系统频率允许偏差
满足国标GB/T15945-1995《电能质量电力系统频率允许偏差》的要求:
电力系统正常频率偏差允许值为0.2Hz当系统容量较小时偏差值可放宽到0.5Hz。
7.5发电系统说明
7.5.1双馈发电机原理
风力发电与火力发电和水力发电不同之处,就是风力的随机变化性。
风速和风向的随机变化,使得发电机获得的机械能存在不稳定性,因此发电机转子的机械转速会在较大范围内变化,若采用同步发电机则不易于控制输出电能的频率。
双馈异步风力发电机组的优点就是可在较大转速范围内向电网输出工频电能。
为了弥补转子速度和同步转速之间的转速差,双馈异步风力发电机采用对转子绕组进行交流励磁的方法,使交流励磁电流在转子绕组中感应出一个相对自身旋转的磁场。
这样气隙中的旋转磁场的转速就由两部分组成,一部分是转子的机械转速,一部分是电磁转速。
二者的矢量和构成产生定子中感应电动势的同步转速。
图3双馈风力发电机原理图
当发电机并网发电时,发电机的同步转速是恒定的,与电网频率和定子极对数有关。
60fs/Ps=nr+60fr/Pr
式中:
fs为定子电压频率;
Ps为电机定子的极对数;
Pr为电机转子的极对数;
nr为双馈发电机的转速;
fr为转子励磁电流频率。
由上式可知,当转速nr发生变化时,若调节fr,可使fs保持恒定不变,实现双馈发电机的变速恒频控制。
双馈异步发电机在形式上和绕线转子电动机是一致的,要实现风力发电机组的变速恒频发电控制,转子绕组经过滑环,由双馈变频器提供交流励磁,双馈变频器由电网供电。
7.5.2双馈发电机工作方式
带滑环三相双馈异步发电机的转子与变频器连接可向转子回路提供可调频率的电压,这样输出转速可以在同步转速±30%的范围内调节。
在亚同步运行模式下,电能通过变频器、转子回路、定子回路再反馈至电网中。
在超同步运行模式下,大约有80%的电能可以通过定子输送给电网,其余的可通过转子和变频器输送到电网。
通过变频器和发电机之间的反馈,可以使发电机频率无论是在亚同步运行模式下还是在超同步运行模式下中都能够与电网频率保持一致。
(1)亚同步状态,转子的机械转速小于发电机的同步转速(0
变频器对双馈异步发电机的转子进行励磁的最终目的,就是在转子绕组中产生一个旋转的磁场,这个磁场的转速和转子的机械转速合成为发电机的同步转速。
使异步发电机像同步发电机一样运行。
此时的电能流动关系是,变频器给转子供电,电能由电网流向转子,再由转子感应定子将电能反馈到电网。
(2)同步状态,转子的机械转速等于发电机的同步转速(S=0)。
双馈变频器给转子以直流励磁,此时双馈异步发电机就是同步发电机运行模式。
除了转子绕组的一些损耗外,机械能全部转化为电能从定子输出到电网。
(3)超同步状态,转子的机械转速大于发电机的同步转速(S<0)。
此时发电机定子和转子都处于发电状态,转子侧变流器处于整流状态,网侧变流器处于逆变状态。
转子发出的电能输送给电网。
发电机技术参数:
额定功率
1250kW
效率
电压及波动
690±10%
冷却类型
水冷
额定电流
1407A
额定转速
1100rpm
额定频率
50±0.5
保护等级
IP54
环境温度
-40℃~+40℃
总重量
8000kg
7.5.3变频器
变速恒频能在各种风速下最大限度的捕获风能。
上海电气风电设备有限公司引进德国DeWind公司的SEC-W02-1250风电机组,就是采用双馈异步发电机并利用变速恒频这种方式(见图3)进行并网调节。
图4SEC-W02-1250变速恒频系统示意图
变频器采用交直交形式,两边各有一个PWM变流器,和电网连接的一侧称为网侧变流器,和转子连接的一侧称为转子侧变流器,中间使用直流环节将网侧变流器与转子侧变流器连接起来。
变流器可以实现整流和逆变两种功能。
功率元件使用IGBT。
中间回路使用电容建立直流环节。
图5变频器整流/逆变环节结构图
电网的三相交流电经过网侧变流器整流,在中间环节建立起来直流电压。
此时转子侧变流器处于逆变状态,将中间直流电压逆变为三相交流电压,输出给转子绕组进行励磁。
“双馈”其本意是能量的双向反馈,第一种形式是电网给变频器供电,变频器对转子绕组进行励磁。
能量的流向是从电网流向转子。
另外一种形式是发电机转子
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