大学课件《风力发电机组控制》教学PPT课件:第六章 液压与制动系统.pptx
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液液压与制与制动系系统主要内容主要内容定定桨距距风力力发电机机组的液的液压系系统变桨距距风力力发电机机组的液的液压系系统制制动与安全保与安全保护系系统1.5MW风力机力机组液液压系系统1.5MW风力力发电机机组的防雷接地系的防雷接地系统介介绍1.5兆瓦兆瓦风机液机液压站外型站外型图片片1.5MW1.5MW风力机组液压系统风力机组液压系统1.5MW1.5MW风力机组液压系统风力机组液压系统1.5MW1.5MW风力机组液压系统风力机组液压系统1.5MW1.5MW风力机组液压系统风力机组液压系统定定桨距距风力力发电机机组的液的液压系系统定桨距风力发电机组的液压系统实际上是制动系统的驱动机构,主要用来执行风力机的开关机指令。
通常它由两个压力保持回路组成:
一路通一路通过蓄能器供蓄能器供给叶尖叶尖扰流器;流器;一路通一路通过蓄能器供蓄能器供给机械刹机械刹车机构。
机构。
定桨距风力发电机组的液压系统1-油箱2-液压泵3-电动机4-精滤油器5-油位指示器6-溢流阀7-单向阀8-蓄能器9-压力开关10-节流阀11-压力表12-电磁阀
(1)13-电磁阀
(2)14-刹车夹钳15-突开阀16-电磁阀(3)定定桨距距风力力发电机机组的液的液压系系统定定桨距距风力力发电机机组的液的液压系系统一、比例控制技术比例控制技术是在开关控制技术和伺服控制技术间的过渡技术;它具有控制原理简单、控制精度高、抗污染能力强、价格适中;可实现对液压系统压力、流量、方向的无级调节。
变桨距距风力力发电机机组的液的液压系系统位置反馈示意图变桨距距风力力发电机机组的液的液压系系统比例控制技比例控制技术基本工作原理基本工作原理变桨距距风力力发电机机组的液的液压系系统阀芯位置传感器工作原理变桨距距风力力发电机机组的液的液压系系统闭环控制比例系统框图液压变距系统液压变距系统M油油泵油箱滤油器油器溢流溢流阀压力力传感器感器节流阀比例阀蓄能器蓄能器可可调节流流阀ABPT电磁阀先导止回阀单向阀压力开关减压阀刹车钳900VESTASV39型单向向阀油位开关油位开关压力传感器控制油泵启停,设定范围:
130bar145bar高压滤清器装有旁通阀和污染指示器,单向阀防止高压油回流。
溢流阀防止油压过高,设定值145bar系统维修时,可调节流阀用来释放来自蓄能器的压力油油位开关用来防止油溢出或泵在无油情况下运转。
油箱内设有PT100温度检测与报警,液压泵站变桨距距风力力发电机机组的液的液压系系统液压变距系统液压变距系统M油泵油箱滤油器溢流阀压力传感器节流阀比例比例阀蓄能器可调节流阀ABPT紧急急顺桨阀先先导止回止回阀单向阀压力开关减压阀刹车钳900变桨距控制控制器输出-10V+10V,控制比例阀输出方向及大小,使叶片在-588之间变化。
工作时紧急順桨阀通电,电磁阀1通电使先导止回阀双向流动。
比例阀“直通”时,活塞向右运动,桨叶节距向-5方向调节。
比例阀“跨接”时,节距角向88方向调节,液压缸左侧压力油回压力管路。
紧急急顺桨阀电磁磁阀1电磁阀2变桨距风力发电机组的液压系统变桨距风力发电机组的液压系统液压变距系统液压变距系统M油泵油箱滤油器溢流阀压力传感器节流流阀1比例阀蓄能器可调节流阀ABPT紧急急顺桨阀先先导止回止回阀单向阀压力开关减压阀刹车钳900液压系统停机状态紧急顺桨阀断电,压力油通过节流阀2进入液压缸右端。
左端压力油经节流阀1回油箱,順桨88。
电磁阀1断电,先导止回阀变为单向阀,防止风作用力矩使液压缸活塞向右运动。
节流阀用来限制变桨速度在9左右。
节流流阀2紧急急顺桨阀电磁磁阀1变桨距风力发电机组的液压系统变桨距风力发电机组的液压系统液压变距系统液压变距系统M油泵油箱滤油器溢流阀压力传感器节流阀比例阀蓄能器蓄能器可调节流阀ABPT电磁磁阀先导止回阀单向阀压力开关力开关减压阀刹刹车钳900制动机构开机指令发出后,电磁阀通电,制动卡钳排油到油箱,刹车被释放。
停机指令发出后,电磁阀失电,蓄能器压力油进入制动液压缸,实现停机操作。
制动器一侧装有螺杆活塞泵,用来当液压系统不能加压时制动风力机。
压力开关用来检测制动压力,因压力过高(大于23bar)会造成传动系统的严重损坏。
螺杆活塞螺杆活塞泵变桨距风力发电机组的液压系统变桨距风力发电机组的液压系统变桨控制示意图变桨距风力发电机组的液压系统变桨距风力发电机组的液压系统18风轮动力传输与液力变矩器调速系统变桨距风力发电机组的液压系统变桨距风力发电机组的液压系统19变桨距风力发电机组的液压系统变桨距风力发电机组的液压系统德国德国Voith公司商公司商业化的化的WinDrive装置装置20变桨距风力发电机组的液压系统变桨距风力发电机组的液压系统风力力发电机功率机功率对比比21变桨距风力发电机组的液压系统变桨距风力发电机组的液压系统1、定、定桨距距风力力发电机机组的制的制动系系统叶尖气叶尖气动刹刹车机械机械盘式刹式刹车制制动系系统按失效保按失效保护原原则设计,一旦失,一旦失电或液或液压系系统失效即失效即处于制于制动状状态。
正常停机制正常停机制动过程程:
电磁阀失电释放叶尖扰流器、发电机降至同步转速时主接触器动作与电网解列、转速低于设定值时第一部刹车投入、如转速继续上升第二部刹车立即投入、停机后叶尖扰流器收回。
安全停机制安全停机制动过程程:
叶尖扰流器释放同时投入第一部刹车、发电机降至同步转速时主接触器跳闸同时第二部刹车立即投入、叶尖扰流器不收回。
紧急停机制急停机制动过程程:
所有继电器断电、接触器失电;叶尖扰流器和两部机械刹车同时起作用;发电机同时与电网解列。
制制动与安全保与安全保护系系统2、超速保、超速保护发电机或风轮转速超过额定转速110%时,控制器发出正常停机指令。
叶尖扰流器制动液压系统设有独立超速保护装置,风轮超速时,液压缸压力迅速上升,受压力控制的“突开阀”打开,压力油被泄掉,叶尖扰流器迅速打开,使得在控制系统失效时停机。
3、电网失网失电保保护电网一旦失电,控制叶尖扰流器和机械刹车的电磁阀立即打开,实现失压制动紧急停机。
电网原因引起的停机,控制系统在电网恢复后10分钟自动恢复运行。
4、电气保气保护过电压保护:
控制器对通过电缆进入控制柜的冲击电压具有自我保护能力感应瞬态保护:
晶闸管、计算机的过电压屏蔽,传感器、通信电缆的隔离。
雷击保护:
提供便捷的接地通道释放雷电。
5、紧急安全急安全链是计算机系统的最后一级保护措施,原理是将对风力发电机组造成致命伤害的故障节点串联在停机回路中,任何一个故障都可紧急停机。
如:
紧急停机按钮、控制器看们狗、叶尖扰流器液压继电器、扭揽传感器、振动传感器、控制器DC24V电源失电。
紧急停机后安全链只能手动复位制制动与安全保与安全保护系系统风力发电机组安全保护制制动与安全保与安全保护系系统运行安全保运行安全保护大风安全保护:
一般风速达到25米/秒(10分钟)即为停机风速,机组必须按照安全程序停机,停机后,风力发电机组必须90度对风控制。
参数越限保护:
各种采集、监控的量根据情况设定有上、下限值,当数据达到限定值时,控制系统根据设定好的程序进行自动处理。
过压过流保护:
当装置元件遭到瞬间高压冲击和电流过流时所进行的保护。
通常采用隔离、限压、高压瞬态吸收元件、过流保护器等。
震动保护:
机组应设有三级震动频率保护,震动球开关、震动频率上限1、震动频率极限2,当开关动作时,控制系统将分级进行处理。
制动与安全保护系统制动与安全保护系统电网掉电保护:
控制系统电源中加设在线UPS后备电源,这样当电网突然停电时,UPS自动投入,为风电机控制系统提供电力,使风电控制系统按正常程序完成停机过程。
开机关机保护:
设计机组开机正常顺序控制,确保机组安全。
在小风、大风、故障时控制机组按顺序停机。
制制动与安全保与安全保护系系统紧急停机安全急停机安全链保保护:
系统的安全链是独立于计算机系统的硬件保护措施;安安全全链是将可能对风力发电机造成致命伤害的超常故障串联成一个回路,当安全链动作后将引起紧急停机,从而最大限度地保证机组的安全。
发生下列故障时将触发安全链:
叶轮过速、机组部件损坏、机组振动、扭缆、电源失电、紧急停机按钮动作。
制制动与安全保与安全保护系系统微机控制器抗干微机控制器抗干扰保保护风电场控制系统的主要干干扰源源有:
工工业干干扰:
如高压交流电场、静电场、电弧、可控硅等,自然界干自然界干扰:
雷电冲击、各种静电放电、磁爆等;高高频干干扰:
微波通讯、无线电信号、雷达等。
制制动与安全保与安全保护系系统接地保护接地保护是非常重要的环节。
良好的接地将确保控制系统免受不必要的损害。
在整个控制系统中通常采用以下几种接地方式,来达到安全保护的目的。
工作接地、保护接地、防雷接地、防静电接地、屏蔽接地。
接地的主要作用:
保证电器设备安全运行;防止设备绝缘被破坏时可能带电,以致危及人身安全。
同时能使保护装置迅速切断故障回路,防止故障扩大。
制制动与安全保与安全保护系系统制动过程有三种情况:
1.正常停机2.安全停机3.紧急停机制制动与安全保与安全保护系系统1.正常停机
(1)如果发电机没有联网时,制动程序是:
1)电磁阀失电,释放叶尖扰流器。
2)风轮转速低于设定值时,第一部机械刹车投入。
3)如果叶尖释放后转速继续上升,则第二部机械刹车立即投入(大型风力发电机组通常设有两组以上机械刹车)。
4)下一次刹车时,先投入第二部刹车,再投入第一部刹车。
5)停机后叶尖扰流器收回。
(2)如果发电机已经联网,制动程序是:
1)通过电磁阀释放叶尖,2)当发电机转速(无论是大或小)降至同步转速时,发电机主接触器动作,发电机与电网解裂。
3)风轮转速低于设定值时,第一部刹车投入。
4)如果叶尖扰流器释放后转速继续上升,则第二部刹车立即投入。
5)下一次使用刹车系统时,第二个投入的刹车先投入。
6)停机后叶尖扰流器收回。
制制动与安全保与安全保护系系统2.安全停机1)叶尖扰流器释放同时投入第一部刹车。
2)当发电机转速降至同步转速时,发电机主接触器跳开,第二部机械刹车被投入。
3)叶尖扰流器不收回。
3.紧急停机1)所有的继电器、接触器失电。
2)叶尖扰流器和两部机械刹车同时投入,发电机同时与电网解裂(发电机主接触器跳开)。
制制动与安全保与安全保护系系统制动装置:
制动装置:
机械制动空气动力制动制动系统的工作原理制制动与安全保与安全保护系系统机械制动的工作原理是利用非旋转元件与旋转元件之间的相互摩擦来阻止转动或转动的趋势。
制制动与安全保与安全保护系系统制动器可以安装在齿轮箱高速轴上,也可以安装在齿轮箱低速轴上。
安装位置性能比较低速轴上高速轴上优点高可靠刹车直接作用在风轮上可靠性高刹车力矩小刹车力矩不会变成齿轮箱载荷结构布置容易缺点刹车力矩很大刹车力矩对齿轮箱有载荷冲击结构布置困难安全性差制制动与安全保与安全保护系系统失速型风力机常用机械制动,出于可靠性考虑,制动器常装在低速轴上;变桨距风力机使用机械制动时,制动器常装在高速轴上。
制制动与安全保与安全保护系系统由于由于风轮超速超速飞车导致叶片断裂致叶片断裂制动与安全保护系统制动与安全保护系统风力发电机设有风轮锁定装置,如图所示,锁定装置由锁紧手柄、机械销轴等组成。
制制动与安全保与安全保护系系统带有叶尖扰流器的叶片制制动与安全保与安全保护系系统根据国外风场的统计数据:
雷击事故中的4050涉及到风电机控制系统的损坏,1525涉及到通讯系统,1520涉及到风机叶片,5涉及到发电机。
我国一些风场统计雷击损坏的部件主要也是控制系统和监控系统的通讯部件。
防雷是一个系统工程,不能仅仅从控制系统来考虑,需要在风电场整体设计上考虑,采取多层防护措施。
制制动与安全保与安全保护系系统雷雷电保保护区域的划分区域的划分1.5MW1.5MW风力发电机组的防雷接地系统介绍风力发电机组的防雷接地系统介绍雷雷电保保护区区LPZOALPZOA该区内的各物体都可能遭受直接雷击,同时在该区内雷电产生的电磁场能自由传播,没有衰减。
雷雷电保保护区区LPZOBLPZOB该区内的各种物体在接闪器保护范围内,不会遭受直接雷击,但该区内的雷电电磁场因没有屏蔽装置,雷电产生的电磁场也能自由传播,没有衰减。
雷雷电保保护区区LPZiLPZi(i=1i=1,22,.)当需要进一步减少雷电流和电磁场时,应引入后续防雷区,并按照需要保护的系统所需求的环境选择后续防雷区的要求条件。
1.5MW1.5MW风力发电机组的防雷接地系统介绍风力发电机组的防雷接地系统介绍1.5MW1.5MW风力发电机组的防雷接地系统介绍风力发电机组的防雷接地系统介绍在风向标风速仪信号输出端加装信号防雷模块防护,残余浪涌电流为20kA(8/20s),响应时间小于等于500ns。
1.5MW1.5MW风力发电机组的防雷接地系统介绍风力发电机组的防雷接地系统介绍雷电从接闪器通过导引线导入叶片根部的金属法兰,通过轮毂、主轴传至机舱,再通过偏航轴承和塔架最终导入接地网。
叶片防雷1.5MW1.5MW风力发电机组的防雷接地系统介绍风力发电机组的防雷接地系统介绍1.5MW1.5MW风力发电机组的防雷接地系统介绍风力发电机组的防雷接地系统介绍1.5MW1.5MW风力发电机组的防雷接地系统介绍风力发电机组的防雷接地系统介绍1.5MW1.5MW风力发电机组的防雷接地系统介绍风力发电机组的防雷接地系统介绍1.5MW1.5MW风力发电机组的防雷接地系统介绍风力发电机组的防雷接地系统介绍
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